浅谈高铁27.5kV高压电缆运行全过程质量控制

万桂英 戴 晋

1中国铁道科学研究院集团有限公司研究生部 北京 100089

2中国铁路成都局集团有限公司重庆供电段 重庆 400000

3中国铁道科学研究院集团有限公司 北京 100089

正文：

一、绪 论

我国高铁新建300km/h的牵引变电所亭大部分都使用集成度高、少维护的GIS开关柜，GIS开关柜的进出口连接广泛应用27.5 kV交联聚乙烯高压电缆，使用27.5kV高压电缆具有受外界影响小、占地面积和空间小、且安全可靠性高等优点，因此在当前高铁线路牵引变电所、亭上得到广泛应用。但是随着27.5kV高压电缆的广泛应用，对27.5KV高压电缆的专业化维护管理要求越来越高，多条高铁线路发生过27.5kV高压电缆故障从而影响高铁的正常供电。为了强化树立“高铁无小事”的观念，适应高铁的安全高效的管理模式，那么就必须加强对高铁27.5KV电缆科学有效的专业化管理，预防27.5kV高压电缆发生故障，本文重点研究27.5kV高压电缆的全过程质量控制。

二、27.5KV高压电缆的运行寿命周期及故障成因分析

要做好27.5kV高压电缆的全过程质量管理，就必须掌握电缆运行在不同的周期，发生的故障类型不同，掌握27.5kV高压电缆的运行周期，27.5kV高压电缆运行寿命大致可以分为三个阶段，早期故障期－稳态期－老化期，通过多条高铁线运行运行经验总结，27.5kV高压电缆故障多发生在投入使用的早期故障期及晚期老化期。对于运维单位来讲，要想科学有效的管理高压电缆预防发生电缆故障，那么必须搞清楚电缆故障的成因，故障点，故障类型，才能够对症下药。

高压电缆运行寿命周期-故障率

1.早期故障期

27.5 kV高压电缆在投入运行前三年，称之为早期故障期，由于设计、材料、施工质量等因素造成高压电缆及其附件本身存在设计缺陷、材料问题、制造工艺不规范、接地不合格、施工安装问题等使27.5kV高压电缆在运行初期故障频发。案例：2015年10月，在XX客专试运行初期，某牵引变电所馈线供电臂27.5kV高压电缆头炸裂导致馈线跳闸。上海电气化铁路自2006年7月开通后，27.5kV电缆发生的故障达10次故障之多，武广高铁开通后，也多次发生27.5kV电缆头爆炸的现象。

2.稳态期

27.5 kV高压电缆经过早期故障期后，问题被逐一排查解决，开始进入稳态期，稳态期一般是在电缆投入运行的3－20年期间，在此期间电缆运行比较稳定，故障率相对降低，此期间发生的故障多是因为外力破坏、过电压、或电缆外护套受潮或附件呼吸效应进潮而发生沿面放电等造成的故障。

3.绝缘老化期

随着27.5kV高压电缆运行寿命达到晚期，电缆本体绝缘树枝逐渐老化变质、材料及附件因长期运行电热老化加剧，使聚氯乙烯电缆运行故障率大幅上身。外力破坏等造成高压电缆在日常运行过程中发生电缆故障。

三、27.5kV高压电缆全过程质量监控

为了降低27.5kV高压电缆运行早期、稳定期、绝缘老化期的故障率，运维单位必须组建一支专业的27.5kV高压电缆队伍，对高压电缆的整个寿命周期进行精细化科学管理。

1.早期预防

运维单位安排高压电缆专业人员提前介入，从27.5kV高压电缆的设计选型、生产制造过程、现场施工工艺等进行控制，防止在此期间因设计选型错误、生产工艺及材质不过关及在现场施工工程中的野蛮施工，电缆头制作工艺不达标等问题的出现给后期设备运行留下隐患。做好以上各个环节的控制，在27.5kV电缆投入运行初期能够大大的降低电缆故障率，确保设备稳定运行。并在此阶段做好27.5kV电缆的设备履历参数，包括材料、走形路径、长度、投运前的状态及试验数据情况等便于后期的运维管理。

2.运行期控制

运行初期一般是电缆故障的高发期，对于新投运的27.5kV高压电缆，运维单位必须组织27.5kV高压电缆班组对新投运的设备开展全面的排查整治专项检查，通过利用各种先进设备、试验仪器等监测手段对电缆设备开展全面隐患排查。例：成渝客专在投运初期，成都局重庆供电段电缆班组在利用红外成像仪开展日常高压电缆巡视时，多次发现27.5kV高压电缆局部运行温度过高，通过检查发现，永川东分区所巡检利用热成像仪发现一馈线电缆局部温度过高，经检查发现是电缆头放电引起、在巡视电缆夹层时发现“护层保护器”运行温度125度，超过警戒值，经后期检查处理发现是一电缆的过电压保护器损坏；2016年3月10日电缆工区发现利用热成像仪在巡视江北开闭所上网电缆时发现温度高于电缆正常运行温度，经检查发现接地线螺丝未紧固，紧固后故障排除。因此可以看出在投入运行初期开展专项隐患排查是非常必要的。

2016年1月21日利用热成像仪检查发现“护层保护器”运行温度125度

同时因前期野蛮施工造成的电缆外皮破损，需要采用电缆修复技术对电缆进行修复。电缆修复技术是一种电介质绝缘增强技术。主要是由硅氧烷、脱水异丙醇溶剂和一种金属催化剂组成，通过将电缆修复液涂于水树老化的交联聚乙烯电缆表层，修复液中的硅氧烷与水发生聚合反应，生产新的硅氧集团有机化合物和甲醇。通过聚合反应清除了绝缘体上表层水树中的水分子，阻止水树的进一步增长。

运行一段时间后，随着电缆隐患及故障的处理后，电缆运行进入稳定期，故障率较低，在此运行期间，定期开展对高压电缆巡视巡检及周检，加强对运行数据的分析，通过数据分析查找其中可能存在的隐患。对一些运行环境较恶劣、运行过程中曾经发生过故障或隐患、运行负荷较大、运行温度偏高的27.5kV高压电缆设备作为重点监控对象，加强日常的运行维护管理。

3.衰退老化期

高压电缆设备运行到一定时期开始逐步进入衰退老化期，在此阶段电缆故障率开始增加，运维单位需要加强高压电缆设备的运维管理，在27.5kV高压电缆接近或达到报废年龄时，需要对电缆资产寿命周期进行全面评估， 27.5kV高压电缆运维成本与更新改造经济成本进行对比分析。从而使高压电缆能够从经济角度达到“有效使用”期限。

四、结论

随着近年大量高铁的修建，27.5kV高压电缆在牵引供电系统中得到广泛应用，通过有效可控的管理，科学的技术手段对27.5kV高压电缆进行监控分析，提前预防和发现27.5kV交联聚乙烯电缆在运行过程中的隐患，掌握利用先进的技术手段处理高压电缆缺陷，从而延长了27.5kV交联聚乙烯电缆的使用寿命，大大减低高铁运维成本。