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太平洋线缆新闻动态
城市轨道交通35kV电缆常见故障分析与解决方案
来源: 太平洋电线电缆 发布日期: 2020.10.30 浏览次数:
信息摘要:
本文分析了城市轨道交通35kV电缆常见问题产生的原因,针对性的提出解决方案,以降低35 kV电缆的故障发生率,提高城市轨道交通供电可靠性。

本文分析了城市轨道交通35kV电缆常见问题产生的原因,提出了针对外护套开裂、铠装层/屏蔽层电气连接中断、铠装层与屏蔽层导通等常见问题的解决方案和运维注意事项,以降低35 kV电缆的故障发生率,提高城市轨道交通供电可靠性。


在城市轨道交通供电系统中,供电系统主干供电环网主要通过35 k V交流电缆来实现向沿线各车站供电。主干环网35 k V电缆的可靠性决定了城市轨道交通供电系统的可靠性,同时也决定整条城市轨道交通线路是否能安全、稳定运行。城市轨道交通线路情况多样,为节约投资环网电缆随线路敷设,未设置专用的电缆廊道。因此城市轨道交通35 k V电缆受敷设环境的影响,也增加了电缆发生问题的概率。电缆一旦出现如中间接头拉脱、绝缘击穿等问题,将对列车运行造成一定影响,严重时造成地铁停运,产生社会负面影响。


一、35kV电缆常见问题

35kV电缆在长期运行时,会出现一些常见问题,这些问题在发生的初期并不会导致电缆故障,但若不进行处理,情况进一步恶化后容易导致电缆绝缘击穿,造成短路。

1.1外护套开裂问题

高架电缆在户外环境敷设,长时间被日照、雨水侵蚀,容易发生外护套开裂(图1)的问题。个别外护套开裂可采用包扎、小范围修复等手段,但电缆多处外护套开裂、水分内侵会严重影响电缆绝缘性能。

1.2铠装层、屏蔽层电气连接断开问题

电缆中间接头处铠装层、屏蔽层电气连接采用铜网(带)和恒力弹簧将接头两边对应的铠装层、屏蔽层进行连接。屏蔽层、铠装层的电气连通是保证电缆安全运行的重要手段。如果在中间接头处屏蔽层(图2)或铠装层电气连接断开(图3),会造成中间接头处局部放电、发热、甚至击穿。

图1 电缆外护套开裂

图1电缆外护套开裂    

1.3铠装层与屏蔽层之间导通问题

电缆铠装层与屏蔽层在电气上是绝缘的,在铠装层与屏蔽层之间有一层绝缘的内护套层。当电缆头制作工艺不满足要求,在电缆收缩时容易出现中间接头处屏蔽层和铠装层电气导通的情况。

图2 屏蔽层被拉断

图2屏蔽层被拉断 

图3 铠装层恒力弹簧脱落

图3铠装层恒力弹簧脱落

1.4电缆头处外护套材料回缩

电缆头处在制作完成后一段时间内会出现材料回缩的现象。回缩量大时会出现裂口(图4),导致电缆接头处露出屏蔽层。

图4 中间电缆头处裂口

图4中间电缆头处裂口     下载原图

二、原因分析

2.1环境因素

高架区间电缆未采取遮阳措施,电缆长时间受阳光直射(紫外线),外护套层容易老化开裂;户外环境温度变化较大,电缆外护套层由于材料伸缩可能造成外护套开裂;电缆导体、绝缘层、外护层、电缆附件伸缩性能不同造成中间接头处的非导体层回缩。因此,应考虑增加电缆遮阳措施。

2.2施工工艺

电缆敷设施工过程中可能会对电缆外护层造成隐性损伤,而这些隐性损伤在电缆运行一段时间后才会显现。电缆敷设未按设计要求进行施工,在电缆头制作前电缆未充分释放应力,电缆未预留足够裕度,未在规定位置及电缆中间头两侧进行刚性固定,造成电缆头长期受力。电缆中间接头的制作工艺不达标,应力控制部件与电缆绝缘屏蔽搭接长度不足,电缆外护套与电缆附件外护套搭接长度不足,导致在材料正常伸缩的情况下发生脱离。电缆敷设时电缆转弯半径不满足规范的要求,转弯半径过小,造成转弯处电缆受力过大。

