铁路系统中电缆应用及故障分析

摘要:铁路电力是铁路运输基础设施的重要组成部分,铁路电力行业的建设和发展必须符合铁路实现跨越式发展的要求,符合铁路大提速的要求,必须明确铁路大提速给铁路电力专业带来的新课题。

关键词:铁路;电力电缆;施工;故障分析;故障处理

随着铁路大面积提速和生产布局调整,铁路电力变、配电所和电力线路的分布没有发生变化;而铁路大提速之后,许多中间站的取消,使得电力布局面临新问题。生了故障或事故以后才进行检修。20世纪60―70年代,由于设备的生产效率越来越高,突发故障所造成的损失也越来越大,因此如何避免和减少损失就成为十分突出的问题。

1铁路10kV电力贯通(自闭)电缆线路的施工

1.1电缆敷设

因现在新建铁路均在路基两侧预留了电力电缆沟,只需要将电缆运输到合式的位置,组织人力、机具将电缆放在电缆沟内的电缆支架上,即可完成电缆的敷设工作。

1.2电缆头制作

电缆头制作成功与否直接关系到电缆线路能否安全可靠运行。电缆头制作有热缩和冷缩两种方法。

热缩电缆终端头的制作工艺简单,却很难把握,受环境温度、湿度影响较大,即使是完全按照制作工艺制作,在制作电缆头切断电缆外屏蔽层后,将引起电场畸变,切断处电场应力较为集中,该处绝缘成为薄弱环节,应力管虽然在某种程度上起到分散电场应力的作用,但长期运行势必老化,引起绝缘破坏。进行热缩时采用明火易造成事故,。

冷缩电缆终端绝缘性能优异,耐老化、防腐蚀、密封性能好、抗电痕性能好,硅橡胶弹性好,与电缆界面结合紧密,应力控制与绝缘复合为一体,能够有效解决电缆屏蔽断面处应力集中的问题,保证电缆的安全运行。冷缩电缆头的安装时间要比热缩的安装时间短,安装后即可送电,因此铁路系统应广泛使用冷缩电缆头,减少电缆头事故的发生。

1.3电缆接地

新建铁路10kV电力贯通(自闭)电缆线路一般采用单芯电缆,一个供电区间长度一般在50―60公里,单芯电力电缆的金属护层,必须直接接地,并且划分适当的单元设置绝缘接头,使电缆金属护层分隔在三个区段以交叉互联接地。每单元系统中三个分隔区段的长度宜均等。

单芯高压电缆实行交叉互联接地的隔断金属护层连接部位,应采用绝缘接头。因电气化交通线路等对电缆金属护层有侵蚀影响,接头设置方式宜便于监察维护,可采用室外电缆接头箱。

对电缆的主绝缘作直流耐压试验或测量绝缘电阻时,应分别在每一相上进行。

新敷设的电缆线路投入运行3―12个月,一般应作1次直流耐压试验,以后再按正常周期试验。

直流耐压试验时,应在试验电压升至规定值后1min以及加压时间达到规定时测量泄漏电流。泄漏电流值和不平衡系数(最大值与最小值之比)只作为判断绝缘状况的参考,不作为是否能投入运行的判据。但如发现泄漏电流与上次试验值相比有很大变化,或泄漏电流不稳定,随试验电压的升高或加压时间的增加而急剧上升时,应查明原因。

2电缆线路故障分析

2.1电缆故障类型

电缆故障类型很多,原则上可以分为接地故障、短路故障、短线故障、闪络性故障及综合性故障五大类。

2.2电缆故障原因

了解电缆故障产生的原因对于减少电缆的损坏,快速判定故障点并及时进行处理以保障可靠供电是十分重要的。电缆故障的原因大致可以归纳为以下几种:机械损伤、绝缘受潮、绝缘老化变质、过电压、设计和制作工艺不良、材料缺陷、护层腐蚀,其中机械损伤在电缆故障中所占比例较大。

2.3电缆故障探测

电缆的故障探测一般要经过诊断、测距、定点三个步骤。首先判定故障类型及严重程度以便确定测距及定点的方法,在铁路电力系统电缆测距一般采用低压脉冲反射法和脉冲电流法,定点采用声测法。

低压脉冲反射法可以很好的确定确定故障类型及距离。

测试时向电缆注入一低压脉冲,该脉冲沿电缆传播到阻抗不匹配点,如短路点、故障点、中间接头等,脉冲产生反射,回送到测量点被仪器记录下来。波形上发射脉冲与反射脉冲的时间差t,对应脉冲在测量点与阻抗不匹配点往返一次的时间,已知脉冲在电缆中的波速度V,则阻抗不匹配点距离,可由下式计算。

L=V・t/2通过识别反射脉冲的极性,可以判定故障的性质。断路故障反射脉冲与发射脉冲极性相同,而短路故障的反射脉冲与发射脉冲极性相反。由L=V・t/2知道,脉冲在电缆中的波速度对于准确地计算出故障距离很关键。在不清楚电缆的波速度值的情况下,可用如下方法测量。如已知被测电缆的长度,根据发送脉冲与电缆终端反射脉冲之间的时间t,可推算出电缆中的波速度:V=2・L/t脉冲反射波型的理解:

断路故障:脉冲在断路点产生全反射,反射脉冲与发送脉冲同极性。

短路故障:脉冲在短路点产生全反射,反射脉冲与发送脉冲极性相反。

波形上第一个故障点反射脉冲之后的脉冲极性出现一正一负的交替变化,这是由于脉冲在故障点反射系数为-1,而在测量端反射为正的缘故。

3降低电缆线路故障率的改进措施

3.1要科学合理的调度

对已投运的电缆,要科学合理调度,尽量避免超负荷运行状况,做好预防性试验工作,定期对电缆进行耐压试验,及时加强薄弱环节,消除运行过程的事故隐患。对运行时间较长的电缆要适当延长试验周期,降低耐压标准。

3.2对电缆终端头和中间头要拉开距离

电缆接头本身就是易发热的部分,所以要设法使各电缆终端头之间拉开一定间距。并注重改善通风散热条件,而对所有的电缆中间连接头要采取严格的隔离措施,减少可能出现的接头事故的空间。

3.3经常巡视检查电缆及接头运行状态

经常用专用仪器检测电缆及接头的接地是否良好,注意分析掌握接地电阻的变化。因为如果接地电阻值远远超过正常设计值,就意味着要么电缆接地不牢固,要么接头部分有氧化现象等问题出现。

参考文献

〔1〕许婧,王晶,高峰,束洪春・电力设备状态检修技术研究综述[J]・电网技术,2000,24(8):50-54・

〔2〕铁道部・铁路电力管理规则[S]・1983・

〔3〕铁道部・铁路电力试验工作管理办法[S]・1990・

〔4〕水利电力部・电气设备预防性试验规程[S]・1985・

〔5〕徐贞禧,徐智京・国内外电厂在生产技术管理上的差距及推行状态检修的意见[J]・华北电力技术,2002,(4):14-17・