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電纜常見故障分析

時間:2019-07-24 作者:admin

  隨著電氣化鐵路建設的快速發展,受地形和環境因素的影響,27.5kV供電電纜(以下簡稱電纜)的使用越來越普遍,因電纜故障影響行車的情況也越來越多。太中銀鐵路西安鐵路局管內自2010年12月開通運營至今已發生3起27.5kV供電電纜故障,對安全供電和運輸組織造成了嚴重的幹擾。
  1 供電電纜的結構
  1.1電纜的主要結構
  1.2各部分的主要組成
  導體為緊壓圓形絞合銅導體,絕緣內屏蔽(導體屏蔽)采用超光滑交聯型半導電屏蔽料擠包在導體上。絕緣采用進口超淨交聯聚乙烯絕緣料擠包在導體屏蔽上,絕緣標稱厚度12.0mm。絕緣屏蔽采用超光滑交聯型半導電不可剝離型屏蔽料擠包在絕緣上。
  所有型號及規格的電纜都有徑向阻水性能。需要同時具有縱向阻水性能時,阻水層采用半導電阻水帶繞包在外屏蔽與徑向防水層(隔離套,又稱內襯層)之間來實現。金屬屏蔽層采用軟銅絲疏繞和銅帶反向捆紮繞包組成,它與絕緣屏蔽互為有機的整體。銅絲屏蔽標稱截麵視具體規格而定,也可根據使用的短路電流要求設計成不同截麵的金屬屏蔽層。包帶繞包,擠包阻水性能好的聚乙烯隔離套(內襯層)。金屬鎧裝層采用非磁性雙鋁帶鎧裝或鋁絲鎧裝。
  2 供電電纜故障產生的主要原因
  按照電纜故障產生的原因進行分類大致分為四類,即:製造運輸、施工設計、施工質量、外部影響等四大原因。
  2.1廠家製造、運輸原因
  2.1.1表現形式
  (1)一般在電纜生產過程中容易出現的問題有絕緣偏心、絕緣屏蔽厚度不均勻、絕緣內有雜質、內外屏蔽有突起、交聯度不均勻、電纜受潮、電纜金屬護套密封不良等,有些情況比較嚴重可能在竣工實驗中或投運後不久即出現故障大部分在電纜係統中以缺陷形式存在,對電纜長期安全運行造成嚴重隱患。
  (2)電纜盤在運輸中出現電纜盤晃動、互相碰撞或傾倒。運輸中從高處扔下裝有電纜的電纜盤,機械損傷電纜。
  2.1.2防範措施
  (1)在電氣化鐵路中出現此種情況很少,如在招標采購、驗收、交接實驗和準入製度等各個環節的卡控措施如果到位可以避免。
  (2)在運輸和吊裝過程中將電纜盤放穩並牢固地固定,防止運輸中出現碰撞或傾倒。卸車時如果沒有起重設備,嚴禁將線纜盤從運輸車上直接推下。直接推下,不僅使電纜盤受到破壞,而且電纜也很容易遭受機械損傷。裝卸電纜盤時嚴禁幾盤同時吊裝。
  2.2施工圖設計原因
  2.2.1表現形式
  施工設計時,對電纜敷設的環境、路徑、敷設方式、接地形式等勘察設計考慮不全麵,施工單位在地形複雜、工期短的情況下,沒有按照設計和施工規範要求進行敷設,留下安全隱患。
  2.2.2防範措施
  一是施工時嚴格按照設計進行施工,對電纜敷設的路徑及施工工藝嚴格把關,流程、標準按照既定設計執行。二是對於施工困難的區段向設計單位提出,變更設計施工。根據《電力工程電纜設計規範》(GB50217-2007)的要求“電纜敷設方式的選擇,應視工程條件、環境特點和電纜類型、數量等因素,以及滿足運行可靠、便於維護和技術經濟合理的原則來選擇。”
  2.3施工質量原因
  2.3.1表現形式
  (1)施工時沒有按照規範進行施工等導致電纜彎曲半徑過小、部分場所電纜受擠壓損傷(見圖2)等造成電纜故障。
