本文分析了城市軌道交通35kV電纜常見問題產生的原因，提出了針對外護套開裂、鎧裝層/屏蔽層電氣連接中斷、鎧裝層與屏蔽層導通等常見問題的解決方案和運維注意事項，以降低35 kV電纜的故障發(fā)生率，提高城市軌道交通供電可靠性。

在城市軌道交通供電系統(tǒng)中，供電系統(tǒng)主干供電環(huán)網主要通過35 k V交流電纜來實現(xiàn)向沿線各車站供電。主干環(huán)網35 k V電纜的可靠性決定了城市軌道交通供電系統(tǒng)的可靠性，同時也決定整條城市軌道交通線路是否能安全、穩(wěn)定運行。城市軌道交通線路情況多樣，為節(jié)約投資環(huán)網電纜隨線路敷設，未設置專用的電纜廊道。因此城市軌道交通35 k V電纜受敷設環(huán)境的影響，也增加了電纜發(fā)生問題的概率。電纜一旦出現(xiàn)如中間接頭拉脫、絕緣擊穿等問題，將對列車運行造成一定影響，嚴重時造成地鐵停運，產生社會負面影響。

一、35kV電纜常見問題

35kV電纜在長期運行時，會出現(xiàn)一些常見問題，這些問題在發(fā)生的初期并不會導致電纜故障，但若不進行處理，情況進一步惡化后容易導致電纜絕緣擊穿，造成短路。

1.1外護套開裂問題

高架電纜在戶外環(huán)境敷設，長時間被日照、雨水侵蝕，容易發(fā)生外護套開裂（圖1）的問題。個別外護套開裂可采用包扎、小范圍修復等手段，但電纜多處外護套開裂、水分內侵會嚴重影響電纜絕緣性能。

1.2鎧裝層、屏蔽層電氣連接斷開問題

電纜中間接頭處鎧裝層、屏蔽層電氣連接采用銅網（帶）和恒力彈簧將接頭兩邊對應的鎧裝層、屏蔽層進行連接。屏蔽層、鎧裝層的電氣連通是保證電纜安全運行的重要手段。如果在中間接頭處屏蔽層（圖2）或鎧裝層電氣連接斷開（圖3），會造成中間接頭處局部放電、發(fā)熱、甚至擊穿。

圖1電纜外護套開裂    

1.3鎧裝層與屏蔽層之間導通問題

電纜鎧裝層與屏蔽層在電氣上是絕緣的，在鎧裝層與屏蔽層之間有一層絕緣的內護套層。當電纜頭制作工藝不滿足要求，在電纜收縮時容易出現(xiàn)中間接頭處屏蔽層和鎧裝層電氣導通的情況。

圖2屏蔽層被拉斷 

圖3鎧裝層恒力彈簧脫落

1.4電纜頭處外護套材料回縮

電纜頭處在制作完成后一段時間內會出現(xiàn)材料回縮的現(xiàn)象?；乜s量大時會出現(xiàn)裂口（圖4），導致電纜接頭處露出屏蔽層。

圖4中間電纜頭處裂口     下載原圖

二、原因分析

2.1環(huán)境因素

高架區(qū)間電纜未采取遮陽措施，電纜長時間受陽光直射（紫外線），外護套層容易老化開裂；戶外環(huán)境溫度變化較大，電纜外護套層由于材料伸縮可能造成外護套開裂；電纜導體、絕緣層、外護層、電纜附件伸縮性能不同造成中間接頭處的非導體層回縮。因此，應考慮增加電纜遮陽措施。

2.2施工工藝

電纜敷設施工過程中可能會對電纜外護層造成隱性損傷，而這些隱性損傷在電纜運行一段時間后才會顯現(xiàn)。電纜敷設未按設計要求進行施工，在電纜頭制作前電纜未充分釋放應力，電纜未預留足夠裕度，未在規(guī)定位置及電纜中間頭兩側進行剛性固定，造成電纜頭長期受力。電纜中間接頭的制作工藝不達標，應力控制部件與電纜絕緣屏蔽搭接長度不足，電纜外護套與電纜附件外護套搭接長度不足，導致在材料正常伸縮的情況下發(fā)生脫離。電纜敷設時電纜轉彎半徑不滿足規(guī)范的要求，轉彎半徑過小，造成轉彎處電纜受力過大。

