高速鐵路電力貫通線電纜運(yùn)行狀態(tài)及壽命管理

呂延輝，毛謝華

（廣西沿海鐵路股份有限公司 欽州供電段，工程師，廣西 欽州 535000）

重視和解決高速鐵路電力貫通線電纜故障是保障實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸效率與效益目標(biāo)重要條件之一。本文結(jié)合廣西沿海高速鐵路（以下簡(jiǎn)稱“沿海高鐵”）實(shí)踐，主要就電纜絕緣擊穿短路故障特點(diǎn)、成因進(jìn)行分析，提出應(yīng)對(duì)方案，旨在為實(shí)現(xiàn)高速鐵路電力貫通線電纜安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供參考。

1 電纜運(yùn)行概況及故障分析

1.1 電纜運(yùn)行概況

沿海高鐵電力貫通線為全電纜線路，一級(jí)、綜合貫通電纜均采用10kV三芯電纜，電纜鎧裝及銅屏蔽采取一端直接接地，另一端通過護(hù)層保護(hù)器接地方式運(yùn)行。沿海高鐵電力貫通線電纜長(zhǎng)度共計(jì)約498km，電纜中間接頭503個(gè)。自2013年沿海高鐵電力設(shè)備投運(yùn)以來，電力貫通線電纜中間接頭、終端頭絕緣擊穿短路故障共計(jì)17件，占電纜故障總件數(shù)89.5%。其中電纜中間接頭絕緣擊穿短路故障15件，占電纜故障總件數(shù)78.9%。電纜中間接頭、終端頭絕緣擊穿短路故障已成為現(xiàn)階段影響高速鐵路沿線行車設(shè)備供電安全、穩(wěn)定的主要因素。

1.2 電纜故障特點(diǎn)

因高速鐵路電力貫通線電纜中間接頭、終端頭絕緣擊穿短路前期電纜均為帶電正常運(yùn)行，沿線配電所、遠(yuǎn)動(dòng)間、箱變的檢測(cè)及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等都不能有效反饋或預(yù)警突發(fā)的短路故障。當(dāng)短路故障出現(xiàn)后相應(yīng)配電所保護(hù)跳閘、遠(yuǎn)動(dòng)隔離故障點(diǎn)、應(yīng)急處置等均需要相關(guān)設(shè)備高可靠性動(dòng)作及相應(yīng)應(yīng)急處置人員過硬業(yè)務(wù)素質(zhì)才可將故障影響降至最低，任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會(huì)影響高速鐵路運(yùn)輸秩序。結(jié)合近年來連續(xù)通報(bào)的多起電力電纜短路故障燒損相鄰纜線及其他專業(yè)行車設(shè)備事件對(duì)比，表明該類型故障具有突發(fā)性強(qiáng)、影響范圍難掌控、應(yīng)急處置要求高的特點(diǎn)；同時(shí)也印證了電力貫通線電纜潛在的缺陷、隱患整治工作需要防范未然的必要性。

1.3 電纜故障原因

導(dǎo)致電纜中間接頭、終端頭絕緣擊穿短路故障主要有如下原因：

1.3.1 主絕緣外力損傷 電纜中間接頭、終端頭在制作過程中工藝不達(dá)標(biāo)，剝除電纜主絕緣外層半導(dǎo)體、銅屏蔽時(shí)割傷電纜主絕緣，形成電纜絕緣薄弱點(diǎn)；電纜線芯接續(xù)、終端頭制作及安裝過程中，受制作纜線長(zhǎng)度、安裝位置空間限制等，過渡彎曲電纜造成彎曲點(diǎn)外側(cè)主絕緣層厚度減小或損傷，形成電纜絕緣薄弱點(diǎn)。

1.3.2 線芯接續(xù)工藝不達(dá)標(biāo) 電纜中間接頭內(nèi)部線芯、接管及終端頭線耳因型號(hào)不匹配或工藝不當(dāng)導(dǎo)致壓接不緊密，不同材質(zhì)導(dǎo)體接續(xù)存在過大的電位差，導(dǎo)致導(dǎo)體連接點(diǎn)異常發(fā)熱。電纜送電運(yùn)行后異常發(fā)熱點(diǎn)燒損電纜主絕緣或加速電纜主絕緣老化，形成電纜絕緣薄弱點(diǎn)。

1.3.3 絕緣表層異物爬電 電纜中間接頭、終端頭制作過程中，未按規(guī)定流程及方法將電纜主絕緣層表面灰塵或切割電纜、打磨導(dǎo)線接管及線耳產(chǎn)生的金屬碎屑等雜物清理干凈。造成電纜主絕緣表面電壓分布不均勻、爬距減小，送電后出現(xiàn)爬電現(xiàn)象燒損電纜主絕緣，形成電纜絕緣薄弱點(diǎn)。

1.3.4 電纜受潮絕緣降低 廣西沿海地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)型海洋氣候，突發(fā)性降雨較多，降雨量較大，部分電纜溝（井）受地理環(huán)境、地表水位、排水速度等多方面因素影響，雨季電纜溝（井）內(nèi)積水嚴(yán)重。電纜中間接頭、終端頭防水措施不到位或電纜外護(hù)套有破損時(shí)，水分進(jìn)入電纜內(nèi)部，在水分、電場(chǎng)共同作用下發(fā)生水樹放電燒損電纜主絕緣層，形成電纜絕緣薄弱點(diǎn)。

