(武汉地铁运营有限公司 湖北武汉 430000)
摘要：城市轨道交通供电系统中压环网一般采用10/35kV交流电缆，电缆沿区间侧壁电缆支架敷设。在轨道交通高架段中压电缆运营维护管理时发现，电缆中间接头露铠问题普遍存在，本文从现场实际情况出发，分析出现电缆中间接头露铠问题的主要原因，并针对此问题提出后期施工的解决对策。
关键词：轨道交通；中压环网电缆；中间接头；露铠
1、电缆中间接头漏铠情况介绍
武汉市轨道交通阳逻线（21号线）工程途经武汉市江岸、黄陂和新洲三个区，线路全长34.98km，共设车站16座，一段一场，其中地下站6座，位于江岸区，高架站10座，位于黄陂区和新洲区。
阳逻线高架段中压环网系统采用35kV交流电缆，具体型号为电缆交流26/35kV，铜芯、单芯交联聚乙烯绝缘、铝塑复合带纵包防水、低烟、无卤、A类阻燃、铜带铠装、防鼠防白蚁、聚烯烃外护套电力电缆，电缆的截面积为1×240mm2。电缆沿区间侧壁电缆支架敷设，多采用机械牵引拖放敷设电缆，部分地段采用人工敷设。
目前电缆中间接头露铠主要现象表现为：
一、电缆中间接头两侧铠装层露出；
二、中间接头铠装接续线和电缆铠装层分离，即电缆的铠装层在中间接头处断开；
三、中间接头铜屏蔽网和电缆屏蔽层分离，导致接头两端无屏蔽层覆盖。
2、电缆结构和组成
35kV电缆由外护套、铜铠装带、内护套、铜丝铜带屏蔽层、交流聚乙烯绝缘、导体屏蔽、铜导体结构组成。
2.1 导体
导体采用多股圆形铜线绞合紧压成型。
2.2 导体屏蔽
导体表面有均匀挤包的交联型半导电层作为导体屏蔽层。半导体层均匀地包覆在导体上，并和绝缘紧密结合。
2.3绝缘和绝缘屏蔽
电缆绝缘层采用进口交联聚乙烯（XLPE）材料。绝缘屏蔽层为交联挤包不可剥离的半导电层，半导电层均匀地包覆在绝缘上。绝缘屏蔽与金属屏蔽层之间有沿缆芯纵向相色(黄绿红)标志带。
2.4 金属屏蔽
金属屏蔽采用铜丝屏蔽，具有防腐蚀的性能，保证电缆的机械安全和电气安全。铜丝屏蔽由疏绕的软铜线组成，其表面用反向铜丝或铜带扎紧。
2.5 综合内护套
内护套用于阻止水分、潮气及其他有害物质浸入绝缘层，确保绝缘层性能不变。结构采用纵包铝塑复合带、低烟无卤阻燃聚烯烃综合护套。
2.6 金属铠装
金属铠装用于增强电缆的抗拉、抗压的机械强度，使电缆得到保护，免受机械损伤。金属铠装采用单层优质黄铜带重叠绕包，搭接率不小于铜带宽度的25%，铜带标称厚度0.12mm。
2.7 外护套
外护层是铠装层外的防腐层，用于防止铠装层等免遭化学腐蚀及鼠蚁。
外护层采用低烟、无卤、阻燃材料，采用挤包的方法制成。护套材料具有防鼠防白蚁、良好的抗日照、耐紫外线老化的性能。
3、原因分析
由于地上段环网电缆直接暴露在外，长期的太阳曝晒和冰冻、雨水的侵害，尤其是夏天昼夜温差大，而电缆外护套在直射阳光的暴晒下，表面温度（即电缆外护套层）可达到70℃以上（高于内层温度），最高可超过75℃，夜间外护套温度可能低于30℃。昼夜温差可达50℃左右，从全年来看，电缆表层的温度落差为75℃，极端天气时可达85℃。
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电缆整体热膨胀系数≤60×10-6/℃，每公里申缩量为6cm/℃：
电缆主绝缘层热膨胀系数180×10-6/℃，每公里申缩量为18cm/℃：
电缆铜导体热膨胀系数17.7×10-6/℃，每公里申缩量为,1.77cm/℃
当温差达50℃，电缆整体申缩达3m/km。如果不考虑各绝缘材质的延展性及采取的应对措施，则电缆各材质相对位移可达9m/50℃/km。
4、电缆露铠的危害
