杭深线铁路客运专线10kv电缆的铺设技术

　　杭深线铁路客运专线10kV一级负荷电力贯通线路和10kV综合负荷电力贯通线路（以下统称为电力贯通线路）全部采用电缆供电方式，与架空输配电电力线路比较，电缆线路有以下优点：①运行可靠。由于电力电缆大部分敷设于地下、沟（槽）内，不受外力破坏，故发生故障的机会少。②供电安全，不会对人身造成各种伤害。③维护工作量小，无需频繁进行巡视检查。④减少干扰，因不架设杆塔，占用土地面积少，减少征地拆迁的阻力和外部干扰。电力电缆供电还可大大降低东南沿海地区台风、雷电活动频繁和盐雾腐蚀严重造成的自然灾害。⑤提高功率因素，电力电缆的充电功率为电容性功率，有助于提高功率因素。

　　虽然有上述优点，但它的成本高，价格昂贵，运行不够灵活，故障出现时难以查找，同时在供电系统选择、保护方式等方面也都与架空线路存在一定差异。本文将从电缆选型、供电方式选择、保护方式、施工注意事项等方面进行探讨，以减少电缆线路故障发生，确保铁路运输生产的安全运行。

　　1、供电电缆选型

　　根据铁路客运专线供电可靠、供电距离长(约50～70km)、沿线用电负荷点多的特点，需选用较大截面的电力电缆。若选用三芯电力电缆势必造成高压电缆多次穿越股道现场难以施工敷设的问题。且在电缆线路较长的情况下，三芯电缆的中间接头较采用单芯电缆的要多，由此引起事故的几率较单芯电缆大。为此，铁路客运专线中电力贯通线电缆采用单芯电力电缆供电。单芯电力电缆与同截面的三芯电力电缆相比，具有载流量高(单芯电缆散热快)、施工弯曲半径小、敷设相对方便等特点，特别是从桥梁引上引下时，因受条件制约，单芯电缆的这一特点显得更加重要。

　　杭深线温福、福厦、厦深铁路客专10kV电力贯通线路全部采用交联聚乙烯绝缘非磁铠装的单芯铜芯电缆（型号为YJV62-8.7/10kV），分别沿铁路两侧预制的电缆沟敷设。与其它电力电缆相比，该种电缆不仅具有优异的电气性能、机械性能、耐热老化性能、耐环境应力和耐化学腐蚀性能，而且还具有结构简单、使用方便、不受敷设落差限制、长期工作温度高以及对信号等弱电设施电磁干扰小等优点。

　　2、供电方式选择

　　相对于架空电力线路，长距离的电力电缆供电使对地电容电流大大增加。如果仍采用架空电力线路的不接地供电方式，如发生单相接地故障时，在电力运行规程规定的2小时内，过大的电容电流将使电气设备受到严重的安全威胁，故障线路难以自熄电容电流。

　　如果采用消弧线圈接地供电方式，则需要较大的补偿容量，而且要配置多台。为保证铁路客专贯通线的可靠供电，根据外部电源及自身设备检修等因素，随时可能调整贯通线运行方式，感性补偿电流也应随之变化，因此对补偿感性电流的消弧线圈分接头也应及时调整。但由于消弧线圈分接头是非线性连续可调的接头，调整补偿参数相当困难，并且容易出现谐振过电压现象，影响贯通线的可靠供电。

　　因此，杭深线温福、福厦、厦深铁路客专10kV电力贯通线路更改原有“对贯通线供电系统的中性点采用小电阻接地或经消弧线圈接地”设计方案，采用了中性点经小电阻(电抗器)接地的供电方式来解决这一问题。当发生单相接地故障时，继电保护装置迅速动作，及时切断故障线路，并随即改变贯通线的运行方式，确保铁路客专用电设备的可靠供电。

　　3、保护方式

　　3.1线路补偿方式

　　长距离电力电缆供电使对地电容电流大大增加，线路末端电压上升。为抑制电压严重波动，保证安全可靠供电，杭深线铁路客专10kV电力贯通线路采用每隔10km左右分别分散设置了箱式电抗器，起到了补偿接地电容电流、补偿容性无功功率、降低线路容性电流、限制线路末端电压上升的综合作用。具有如下优点：①维护较方便，可与区间箱式变电站同时运行；②贯通线故障隔离时，剩余段补偿仍然均匀；③能有效降低线路容性电流；④投资相对较小，不需设置专用房屋，可采用箱式电抗器与箱式变电站相邻布置。