2.3電纜生產工藝及外護套材料選型

由于要求城市軌道交通用電纜具有低煙無鹵A類阻燃性能，必須采用低煙無鹵阻燃護套材料，目前電纜采用的護套混合料主要有聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚烯烴等。PVC護套材料阻燃性能好，但其燃燒時會放出大量的鹵化氫氣體和濃煙，造成火災的“二次危害”，對人體健康及環(huán)境損害較大，無法滿足低煙無鹵的要求。聚烯烴或聚乙烯是一種易燃高分子無鹵材料，其分子結構為線形，氧指數一般不超過20，其本身是可燃的，燃燒時會分解出水和二氧化碳。由于在聚烯烴中添加了大量的無機阻燃料，如果阻燃添加劑配比不合適，弱化了護套物理機械性能，造成其拉伸強度和斷裂伸長率下降。

三、 解決措施

3.1電纜選型及外護套層技術要求

地下區(qū)間選擇低煙、無鹵、A類阻燃聚乙烯護套電纜，地上區(qū)間選擇低煙、低鹵、B類阻燃聚氯乙烯護套電纜。對于外護套，添加阻燃劑等成分后使材料的抗張強度、柔韌性降低，易發(fā)生開裂。因此外護套在保證阻燃性的前提下，還需要考慮機械性能。地下區(qū)間選擇阻燃性好、燃燒無有毒物質釋放的無鹵A類阻燃電纜。對于地上區(qū)間，低鹵電纜的阻燃層一般采用聚氯乙烯為基材的材料，添加阻燃劑。聚氯乙烯材料阻燃性好，添加的阻燃劑少，材料的抗張強度較強，發(fā)生開裂的情況較少。地上區(qū)段用的低煙、低鹵電纜，為保證機械性能，避免開裂及收縮，阻燃/煙氣/鹵素的要求可以適當降低。

低煙、低鹵、B類阻燃電纜燃燒時的低煙性能應能滿足在GB/T 17651規(guī)定的試驗條件下，燃燒時產生的煙濃度小透光率不小于20%。電纜燃燒時逸出氣體的PH值和導電率測試按GB/T 17650的規(guī)定（PH值不小于2.5，導電率不大于30μs/mm）。低鹵電纜的性能應滿足在GB/T 17650.1規(guī)定的試驗條件下，燃燒時產生的鹵酸氣體逸出量不大于100 mg/g。電纜燃燒時的阻燃性能應能滿足GB/T 18380規(guī)定的B類成束電纜垂直燃燒試驗。

3.2電纜絕緣層的收縮性要求

交聯(lián)聚乙烯絕緣層在生產過程中，由于工藝原因，絕緣內部可能會產生較大內應力，內應力使得絕緣發(fā)生大的收縮，導體外露。通過收縮試驗考核交聯(lián)聚乙烯絕緣的收縮性能。交聯(lián)聚乙烯絕緣材料應滿足表1要求。電纜在出廠前應進行充分的應力釋放后方可運輸至現(xiàn)場施工。根據經驗應力釋放時間應至少在20天以上。

表1收縮試驗

3.3施工工藝要求

中間電纜頭制作過程中電纜絕緣屏蔽層與應力控制部件間、電纜外護套與電纜附件外護套間的搭接部分應嚴格滿足電纜頭制作的工藝要求，避免出現(xiàn)脫離的現(xiàn)象。敷設完的環(huán)網電纜需靜置24 h以上，充分釋放電纜應力后，再進行中間電纜頭制作，避免發(fā)生電纜導電部分和絕緣部分不同程度收縮。環(huán)網電纜敷設完后，應階段性排查環(huán)網電纜中間頭及電纜狀態(tài)，對排查情況做好檢查記錄。設置電纜中間頭托架、避免電纜劃傷。電纜在敷設過程中應考慮一定的弛度，電纜轉彎時應滿足電纜轉彎半徑的要求；電纜的中間頭和終端頭處采用剛性固定；在伸縮縫處應留有0.6 m的電纜余量；在電纜中間頭兩端電纜各留1 m電纜余量，終端頭電纜預留1 m電纜余量。

3.4把好相關驗收、試驗關

根據相關規(guī)范的要求，把好型式試驗、出廠試驗、抽樣試驗、現(xiàn)場試驗的驗收關，關注與電纜外護層開裂和電纜頭拉脫有關的機械物理性能試驗的相關內容。

3.5做好日常維護

加強日常運行維護，發(fā)現(xiàn)問題要做好記錄，定期進行巡檢和測試，持續(xù)關注發(fā)展態(tài)勢。發(fā)現(xiàn)的問題有擴大化趨勢時，應盡快安排處理。

四、結語

電纜問題的發(fā)生一般為多因素導致的結果，不同的因素在不同情況下其影響效果也不同。因此解決電纜問題不能只從單一方面予以解決，要從多方面綜合考慮解決和優(yōu)化方案，才能從根本上保證電纜的安全、穩(wěn)定運行。

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