因电缆各结构材料热膨胀系数不一致，使外护套和铠装层、内护套和铜屏蔽层之间不停伸缩挤压，直接导致了电缆鼓包或中间接头露铠等情况的出现。而内部应力时内部结构发生变化，以阳逻线发现的问题为例，出现的现象及隐患有：
一、电缆中间接头两端的弹簧卡箍受挤压变形。
二、外护套伸缩位移。电缆表面露铠的长度为15cm，加上电缆中间接头铠装与电缆外护套搭接的长度，该处外护套伸缩位移达30cm。
三、屏蔽层及铠装铜带拉裂，其感应电流在该处过热或放电，逐步破坏主绝缘层，导致电缆击穿短路。
四、屏蔽层及铠装铜带拉断（或脱离卡箍），导致接头两端无铠装保护，电缆主绝缘层易受外力损伤，同时屏蔽层及铠装铜带回流通道中断（运行标准要求其能通过瞬时短路电流达3000A），将导致电缆接地保护失效。
五、不同结构层的相对位移，致屏蔽层及铠装铜带缠绕不均，电缆主绝缘层的电场分布不均匀，易出现局部过热或尖端放电，长期积累将导致电缆主绝缘破坏。
六、电缆密封遭到破坏，潮气通过铠装层、内护套和屏蔽网的间隙侵入电缆主绝缘，使电缆绝缘性能迅速下降，不仅大大降低电缆使用寿命，严重时引发短路或整条电缆报废。
5、解决方案
方案一：在电缆支架顶部和侧部安装挡板
即在电缆支架上装设镀锌钢板作为防护罩，通过螺栓与支架固定。其中南京和昆明地铁目前采用顶部遮阳板的形式，主要优点是散热效果好，方便巡检，但无法完全遮阳。上海和西安地铁采用全包裹的遮阳罩形式，优点是可完全遮阳，但是散热效果差，巡检不方便。方案一两种形式的遮阳均存在螺栓松动，掉落轨行区，影响行车安全的风险，需运营维护人员加强日常巡检，确保牢固可靠。
方案二：轨旁安装封闭式线槽盒
该方案在宁波和东莞地铁所采用，即在钢轨与侧壁间下方安装高分子封闭槽盒，可以防止太阳直射和雨水冲淋，防止电缆外护套破损，延缓电缆老化。缺点是可敷设的电缆数量较少，巡视和检修不便，同时电缆散热效果差，需要预留较大的安装空间，同时需考虑槽盒的转弯半径。
方案三：通过声屏障或者侧墙挡板进行遮阳
主要在武汉地铁1号线采用，采用这种全封闭式声屏障可以解决电缆遮阳、散热、检修等问题，且结构牢固可靠。缺点是造价高，全封闭式声屏障经济指标2.47万元/米。
方案四：环网电缆敷设于行车方向左侧疏散平台下
该方案可有效防止太阳直射，防雨淋，防止电缆外护套破损，延缓电缆老化。但是对于区间设置道岔情况，电缆敷设施工不利，同时箱梁需预留开孔。
6、后续高架线路解决对策
考虑到支架上设置遮阳罩，存在螺栓松动、遮阳罩掉落影响行车风险，建议不采用支架上设置遮阳罩。建议优先采用方案3，声屏障兼顾遮阳的功能，其次调整接触轨安装位置，环网电缆敷设于行车方向左侧疏散平台下，再次轨旁设置混凝土电缆槽盒，上设盖板。
7、结语
随着科技的发展和日常生活水平的提高，人们对轨道交通行业的施工质量提出了更高的要求，这需要更多的专业技术人员对施工前和施工过程中的各类问题进行研究，明确施工过程中的各类等，并针对问题从设计标准的严谨、施工方案的完善等方面进行协调，切实保障设备运行安全，为轨道交通的发展助力。
参考文献:
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[4] DLT 5221-2005 城市电力电缆线路设计技术规定 [M] .北京：中国电力出版社，2005.
论文作者:王雅婷,刘亚辉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/17
标签：电缆论文; 护套论文; 屏蔽论文; 遮阳论文; 导体论文; 热膨胀论文; 交联论文; 《电力设备》2018年第34期论文;