1 故障原因
随着10k V电力电缆运用数量的增多及运行时间的延长, 电缆的故障也越来越多。笔者对某供电段近3年来的10kv电力电缆故障进行了分析统计。在3年中共发生了24次10kv电力电缆故障, 其中因机械外力损伤造成电缆故障14次, 因电缆中间头、终端头被击穿造成故障9次, 因电缆终端头铜铝鼻子折断引起故障1次。
2 故障分析
2.1 机械外力损伤
某供电段当阳-枝江10k V贯通线路171号至172号电杆间的10k V交联聚氯乙烯铝芯电缆 (YJLV22-3×70) 采取直埋敷设方式。2008年10月21日发生故障, 配电所显示为A相金属性接地, 用兆欧表测量B、C相对地绝缘电阻良好, A相对地绝缘为零, 用万用表测量对地阻值为2Ω。当时电缆路径现场有开挖痕迹, 挖出该处电缆后经外观检查发现一处地方电缆外护层破损发黑, 剥开外护层后发现该处对地击穿, 横向锯开故障处电缆发现A相导线烧黑, 显然是受到外力挖伤致使该处绝缘下降, 长期运行导致电缆绝缘击穿故障。
2.2 中间接头工艺不良
该供电段下一配电所茶708电源10k V线路为一条长大电缆, 2008年3月14日发生速断跳闸故障, 找到中间接头处挖开检查外观, 发现电缆中间接头处有一2cm×2cm的击穿孔, 剖开中间接头发现中间接头对接时使用的铝对接管压接时未打磨平, 热缩时封闭不严, 有积水, 中间接头埋设有弯曲, 该处地处地势低洼处, 又极易渗水, 导致中间接头受潮击穿。
2.3 终端头制造和安装工艺不良
该供电段另一10k V贯通线路177号电缆头2009年4月2日出现故障, 检查发现电缆头应力锥部烧坏, 剖开烧坏处发现电缆铠装全部锈蚀, 经检查, 发现防雨裙、绝缘护套密封不严进水引起绝缘下降, 从而引发故障。
3 防范措施
通过以上分析发现, 绝大多数电缆故障的发生与电缆的施工质量息息相关, 而电缆的运用又越来越广泛, 为使新建宜万铁路电力线路能安全可靠运行, 一定要对电缆的施工质量给予格外的关注和有效的控制。
3.1 电缆和电缆路径选择
选择质量良好的电缆;合理选择电缆路径, 应尽量避开市政施工、农田等需经常动土的地方, 避开具有电流电化学腐蚀、机械振动、热源影响或外力损伤的区域, 尽量减少穿过各种管道、公路、铁路、桥梁及经济作物种植区的次数。电缆路径选择应充分考虑排水功能, 根据需要采取自然排水、自渗、积水井等排水方式。
3.2 电缆的敷设
电缆敷设前后应着重检查电缆外护套是否完好, 电缆两端有无受潮, 电缆导体的通断及电缆相与相及相与地之间的绝缘情况。
电缆外皮至地下构筑基础不得小于0.3m, 电缆外皮至地面深度不得小于0.7m, 电缆直埋过轨时距路基平面, 过公路时距路面和在农田中的深度不应小于1m, 电缆沟的沟底应平整, 没有石头等坚硬的物体, 沟底应铺设100mm厚的细纱层或软土层作为垫层, 电缆敷设后上面再垫上100mm厚的细砂或软土层, 覆盖宽度应超过电缆两侧各50mm, 再盖上混凝土制保护板或砖。多芯交联聚氯乙烯绝缘电力电缆弯曲半径不应小于15倍的电缆外径, 中间接头处严禁弯曲, 不应长期积水, 应给以可靠的保护。电缆与铁路、公路、建筑物交叉时应穿钢管保护, 钢管连接应采用法兰连接或套管保护。电缆引至电杆时, 距地2m和地下0.3m的一段应加保护管。电缆路径要有明显的标记。