2.3电缆生产工艺及外护套材料选型

由于要求城市轨道交通用电缆具有低烟无卤A类阻燃性能,必须采用低烟无卤阻燃护套材料,目前电缆采用的护套混合料主要有聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚烯烃等。PVC护套材料阻燃性能好,但其燃烧时会放出大量的卤化氢气体和浓烟,造成火灾的“二次危害”,对人体健康及环境损害较大,无法满足低烟无卤的要求。聚烯烃或聚乙烯是一种易燃高分子无卤材料,其分子结构为线形,氧指数一般不超过20,其本身是可燃的,燃烧时会分解出水和二氧化碳。由于在聚烯烃中添加了大量的无机阻燃料,如果阻燃添加剂配比不合适,弱化了护套物理机械性能,造成其拉伸强度和断裂伸长率下降。

三、 解决措施

3.1电缆选型及外护套层技术要求

地下区间选择低烟、无卤、A类阻燃聚乙烯护套电缆,地上区间选择低烟、低卤、B类阻燃聚氯乙烯护套电缆。对于外护套,添加阻燃剂等成分后使材料的抗张强度、柔韧性降低,易发生开裂。因此外护套在保证阻燃性的前提下,还需要考虑机械性能。地下区间选择阻燃性好、燃烧无有毒物质释放的无卤A类阻燃电缆。对于地上区间,低卤电缆的阻燃层一般采用聚氯乙烯为基材的材料,添加阻燃剂。聚氯乙烯材料阻燃性好,添加的阻燃剂少,材料的抗张强度较强,发生开裂的情况较少。地上区段用的低烟、低卤电缆,为保证机械性能,避免开裂及收缩,阻燃/烟气/卤素的要求可以适当降低。

低烟、低卤、B类阻燃电缆燃烧时的低烟性能应能满足在GB/T 17651规定的试验条件下,燃烧时产生的烟浓度最小透光率不小于20%。电缆燃烧时逸出气体的PH值和导电率测试按GB/T 17650的规定(PH值不小于2.5,导电率不大于30µs/mm)。低卤电缆的性能应满足在GB/T 17650.1规定的试验条件下,燃烧时产生的卤酸气体逸出量不大于100 mg/g。电缆燃烧时的阻燃性能应能满足GB/T 18380规定的B类成束电缆垂直燃烧试验。

3.2电缆绝缘层的收缩性要求

交联聚乙烯绝缘层在生产过程中,由于工艺原因,绝缘内部可能会产生较大内应力,内应力使得绝缘发生大的收缩,导体外露。通过收缩试验考核交联聚乙烯绝缘的收缩性能。交联聚乙烯绝缘材料应满足表1要求。电缆在出厂前应进行充分的应力释放后方可运输至现场施工。根据经验应力释放时间应至少在20天以上。

表1收缩试验

表1 收缩试验

3.3施工工艺要求

中间电缆头制作过程中电缆绝缘屏蔽层与应力控制部件间、电缆外护套与电缆附件外护套间的搭接部分应严格满足电缆头制作的工艺要求,避免出现脱离的现象。敷设完的环网电缆需静置24 h以上,充分释放电缆应力后,再进行中间电缆头制作,避免发生电缆导电部分和绝缘部分不同程度收缩。环网电缆敷设完后,应阶段性排查环网电缆中间头及电缆状态,对排查情况做好检查记录。设置电缆中间头托架、避免电缆划伤。电缆在敷设过程中应考虑一定的弛度,电缆转弯时应满足电缆转弯半径的要求;电缆的中间头和终端头处采用刚性固定;在伸缩缝处应留有0.6 m的电缆余量;在电缆中间头两端电缆各留1 m电缆余量,终端头电缆预留1 m电缆余量。

3.4把好相关验收、试验关

根据相关规范的要求,把好型式试验、出厂试验、抽样试验、现场试验的验收关,重点关注与电缆外护层开裂和电缆头拉脱有关的机械物理性能试验的相关内容。

3.5做好日常维护

加强日常运行维护,发现问题要做好记录,定期进行巡检和测试,持续关注发展态势。发现的问题有扩大化趋势时,应尽快安排处理。

四、结语

电缆问题的发生一般为多因素导致的结果,不同的因素在不同情况下其影响效果也不同。因此解决电缆问题不能只从单一方面予以解决,要从多方面综合考虑解决和优化方案,才能从根本上保证电缆的安全、稳定运行。


作为河南电缆厂家,河南太平洋线缆有限公司始终把电线电缆的质量视为企业的生命。“以质量其生产,以信誉求发展”先后为省、市多个重点工程项目提供高低压电力电缆,涵盖隧道交通、照明亮化、展览馆、学校、医院、房地产、工矿企业等领域,取得社会广泛的认可与好评。电线电缆产品从生产到出厂均有严格的控制与监管,从源头确保产品的质量及使用安全。 本公司生产的35kV及以下高低压电力电缆,可按标准生产成阻燃、耐火、低烟无卤、铠装等多种类型,满足不同场合对电缆线的需要。欢迎社会各界洽谈合作!

 

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