浅谈电力电缆及其附件的选择及常见故障
一 概述
在城市轨道供电系统中，电力电缆及其附件作为城市供电系统的重要组成部分，电力电缆及其附件的正确合理选择直接影响着地铁投资的经济性以及供电系统的安全可靠性，本文从电力电缆类型的选择、电缆附件的选择及其安装工艺、电力电缆过电压及其接地方式以及电缆常见故障及预防措施等几个方面作一简单的介绍。
二 电力电缆类型的选择
在地铁供电系统中，根据地铁设计规范要求，电力电缆和控制电缆在地下敷设时应采用低烟无卤阻燃电缆，在地上敷设时，可采用低烟阻燃电缆。
1 电缆导体的选择：高压电缆的导体主要分为铜导体和铝导体两种，选择导体截面和导体材料主要考虑两个因素，其一是载流量，其二是允许通过的短路电流。在电缆敷设方式、环境条件和护层结构一定的情况下，电缆的载流量和短路电流的大小主要取决于导体的直流电阻，对于相同直流电阻的铜和铝两种导体，铝导体的重量不到铜导体的50％，价格比铜导体便宜，然而由于铜的直流电阻率较低，相同截面积的铜芯电缆的载流量约为铝芯电缆的1.5倍，且铜导体具有接触电阻小，机械强度高、弯曲性能好等优点，因此在地铁供电系统中一般采用铜作为电缆的导电材料。
2 电缆截面积的选择：电力电缆截面积的选择主要有按照电缆载流量选择和按照经济电流密度选择两种方式，电缆载流量应满足系统在最大运行方式下的负荷要求，并留有一定裕量，并且能够满足动稳定性、电压损失以及敷设温度、环境等的要求。根据城市轨道供电系统的特点，高压电力电缆、中压电力电缆应按照远期高峰小时用电负荷进行选择，低压电力电缆根据动力照明相关计算选择，直流牵引电缆按照Ⅵ类重牵引负荷特性进行选择。
3 电缆外护套的选择：电缆外护套主要作用是防止水分渗入、机械损伤和承受短路电流等。常用的有铜、铝、铅和不锈钢护套等，对于地下电缆的外护套，常见的故障有：a.电缆旁边的硬物损伤；b.施工遗留缺陷；c.白蚁及其它蛀蚀等三种，因此电缆电缆外护套的选择应首先考虑选择硬度较高和防蚁性能较好的外护套，其次选择考虑耐腐蚀的金属护套，目前，大都采用铜和铝护套。
三 电力电缆附件的选择及其安装工艺
电缆附件主要包括电缆终端头、电缆中间头两种，选择时应注意装置类型、绝缘特性。机械强度、金属护层、接地方式等。
电缆终端是高压电缆投入电网运行时必不可少的附件，分为热缩式、冷缩式等几种，热缩电缆终端主要以橡塑为基本材料，用辐射或化学方法使聚合物的线性分子链变成网状结构即交联，经扩张至特定尺寸，使用时适当加热即可即可自行回缩到扩张前的尺寸。电缆终端安装时先由电缆端部开始量取约一米左右，剥去该段电缆外护套，据下端外护套段口30mm的屏蔽层上用铜编织袋包扎一圈，并与屏蔽层焊接牢固，然后固定应力管、压端子，在铜接线端子外依次套上两根端子衬管加热固定包绕填充胶然后固定密封管及防雨裙。冷缩式电缆终端是利用弹性体材料在工厂内注射硫化成型，在经扩张、衬以塑料螺旋支撑物构成。冷缩式电缆终端的安装较为简单，无需专用工具，然而冷缩式电缆终端原材料的价格较贵，造价成本较高，因此目前市场上一般采用的仍然为热缩式电缆终端。
电缆与SF6全封闭电气相连按时采用封闭式终端，与高压变压器想连接时采用象鼻式终端，与电器相连具有整体插接功能时采用插接式终端，与其它电器连接时采用敞开式终端。