  (2)因電纜頭製作安裝工藝不達標,在運行中造成電纜頭擊穿故障。造成電纜頭故障的主要原因有以下幾個方麵:一是電纜和電纜頭對製造環境和工藝要求都很高,但在現場安裝過程中,受現場條件限製,溫度、濕度、灰塵等各項基礎條件都不好控製。二是電纜頭在製作過程中在絕緣表麵難免會留下細小的劃痕,半導體電顆粒和砂布上的沙粒也有可能嵌入絕緣中,另外電纜頭在製作過程中由於絕緣暴露在空氣中,絕緣中也會吸入水分,這些都給長期安全運行留下隱患。三是未嚴格按照工藝規定施工(見圖3),對可能出現的問題考慮不全麵。四是竣工驗收采用直流耐壓實驗造成接頭內形成反電場導致絕緣破壞。五是因密封處理不善導致電纜故障。
  (3)單芯電纜外護層接地方式(見圖4)選取不當造成電纜擊穿故障。
  2.3.2防範措施
  (1)電纜最小允許彎曲半徑應不小於電纜實際外徑的15 倍,即:R≥15D(D:電纜的實際外徑)。電纜安裝敷設時,在彎曲各曲線處會產生不同方向拉伸力,產生導致電纜損壞的動態壓力。而且電纜有安裝敷設牽引時所產生的動態壓力比電纜在靜止時大得多,所以在各種情況下,電纜的彎曲半徑盡可能的大一些。滿足安全要求的條件下,應保證電纜路徑最短。敷設電纜和計算電纜長度時,均應有一定的餘量。應避免電纜遭受機械外力、過熱、腐蝕等危害。避開將要挖掘施工的地方。敷設的路徑應盡量避開和減少穿越底下管道(包括熱力管道、上下水管道、煤氣管道等)公路、鐵路及通訊電纜等。
  (2)電纜頭的基本要求
  1)在電纜頭製作過程中提供必備的條件,目前采取的措施多數為搭設簡易帳篷來解決。
  2)製作電纜頭邀請專業人員進行製作,廠家服務人員或者具備專項技能人員,保證電纜頭製作的工藝標準符合規定。
  3)電纜的中間接頭和終端頭必須按規範嚴格操作、小心處理、精心施工。同時應選用相應電壓等級高質量的中間和終端電纜附件。
  4)裝好的電纜投入運行前應進行電氣測試,合格後才能投入運行。對運行中的電纜進行耐壓試驗測試時,應采用交流而不應采用直流耐壓試驗。
  (3)電力電纜的金屬層,為金屬屏蔽層、金屬鎧裝層的總稱,對於既有金屬屏蔽層又有金屬鎧裝層的單芯電纜,金屬層的接地是指二者均連通接地。電纜金屬層一端接地和另一端經護層保護器接地
  2.4外部環境影響
  2.4.1表現形式
  大多數情況是由於臨近電纜敷設處所人工利用尖利器械開挖或大型機械進行開挖、碾壓,造成電纜被挖斷或者被撞擊、擠壓後電纜外護套、金屬護套,擠入電纜絕緣層導致電纜擊穿。
  2.4.2防範措施
  電纜在穿越道路、鐵路等宜采用穿管敷設,在空間狹窄、地形複雜困難的情況下無法進行電纜溝槽敷設施工的處所也應采用單根穿管敷設。因交流單芯電纜以單根穿管時,不得采用未分離磁路的鋼管。
  電纜保護管在穿越鐵路時,與鐵路交叉處距路基麵不宜小於1.0m,距排水溝不宜小於0.3m,保護管的承壓能力宜在每單位麵積16kg以上。電纜安裝敷設時,在彎曲各曲線處會產生不同方向拉伸力,產生導致電纜損壞的動態壓力。而且電纜有安裝敷設牽引時所產生的動態壓力比電纜在靜止時大得多,所以在各種情況下,電纜的彎曲半徑盡可能的大一些。
  由於電纜線路的一次性投資大,發生故障時查找困難且恢複時間長,因此在以往的電氣化鐵路建設中盡量不用或者很少使用27.5kV供電電纜,避免電纜故障對鐵路運輸的幹擾。隨著我國電氣化鐵路的快速發展,尤其時高速電氣化鐵路的建設,27.5kV供電電纜的運用也越來越普遍。從長遠發展意義及成功運行經驗看,電纜本身可靠性高於架空線路,因此隻有對電纜結構、選型、工藝、敷設安裝等方麵控製到位,才能保證27.5kV供電電纜供電可靠性,確保電氣化鐵路牽引供電係統安全穩定運行。 

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