　　3.2电力电缆护套保护接地方式

　　10kV配电系统中，单芯电缆的导线与金属护套的关系，可以看作是一个变压器的初级绕组与次级绕组，当电缆导线通过电流时，其周围产生的一部分磁力线将与金属护套交链，使护套产生感应电压，感应电压的大小与电缆的长度和流过导线的电流成正比。如果电缆两端金属护套同时接地，在金属护套上就会形成电流，导体和金属护套同时发热使得电缆的绝缘老化，同时降低了绝缘等级，造成电缆寿命减少。因此单芯电缆的金属外护套采用非磁材料，使其无法产生感应电流。而对电缆内部的金属内护层应采用一端接地，一端用护层保护器接地，并与沿线综合贯通接地系统可靠连接的形式运行，即单点接地方式(通常采用正常运行方式下的电源端为一端接地侧)。这样，当护层的电压达到一定值时，护层保护器瞬间动作，释放电流，达到安全运行的要求。

　　3.3电力电缆馈线保护方式

　　在架空电力线路中，由于大多数情况下线路故障（如雷击、风害等）是暂时性的，断路器跳闸后线路的绝缘性能（绝缘子和空气间隙）能得到恢复，再次重合能成功，这就提高了电力系统供电的可靠性。但在电力电缆线路中，一旦出现故障，基本上都为永久性故障，故杭深线铁路客专10kV电力贯通线路未设置投入重合闸保护方式。在长距离的供电电缆线路中，电缆相间短路故障是难以瞬时恢复的永久性故障，无法采用馈线开关重合的保护方式。

　　因此，在铁路客专电力贯通线路配电所内贯通线馈线开关不设线路重合闸装置。但对于长距离供电电缆线路的单相接地故障，由于供电系统是采用小电阻接地系统，中性点与大地之间用很小的电阻相连，若电缆线路一旦发生单相金属性接地故障，就会产生高达几百安培的接地电流，故必须设置零序电流保护，迅速可靠地将这个电流切断，保证电缆线路的安全。若电缆线路一旦发生非金属单相接地故障(这类故障较多)，就会产生零序电流，作用于馈线开关的故障信号。小电阻接地系统中继电保护的选择性和灵敏度较好。

　　4、电缆施工注意事项

　　4.1电力电缆的运输质量控制要点

　　运输过程中，电缆盘要用合适方法加以固定，防止互相碰撞或翻倒，以免机械损伤电缆。电缆运输中严禁从高处扔下电缆或装有电缆的电缆盘，严禁几盘电缆同时吊装，并检查电缆封头是否完好无损。

　　4.2电力电缆的敷设及质量控制要点

　　杭深线铁路客专10kV电力贯通线路电缆经过不同地段采取不同的敷设方式：①经过桥隧地段时，沿桥隧两侧土建预留的电力电缆沟（槽）敷设，并要在隧道内电力电缆沟铺沙覆盖，达到防火要求。②经过路基地段时，沿路基两侧土建预留的电力电缆沟敷设。③经过涵洞，a）当为交通涵，路面标高与原地面标高一致或相差不大时，则于涵洞两侧设电缆井(土建预留)，采用暗埋钢管通过；b)当为排水涵或交通涵路面需下挖较深时，则沿自制电力电缆槽经涵洞翼墙引至涵洞帽沿后，穿钢管SC150保护过涵洞帽沿（钢管直径根据电缆截面规范要求定）。④站场内一般沿土建预留的电力电缆沟敷设，局部地段直埋敷设，过路、过轨时穿钢管保护敷设；进入房间的电力电缆，沟、槽两端必须封堵。

　　电力电缆过轨时沿土建预埋的钢管过轨，单芯电缆的三相电缆应穿于同一根钢管内，并在钢管内绞编敷设。当桥隧相连处无预埋钢管时，电缆过轨可从桥台下绕行。单芯电力电缆敷设要满足“品”字型敷设且3km倒换（即换相），以消除供电距离长而引起电容电流产生供电末端高电压现象。

