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摘要：在牵引供电的过程中，一旦供电的电缆出现故障问题，就会影响到系统的稳定性，甚至导致行车中断。再加上高铁行车的密度非常大，一旦出现中断行车的问题，就会消耗很多的时间和经济成本。所以，针对当前电缆中存在的普遍缺陷，一定科学地设计电缆，优化电缆的接地方法，控制好电缆施工的技术，并且对于电缆运行进行在线监测，强化电缆运行的安全性，保障供电稳定和行车安全。
关键词：高速铁路；供电电缆；应用改进
引言：
在27.5kV电缆的运行中，经常发生的问题就是绝缘破坏，导致此故障的原因既有人为因素，也有电缆接地设计的问题，增加了电缆运行的安全隐患，所以必须重视接地保护，详细分析电缆的状况和设计标准，改进实际的接地方式，并且强化施工管理，降低电缆故障的风险。本文主要概述了27.5kV牵引供电电缆常见的缺陷问题，然后分析了如何通过优化接地方式来改进电缆的运行状态。
一、27.5kV牵引供电电缆的缺陷
（一）绝缘击穿
目前，高铁的发展速度逐渐加快，很多牵引变电所都在利用对GIS的组合设备，由于该电器的采用了集成模式，性能较为优越，而且不需要频繁的维护。在27.5kV电缆的进出线中，GIS开关柜是非常重要的设备，电缆长期处于地下环境中，增加了绝缘击穿的风险。比如某变电所的高压电缆就曾经发生过绝缘破坏的问题，电缆被严重的烧伤，丧失了基本的绝缘能力，导致线路停运大概16分钟，经过后续的故障排查的和检测，发现了导致绝缘击穿的重要因素，是因为电缆的保护虽然非常到位，却没有截断其金属护套，增加了高压击穿的风险，使得电缆一直处于高温工作的状态，逐渐丧失了绝缘性能，最终导致接地点出现了绝缘烧伤的问题。其次，通过对于击穿点的检测和分析可知，该处的施工存在缺陷，发生击穿的部位电阻非常大，在持续的电流运行中，也增加了电缆运行的温度，与上述原因一起导致了绝缘破坏的现象[1]。
（二）单芯电缆的接地方式
在单芯电缆的绝缘层中仅存在一路导体，一般而言，如果线路的电压大于35kV时，都需要选用单芯电缆，主要包括屏蔽层和线芯。该类电缆与普通的三相电缆有很大的区别，主要是通过电磁感应的模式来运作，所感应到的电压情况受多种因素影响，比如电缆线的距离和布局方式等，倘若存在两点接地，还会产生电流回路，进而引发感应电流，形成牵引分流的现象。
总体而言，如果电缆的长度较长，那么感应到的电压值也更大，也就是说电缆的长度和感应电压之间呈现正相关的关系，如果此时的电流也很大，就会引发更大的感应电压，有可能会造成人员受伤。另外，如果接地出现问题，线路会发生环流现象，导致电缆的部分位置温度过高，影响到电缆的绝缘性能，在长期运行中就会引发绝缘破坏的问题。因此，为了确保电缆的安全性，就需要适当地控制感应电压，避免电缆高温运行的情况，达到减小电缆耗损的目的[2]。
二、27.5kV牵引供电电缆改进
（一）改进策略
引发电缆故障的因素是多方面的，需要针对故障原因来改进电缆，一般需要详细地检测电缆性能，测量电缆的布局，并且查看相关的工程资料，再研究电缆设计的标准规定，对电缆进行科学改进。
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绝缘破坏是常见的电缆故障，针对这种情况一方面需要强化施工标准，避免由于施工不当而引发的潜在风险，另一方面就需要改造电缆的接地方式。比如上述变电所出现电缆绝缘破坏的问题，接地方式不当是关键的风险因素。在此次故障中，电缆的总长大于两千米，实施分段接地的策略，各段的电缆都可以控制在一千米以内，同时将线路的一边直接接地，另一边的接地中利用到保护器。在使用护层保护器的时候，一定要采取绝缘性能的较高的电缆中间头，然后经由保护器实现接地。常见的护层接地有下述几种情况：一是如果线路设计除了电缆模式之外，还包括架空布局，电缆的长度往往会小于一百米，这种情况就需要将架空线路进行直接接地，而将另外一边进行绝缘。二是如果变电所中的盘柜的电缆与直供电缆不超过四百米，一般需要将户外端做接地处理，而内端在接地的时候需要利用到护层保护器。总之，电缆设计必须符合严苛的标准，并且做相应的安全保护，避免金属保护层威胁到人员的健康安全。对于单芯电缆来说，必须科学控制感应电压，一般不能超过五十伏，另外，为了降低环流现象，防止严重的电缆耗损，保护好电缆的安全性能，尽量防止绝缘破坏的问题，就一定要重视护层接地。经过详细的分析，为了防止护层环流情况，电缆一般需要进行点直接接地，或者就是借助于护层保护器，一定要避免两边同时直接接地的情况，因为在这种情况下，会引发严重的环流现象，增加电缆运行的温度，逐渐导致电缆老化而引发绝缘击穿问题[3]。
（二）相关建议
一般来说，电缆设计必须遵守严谨的标准，尤其是严格依照规定进行接地设计，在缺乏标准规范的情况下，可以依照下述建议来设计：
第一，如果电缆的长度在一百米和五百米之间，就需要进行保护接地，也就是分别进行直接接地和保护接地，需要重视的是，保护设备不可以直接裸露，避免外界环境的损害，也不能将其安置在水里，而要安置在密封性较强的箱体内。
第二，对于一百米之内的电缆，往往需要将一边直接接地，另外一边进行悬空处理，只要做好绝缘保护措施即可。
第三，电缆的设计布局是非常关键的环节，其中的很多隐患往往处于隐蔽状态，而且后期的养护难度较高，所以要控制要施工工艺，尤其是接地线的处理和电缆头制作一定要严格管控，强化相应的防范保护[4]。
第四，为了防止环流现象的危害，需要进行相应的在线监控，一旦出现电流运行异常的现象，就能够提前获知数据信息，尽快采取措施降低危害。
三、结束语
综上所述，电缆运行的品质与供电安全息息相关，一旦电缆出现破坏现象，就会影响到供电质量和行车安全，甚至限制高速铁路的运行，导致较大的经济损失，所以必须改进电缆运行的状态。面对单芯电缆的一些问题，就需要结合设计标准，优化电缆设计和接地的方式，避免出现电缆损坏的现象。
参考文献：
[1]钟永发. 客运专线27．5kV电缆故障原因分析及改进措施[J]. 电气化铁道, 2016(3):7-10.
[2]张健. 京沪高速铁路27.5 kV供电电缆接地问题探讨[J]. 电气化铁道, 2017, 28(5):86-90.
[3]张宝奇. 浅谈高速铁路接触网用27.5kV电缆的维护管理[J]. 郑铁科技, 2017(1):7.
[4]高枫. 高速铁路27.5kV牵引供电电缆的应用改进[J]. 铁道技术监督, 2017(06):34-38.
论文作者:刘骥
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第10期
论文发表时间:2019/9/29
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