周媛
（上海铁路局南京供电段 江苏南京 210011）
摘要：随着我国高铁建设的快速发展，电力电缆已大量投入运营使用。电力电缆供电拥有安全、可靠、稳定、不影响城市美观等优点，已成为满足高铁建设要求的必然发展趋势。10KV及以下中低压配电网的供电方式已逐渐由电缆供电取代架空线供电，且高铁信号电源电能传输设备多为10kV高压电力电缆。但由于电缆具有地下隐蔽性，因此在发生故障后如何准确快速地查找故障点，修复故障，尽快恢复供电，从而提高电力电缆供电的可靠性、高铁的安全性就成了一项重要课题。
关键词：高速铁路；电力电缆；高铁安全
1.电力电缆（10kV）的基本结构及特性
1.1电力电缆（10kV）的基本结构
（1）线芯：电缆的导电部分，用来输送电能。
（2）绝缘层：将线芯与大地及不同相的线芯间在电气上隔离。绝缘层材料要求耐压高、耐低温、介质损耗低、耐热性好。
（3）屏蔽层：用来消除导体表面电场强度的增加。
（4）保护层：防止水分侵入，保护电缆不受外界杂质侵入损坏，因此须选用密封性好，防腐性强的材料。
1.2电力电缆（10kV）的分类
按不同绝缘材料和结构分类：
1、橡塑电缆：
（1）聚氯乙烯绝缘电力电缆：物理机械性能较好，化学稳定性高、敷设维护简便，但缺点是绝缘强度低、介质损耗大、耐热性差，因此只在6KV及以下电压等级中应用。
（2）交联聚乙烯绝缘电力电缆：绝缘性能好，允许载流量大，机械性能和耐热性好，目前沪宁高铁以及京沪高铁电力电源电能多采用交联冷缩电缆传输。但这类电缆游离放电性能、抗电晕差。
（3）橡胶绝缘电缆：柔韧性好、抗水性强，但热性能较差。
2、油浸纸绝缘型电缆：绝缘性能不佳，只用于10KV及以下电压等级。
3、油浸纸绝缘分相型电缆：绝缘性能较好，适用于20-35KV电压等级。
4、其他绝缘材料的电缆：充油电缆、充气电缆等。
1.3电力电缆的型号
电力电缆型号以数字和字母组成，电缆的产品系列、导体材料、绝缘层代号、护套代号、特征代号及派生代号均用字母表示，数字表示电缆外护层。如用Z代表纸绝缘；YJ代表交联聚乙烯；Q代表铅护套；F代表分相；ZR代表阻燃。用数字表示外护层构成，当外护层按铠装层和外被层顺序，用二位数字表示。充油电缆外护层按加强层、铠装层及外被层顺序，用三位数字表示。0表示无铠装层，无外被层。第一位数字表示铠装，第二位数字表示外被。
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1.4电力电缆的特点
优点：
（1）占地面积小，地下敷设，不占地面空间，有利于安全和美观。
（2）供电可靠性高，受外界环境影响小，可避免风害、雷电、鸟类等造成的短路与接地故障，满足高铁运营维护要求，有利于供电的稳定安全。
（3）安全性高，电击可能性小，地下敷设可有效避免因线路断线造成的人身触电事故，维护工作量小。
（4）分布电容较大，使得无功输出很大。
缺点：
（1）投资高，电缆头制作工艺要求高，引出分支线路困难，需增添分支箱或T型接头。
（2）电缆故障查找困难，需用专用仪器测量。因此电缆故障的查找是多年来捆扰供电部门的重要问题之一。
2.电力电缆（10kV）的运营管理及相关故障判定
2.1电力电缆（10kV）的运营管理
目前京沪高铁信号电源电缆多为单芯交联聚乙烯电缆。铁路信号电源线路由单母线供电，分段运行，信号主副电源线路均为双端电源。正常工作时单电源供电，线路失压时由对端电源备投，且中性点一般为不接地系统，这样易消除瞬时电弧带来的影响。铁路的自动闭塞行车制度，也有效确保了供电的可靠性和设备的稳定性。
2.2电力电缆故障类型及简析
2.2.1电力电缆的主要故障类型
电缆故障一般可分为短路故障、开路故障、低阻故障和高阻故障。
1、短路故障：电缆短路，故障点阻抗为零。
2、开路故障：电缆断开。
3、低阻故障：一般认为100欧姆以下的故障为低阻故障，注意：该分类是以电缆的特性阻抗而区分的。