在电缆转弯和预留处, 使电缆处于自然弯曲, 套管时应将关口打磨光滑, 避免机械外力使电缆外护套破损, 电缆敷设时应从盘的上端引出, 应避免电缆在支架上和地面摩擦拖拉, 保证电缆的完好性和使用寿命。
电缆敷设时应排列整齐, 并加以固定, 并列敷设的电缆, 其相互间的净距应符合设计规范。
并列铺设的电缆, 其接头的位置应互相错开, 电缆明敷时的接头应用托板固定, 并做好标志。同层桥架内电缆必须逐层铺设、排列整齐, 拐弯处弧度一致。从桥架引出的电缆必须沿梯架上盘, 且成排绑扎。
电缆铺设接近尾声时, 就应该开始进行大面积的防火封堵工作。
3.3 严格把控电缆终端头和中间接头制作安装质量
中间头、终端头处为整条电缆绝缘强度最低之处, 如无外力作用, 电缆故障一般就出现在中间头、终端头处, 所以应在中间头、终端头处预留足够的电缆, 一般为5m, 若因通道狭窄无法留够时可在该处采用蛇形敷设。中间头、终端头处所选用的绝缘材料应符合要求。
导体连接要求采用压接方式, 压接后应对压接管表面挫平打光清洗, 并且接触电阻低和有足够的机械强度, 连接处不能出现尖角。
凡电缆本体具有内屏蔽层的, 在制作接头时必须恢复压接管导体部分的接头内屏蔽层, 电缆内半导体屏蔽均要留出一部分, 以便使连接管上的连接头内屏蔽能够相互连通。
外半导体端口必须整齐均匀还要求与绝缘平滑过渡, 并在接头增绕半导体带与电缆本体外半导体屏蔽搭接连通。
一般采用专门切削工具, 也可以用微火稍许加热, 用快刀进行切削, 基本成型后再修刮, 最后用砂纸由粗至细进行打磨, 直至光滑为止。
必须将电缆的金属部分 (金属护管、金属屏蔽层、铠装层等) 用导线锡焊连接并与接地网可靠连接。终端头的接地应可靠。为防止水汽沿接地线进入电缆, 在外护层上先用防水带包二层, 接地线夹层在中间, 外面再包二层。
制作电缆头时, 应尽可能减少电缆受到的扭力, 在电缆转弯和预留电缆时, 让电缆处于自然弯曲, 杜绝内部机械损伤现象。根据电缆头与不同设备的连接, 适当缩短中相电缆头连接长度, 使三相电缆头均不受外力, 避免其根部受损放电。
电缆接头制作从开始剥切到制作完成必须连续进行, 一次完成, 防止受潮。剥切电缆时不得伤及线芯绝缘。密封电缆时注意清洁, 防止污秽与潮气侵入绝缘层。应认真核对电缆两端相位, 相色标记正确一致。
密封时在电缆和热缩层之间一定要填充均匀密封胶, 防止热缩时密封不严, 使绝缘老化, 运行时发生击穿。热缩时要加热均匀, 防止受热不均, 使热缩件受损。制作中间头和终端头时, 剥切尺寸、屏蔽层、半导体布带长度必须符合规定。
3.4 耐压试验
施工前和施工后应严格按规定对电缆进行耐压试验。
摘要：随着10kV电力电缆在铁路电力线路中越来越广泛的运用, 10kV电力电缆工程质量直接关系到宜万铁路电力线路的安全运营, 通过几起典型故障, 叙述在10kV电力电缆施工中应注意控制的几个问题。
关键词：铁路电力线路,电力电缆,电缆故障分析,故障防范措施
参考文献
[1] 铁道部第三勘测设计院.铁路电力设计规范, TB10008-2006[S].中国铁道出版社.
[2] 中铁电气化局.铁路电力施工规范TB10207-99[S].中国铁道出版社.
[3] 王巍, 潘玉冬.浅谈10kV电力电缆的施工[J].硅谷, 2008 (15) .