2 加強(qiáng)電纜運(yùn)行狀態(tài)及壽命管理

針對(duì)電纜擊穿短路原因采取有效措施減少以至消除此類故障發(fā)生，不斷提升電纜運(yùn)行狀態(tài)與壽命管理水平。

2.1 加強(qiáng)電纜運(yùn)行狀態(tài)管理

加強(qiáng)電纜運(yùn)行狀態(tài)管理的根本目的就是要消除隱患，確保設(shè)備始終保持良好狀態(tài)。為此，要重點(diǎn)抓好以下環(huán)節(jié)：

2.1.1 提高工作質(zhì)量 要堅(jiān)持不懈地對(duì)管理干部和維修人員進(jìn)行質(zhì)量意識(shí)教育，使之真正成為他們的崗位自覺，按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)一絲不茍地做好電纜敷設(shè)、中間接頭及終端頭制作等工作；認(rèn)真執(zhí)行電力設(shè)備檢測(cè)、試驗(yàn)制度；嚴(yán)格追責(zé)問責(zé)違章現(xiàn)象和人員，確保質(zhì)量控制到位，不斷提高電纜運(yùn)行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

2.1.2 改進(jìn)檢測(cè)試驗(yàn)方法 以往主要采用絕緣電阻檢測(cè)及耐壓試驗(yàn)對(duì)高速鐵路電力貫通線電纜運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。上述方法主要弊端在于當(dāng)電纜存在一個(gè)或多處絕緣薄弱點(diǎn)時(shí)，不能準(zhǔn)確的反饋出具體的薄弱點(diǎn)所在位置。可采取電纜局部放電測(cè)試試驗(yàn)方法彌補(bǔ)其不足。該方法原理是通過高頻局部放電脈沖在電纜中向兩個(gè)方向的傳播來定位局部放電點(diǎn)的位置，可有效反映電纜絕緣內(nèi)部潛在缺陷指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了電纜運(yùn)行狀態(tài)分析診斷結(jié)論由“條”到“點(diǎn)”，為準(zhǔn)確、快速對(duì)電纜絕緣薄弱點(diǎn)進(jìn)行整治消缺提供可靠依據(jù)。

2.1.3 創(chuàng)新維修思路 要積極推行定期保養(yǎng)、狀態(tài)維修、重點(diǎn)檢測(cè)相結(jié)合維修思路。督促維修人員認(rèn)真落實(shí)設(shè)備定期保養(yǎng)制度，努力提高設(shè)備運(yùn)行可靠性；確實(shí)提升設(shè)備狀態(tài)維修質(zhì)量，及時(shí)加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)，最大限度減少設(shè)備故障對(duì)運(yùn)輸生產(chǎn)的影響；切實(shí)加強(qiáng)重點(diǎn)檢測(cè)質(zhì)量控制，結(jié)合電力貫通線電纜周期性檢測(cè)、保養(yǎng)任務(wù)，對(duì)比電纜歷年絕緣電阻及相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，將電纜局部放電測(cè)試試驗(yàn)納入天窗停電計(jì)劃。有針對(duì)性地優(yōu)先對(duì)電纜檢測(cè)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)不達(dá)優(yōu)的，歷史數(shù)據(jù)對(duì)比電纜絕緣性能下降幅度大的區(qū)段要進(jìn)行局部放電測(cè)試試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)電力貫通線電纜缺陷、隱患整治有計(jì)劃性、針對(duì)性推進(jìn)。

2.2 落實(shí)電纜壽命管理措施

所謂電纜壽命管理，就是通過綜合施策保證其在設(shè)計(jì)使用期內(nèi)能發(fā)揮預(yù)期作用。加強(qiáng)高速鐵路電力貫通線電纜的壽命管理，關(guān)鍵是要樹立安全意識(shí)、成本意識(shí)、責(zé)任意識(shí)，以電纜運(yùn)行安全可靠為目標(biāo)，精檢細(xì)修節(jié)支降耗，確保相關(guān)措施落實(shí)到位，具體而言，就是要結(jié)合電纜絕緣電阻檢測(cè)、耐壓試驗(yàn)、局部放電測(cè)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)，全面、認(rèn)真、科學(xué)地做好前期計(jì)劃性、針對(duì)性的整治消缺效果綜合對(duì)比、分析，將絕緣薄弱點(diǎn)較多、整體絕緣狀態(tài)較差且無法修復(fù)的電纜，受潮嚴(yán)重長(zhǎng)期運(yùn)行可能導(dǎo)致較多較快新增絕緣薄弱點(diǎn)的電纜，中間接頭分布較為密集安全供電可靠性不足的電纜及其他原因?qū)е虏荒軡M足高速鐵路供電安全需要的電纜納入修建項(xiàng)目?jī)?chǔ)備庫(kù)，按缺陷、隱患點(diǎn)嚴(yán)重程度申請(qǐng)修建項(xiàng)目對(duì)電纜進(jìn)行整條更換。通過堅(jiān)持周期性的電纜狀態(tài)檢測(cè)、試驗(yàn)，有計(jì)劃有針對(duì)性地做好修建項(xiàng)目資金精準(zhǔn)投入，確保高速鐵路電力貫通線電纜持續(xù)穩(wěn)定的保持良好狀態(tài)運(yùn)行。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合工作實(shí)踐對(duì)高速鐵路電力貫通線電纜主要故障現(xiàn)象、成因、處理方法的分析及就加強(qiáng)其運(yùn)行狀態(tài)、使用壽命管理所提建議得到本單位重視并在實(shí)施后取得較好效果。期望對(duì)相關(guān)單位和維修人員起到拋磚引玉集思廣益作用，不斷探索創(chuàng)新出更多更好實(shí)現(xiàn)高速鐵路電力貫通線電纜良好運(yùn)及壽命管理的方法和途徑。