当电缆线路较长时，由于电缆的接续以及电缆线路金属套互连接地的需要，必须采用接头。按其功能，以将电缆金属套、接地屏蔽和绝缘屏蔽在电气上断开或连续分为绝缘接头与直通接头。电缆接头的构造类型选择应按连接电缆的绝缘类型、安装环境、作业条件等来选择，电缆接头有绝缘接头、T形或Y形分支接头、转化接头、直通接头等几种类型。
四 电缆常见故障及措施
在城市轨道供电系统故障中，电力电缆的故障是比较频繁的，因此了解电缆故障的原因，对于减少电缆的损坏，快速地判定出故障点是十分重要的。电缆故障一般有以下几种：(1)接地故障：电缆一芯或多芯接地；(2)短路故障：电缆两芯或三芯短路；(3)断线故障：电缆一芯或多芯被故障电流烧断或外力破坏搞断，形成完全或不完全断线；(4)闪络性故障：这种故障大多发生在预防性试验中，并多数出现在电缆接头处。当所加电压达某一值时击穿，电压低至某一值时绝缘又恢复；(5)综合性故障。同时具有两种或两种以上性质的故障。电力电缆故障的原因大致可归纳为以下几类：
1 机械损伤
机械损伤引起的电缆故障占电缆事故很大的比例。有些机械损伤很轻微，当时并没有造成故障，但在几个月甚至几年后损伤部位才发展成故障。造成电缆机械损伤的主要有以下几种原因：a.安装时损伤：在安装时不小心碰伤电缆，机械牵引力过大而拉伤电缆，或电缆过度弯曲而损伤电缆；b.直接受外力损坏：在安装后电缆路径上或电缆附近进行城建施工，使电缆受到直接的外力损伤；c.行驶车辆的震动或冲击性负荷会造成地下电缆的铅(铝)包裂损；d.因自然现象造成的损伤：如中间接头或终端头内绝缘胶膨胀而胀裂外壳或电缆护套；因电缆自然行程使装在管口或支架上的电缆外皮擦伤；因土地沉降引起过大拉力，拉断中间接头或导体。
2 绝缘受潮
绝缘受潮后引起故障。造成电缆受潮的主要原因有：a.因接头盒或终端盒结构不密封或安装不良而导致进水；b.电缆制造不良，金属护套有小孔或裂缝；
c.金属护套因被外物刺伤或腐蚀穿孔。
3 绝缘老化变质
电缆绝缘介质内部气隙在电场作用下产生游离使绝缘下降。当绝缘介质电离时，气隙中产生臭氧、硝酸等化学生成物，腐蚀绝缘；绝缘中的水分使绝缘纤维产生水解，造成绝缘下降。过热会引起绝缘老化变质。电缆内部气隙产生电游离造成局部过热，使绝缘碳化。电缆过负荷是电缆过热很重要的因素。安装于电缆密集地区、电缆沟及电缆隧道等通风不良处的电缆、穿在干燥管中的电缆以及电缆与热力管道接近的部分等都会因本身过热而使绝缘加速损坏。
此外，电力电缆在带电前及投运后，为防止电缆故障的发生，应该按照相关规程对电缆作预防性试验，试验主要包括下列内容：测量绝缘电阻、直流耐压试验及泄漏电流测量、检查电缆线路的相位、充油电缆的绝缘油试验等。
五 结束语
目前，城市轨道供电系统电力电缆多埋于地下，由于电缆故障情况及埋设环境比较复杂，变化多，因此给电缆巡检及各级电力作业人员带来很大的不便，为了有效防范电缆及电缆头的故障，减少故障带来的损失，电缆生产厂家、电缆施工单位应该规范化生产和施工，并做好相关出厂及竣工试验，建设和运营人员应该加强对电缆的检查及维护，熟悉电缆的埋设走向与环境，在电缆发生故障时，能够正确分析电缆故障的原因，确切判断出电缆故障性质，有效的选择电缆故障测量方法与仪器，确保地铁供电系统的安全可靠。
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