城市軌道交通電力電纜的選擇及標準的制定

楊銳

摘要：近年來，隨著我國經濟改革的不斷深化，城市軌道交通也隨之快速發展。其中，電力電纜構成的電力系統 是城市軌道交通系統中極其重要的環節。電力電纜則需要根據城市軌道交通系統建設的具體要求，選擇不同技術參數的材料。尤其針對不同的需求選擇防火、阻燃、防鼠等特性的電力電纜。本文簡述了電力電纜的絕緣層選擇、最高溫度選擇、保護套選擇、防護層選擇，介紹了電力電纜的結構設計和制造工藝。研究如何根據針對城市軌道交通指定的標準選擇合適的電力電纜。

關鍵詞：城市地鐵；電力電纜；工藝標準；電纜研制

隨著我國城市現代化建設進程的加快，城市交通問題成為了影響城市發展的重要因素之一，而城市軌道交通系統則有效的緩解了城市的交通問題。我國在未來的十年間，建設總里程為3000km的城市軌道交通系統，投資規模高達9937億人民幣。而城市軌道交通系統中的供電投資比重大，同時由電力電纜構成的供電系統的穩定性將直接影響城市軌道交通系統是否能安全運行。為了進一步發展和建設安全、穩定的城市軌道交通系統，需要選擇合適的電力電纜，保障軌道交通系統的運行安全。

1 電纜的結構設計

城市軌道交通電力系統的電力電纜分為直流牽引電纜和交流電纜，而交流電纜由于其使用范圍和絕緣設計影響軌道交通的穩定性，所以現代城市軌道交通系統一般使用直流牽引電力電纜。同時，由于不斷發展進步的城市軌道交通系統，國內外也興起針對高性能直流牽引電力電纜研究的熱潮。

直流牽引電力電纜主要是里層的銅芯導體結構，用于增加電纜的載流量、提升負荷。中間層則由防水絕緣層構成，使用金屬屏蔽層、鋁塑防水層滿足其防水絕緣的要求。最外層則由防火保護層構成，使用低煙、無鹵的材料滿足阻燃、耐火的要求。

2 電纜的選擇

城市軌道交通系統的電力電纜需要根據電纜導體、絕緣層、最高允許溫度、保護套、防護層等標準選擇不同的種類材料，保證保障軌道交通系統的安全、穩定運行。

電力電纜的線芯按照材質可分為銅芯和鋁芯，根據我國消防部門相關統計，火災事故中銅芯線纜火災發生率遠小于鋁芯電纜。同時，電力系統在運行時，回路的電流較大，對于安全性的需求較高，因此如今城市軌道交通系統選擇安全可靠性高的銅芯線纜。

2.1 絕緣層選擇

城市軌道交通系統為保證系統安全性，需要電力電纜具有阻燃、耐火的性能以降低火災安全隱患。而添加了阻燃劑的無鹵絕緣材料將降低火災時，火勢的蔓延程度，減少火災危害性。同時，發生火災時將不會產生有毒、腐蝕的氣體。而耐火、抗老化的交聯聚乙烯絕緣材料構成的絕緣層具有良好電氣性能、易安裝、易運維的特點，同時具有優異的電氣性能，我國城市軌道交通系統均采用交聯聚乙烯絕緣層。

2.2 最高允許溫度

除去礦物絕緣電纜外，幾乎所有電力電纜絕緣層都可燃燒。因此，電力系統電力電纜的耐火性和防火性只是不易燃燒。而根據我國《電力工程電纜設計規范》規定， 由額定工作電壓小于等于10kV的交聯聚乙烯絕緣電力電纜構成的電力系統，在城市軌道交通系統在額定負荷運行時，長期最大工作溫度為90℃。由于城市軌道交通系統運行時負荷分布不均勻，存在早晚通勤高峰，此時軌道交通列車車次多、負載大。因此，城市軌道交通電力系統存在運行最高允許溫度，在設計電力系統時需要選擇相應通勤運行高峰電力電纜的最高允許工作溫度在90℃以下，同時短路時5s內電力電纜的最高允許工作溫度小于250℃。

2.3 保護套選擇

城市軌道交通系統由于建設在復雜的城市環境中，電力系統容易受到昆蟲和嚙齒類動物的啃食，導致電力電纜漏電短路，最終影響到軌道交通系統的安全運行。為避免蟲鼠的危害，電力電纜需要選擇合適的保護套對其進行保護。在地面段的軌道交通系統需要選擇防紫外線和抗日照性能良好的材料作為保護套。同時，電力電纜的保護套可燃性將直接影響其燃燒性能，因此保護套也需要選擇阻燃、耐火的材料。目前，我國的電力電纜大多選擇的低煙無鹵和低鹵、防腐蝕材料，且該類型材料已實現國產化，保證了城市軌道交通系統在高負荷運行時電力系統的安全穩定性。

2.4 防護層選擇

城市軌道交通系統的電力電纜敷設在城市復雜環境中，為防止城市施工、意外事故、漬水以及自然災害造成的電力電纜損傷，電力系統中的電力電纜必須加裝鎧裝防護層。鎧裝保護層一般選擇非磁性材料鋁帶或不銹鋼材料。鎧裝層雖然會提高電纜的造價，但提高了電力系統整體運行的安全性，因此在城市軌道交通系統中使用鎧裝保護層的電力電纜是十分有必要的。由于大部分城市軌道交通電力系統敷設在地下，在潮濕多雨的城市，如重慶、廣東地區，地下環境潮濕浸水，外層的水會滲透到電力電纜的內部，使在絕緣層滋生的水樹不斷生長，一段時間后達到電纜擊穿電壓造成電力系統的短路。同時，電力系統長時間處于該環境中會造成電纜絕緣層老化，因此防護層還需要具有良好的防水性能，一般會在內層設計防水層。

3 電纜研制的標準與要求

電力系統的穩定運行是保障城市軌道交通系統安全運行的必要條件，而電力系統是由電力電纜構成，因此需要根據不同的要求設計研制電力電纜。電纜研制的要求包括電壓等級要求、阻燃要求、安裝要求、環境要求、防水性要求、防日曬、防鼠、防白蟻等不同方面的要求。電纜研制的標準則是根據我國《電力工程電纜設計規范》、《供配電系統設計規范》和《低壓配電設計規范》的相關規定進行設計。

4 結語

隨著我國經濟的快速發展，城市軌道交通系統也發生了前所未有的突破性發展。電力系統則是保障城市軌道交通安全運行的基礎。因此，構成電力系統的電力電纜需要滿足相應的環境要求，并根據不同環境設計研制符合標準的電纜。我國的國家標準化管理委員會在2008年制訂了電纜設計的相關標準，在設計研制電力電纜時要達到防水、防鼠、防蟲害、阻燃的要求，保障城市軌道交通的安全運行。

參考文獻：

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