4、高阻故障：电缆故障点的直流电阻大于该电缆的特性阻抗的故障。高阻故障中又可分为泄露型和闪络型故障。泄露故障是指在作电缆高压绝缘试验时，泄漏电流随试验电压的增加而增加，当试验电压升高到额定值时（有时还达不到额定值），泄漏电流已超过允许值。闪络性故障是指试验电压升至某值时，监视泄漏电流的电表值突然升高，且表针摆动，电压稍下降时又恢复正常，但电缆绝缘仍有极高的阻值，这种只有放电间隙或闪络表现的故障就称为闪络性故障。
2.2.2常见故障主要原因
1、电缆受外力损伤。主要是市政建设部门监管不严，施工单位对电缆保护意识淡薄以及供电单位的巡视力度不够引起的，也有电缆安装时不小心造成的机械损伤。
2、环境影响。地面下沉致使电缆垂直受力变形，造成电缆折断形成故障。受地质条件影响，使得电缆保护层长期受到化学腐蚀和电腐蚀等，导致电缆外铅皮被潮气入侵，最终造成电缆击穿。
3、电缆负荷过大。尤其夏季高温，由于长期过负荷运行，致使电缆运行温度超过正常运行时的允许温度，造成电缆薄弱处及接头处被击穿。
4、制作工艺不良。由于施工人员制作电缆头或中间接头时不按规定要求制作，易造成电缆头故障。
3.电力电缆（10kV）故障查找处理方法及防范措施
3.1故障查找方法
1、测声法。
根据故障电缆放电声音查找，该方法对高压电缆芯线对绝缘层闪络放电较有效，所用设备为直流耐压测试仪，但使用时要设专人监护。
2、电桥法：
基于电桥原理而设计，采用四端法电阻测量原理。通过测量双臂电桥电缆芯线的直流电阻值和电缆实际长度，按照电阻值与电缆长度的正比例关系计算出故障点。
3、低压脉冲法：
用仪器向电缆输送低压脉冲信号，当脉冲信号在遇到低阻、短路、开路故障时就会产生反射信号，通过检查反射信号和发射信号的时间差，就可以测出故障距离。
4、电容电流测定法。
其原理是根据电缆运行中，芯线之间、芯线对地都存在均匀分布的电容，且电容量与电缆长度呈线性比例关系。该方法适用于测定电缆芯线断线故障。
5、零电位法。
即电位比较法，适应于长度较短的电缆芯线对地故障。
3.2电缆故障查找措施简析
对电缆故障造成的供电中断，抢修人员应根据故障现象查找故障原因判断故障类型，再选择合适的测试方法，按照规定的测试步骤查找故障点。先根据故障绝缘电阻的大小对故障性质进行分类，选取合适的故障测距方法粗测故障点距离，再进行精确定位，迅速处理故障，
恢复供电。
3.3防范措施
1、选择合适的电缆型号
在选择电缆型号时，应注意电缆的额定电压应大于或等于所在网络的额定电压。电缆导体的截面应满足供电系统短路时的热稳定要求。面对不同环境，安装电缆时要选择合适的电缆型号，如对有腐蚀性的土壤，应选取有特殊防腐层的电缆。
2、严把施工质量
在电缆敷设前，应全面检查电缆槽道。在敷设过程中要严防机械损伤。电缆敷设方式不同需考虑相应的注意事项，如电缆直埋敷设时，选址要适当，埋设深度要符合规定，电缆标志桩要齐全。
3、加强电缆运行维护
工区日常应加强维护工作，巡视技表时发现有施工单位施工需履行提醒告知义务，提高责任心加强施工点巡视，这样可以有效降低故障率，防范电缆故障带来的供电中断，提高供电安全性。
参考文献：
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[2] 史传卿．电力电缆安装运行技术问答[M]．北京：中国电力出版社，2002．
[3] 杨忠，周 鑫，牛海清．电力电缆故障定位技术综述[J]．电气应用，2008．
[4] 李凌．高压电力电缆故障分析及其探测技术 [J]．电力机械，2005
论文作者:周媛
论文发表刊物:《电力设备》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/12/21
标签：电缆论文; 故障论文; 电力电缆论文; 电压论文; 高铁论文; 信号论文; 方法论文; 《电力设备》2015年5期供稿论文;