　　电缆敷设质量控制。敷设电缆前，先进行电缆配盘，根据电缆沟长度及供电设备的距离，选择适合的电缆盘，并根据电缆的电压等级对即将敷设的电缆进行测试，检查电缆型号、规格、电压等级是否符合设计要求，检查电缆是否存在铠装压扁，电缆绞拧、护层折断等未消除的机械损伤。电缆敷设应设专人统一指挥，并缓慢匀速前进，若采用人力牵引的方式进行，敷设较长电缆前，应在电缆行径的路线上每隔20m放一个电缆滑车，在路面磨擦太大的地方每隔10m放一个电缆滑车，在转弯处放万向转弯滑车，以防磨坏电缆的外绝缘层或受到机械性损伤。电缆敷设时，在电缆的两端按技术规范要求预留长度。

　　4.3电力电缆固定与接续质量控制要点

　　4.3.1电力电缆固定的注意事项

　　①单芯电力电缆在施工中，有采用钢支架的，有采用钢质保护管的，有采用电缆卡与架空敷设的。凡是在单芯电力电缆周围形成钢（铁）性闭合回路的，均会在闭合磁路中形成涡流，特别是在大电流电力电缆系统中，涡流更大。故在客专施工中要求使用非磁性卡件进行固定电缆，并将三根单芯电缆成“品”字型绑扎固定。②电缆头的固定位置必须在电缆头应力锥的下端，以避免电缆头应力锥及电缆头接地线受到挤压而使电缆头受到损伤。

　　4.3.2防止电力电缆的弯曲半径不够引起的机械性损伤

　　由于电力电缆外径较大，对弯曲半径的要求也比较严格（YJV62-8.7/10kV型单芯电缆最小弯曲半径为电缆外径的20倍）。在施工中，如果弯曲角度过大，可能使导体内部受到机械损伤，而机械损伤因被电缆绝缘层掩盖而无法看到，即使测量回路电阻，绝缘和泄漏试验也很难发现缺陷，运行时则在受损处发生过热使电缆绝缘强度下降，直到出现故障。

　　需要注意的是，电缆头故障的原因是在电缆头制作时，三根电缆头长度一致，与设备连接时由于受地形限制，中相电缆头偏长而成为拱形，电缆头根部受损放电。应采取措施，根据不同设备的连接，适当缩短中相电缆头连接长度，使三相电缆头均不受外力。由此可见，电缆施工过程中，要尽可能减少电缆受到的扭力，在电缆弯曲和预留电缆时，让电缆处于自然弯曲，杜绝内部机械损伤现象。

　　4.3.3电力电缆中间及终端接头的施工注意事项

　　①10kV电力贯通线路应做好路径的选择，精确测量，按定盘尺寸提报物资计划，尽可能不进行电缆中间接头，如确有必要时，电缆中间接头的布置要满足下列要求：“品”字敷设的三根电力电缆的接头位置相互错开0.5m以上；桥上电缆槽内敷设的接头，应用托板托住固定；桥下电缆槽内敷设时，除电缆接头盒外面应有防止机械损伤的保护盒(环氧树脂接头盒除外)，盒内宜注以沥青；距接头50m范围内连续进行蛇形敷设，保证蛇形敷设量不得少于直线段的5m。②电力电缆终端头和中间头的制作应按设计图纸要求和相关标准，要求应经过培训考试合格的熟练技术工人持证上岗，进行制作。

　　制作前，先进行电缆测试，测试值必须达到技术要求。制作好的电缆终端头和中间接头应保证电气性能和机械强度可靠，并进行绝缘电阻试验、直流耐压及泄漏电流试验和相位试验，满足电气试验要求。制作过程中要保持清洁、干燥、不伤及电缆绝缘层和绝缘强度，制作前后必须用兆欧表进行电缆绝缘测试，要求绝缘电阻必须满足规范要求。电缆头制作必须连续作业，一次性完成，防止受潮。

　　4.3.4电力电缆防潮

　　运行经验表明，中、低压电力电缆故障大部分为电缆中间接头和终端头故障，而中间接头和终端头故障则大部分是因密封不良，潮气侵入而造成绝缘程度下降，而中、低压电力电缆网多采用树枝状供电方式，电缆终端头数量较多，因此把好电缆终端头和中间接头堵漏密封关是保证电缆安全可靠运行的重要措施之一。

　　5、结论

　　综上所述，提高客专电力贯通线路电缆供电的可靠性，首先要从供电方式选择、电力电缆选型、电缆敷设、电缆终端头及中间接头制作等方面综合考虑，并加强电力各分部工程搭接施工、电缆敷设施工、电缆头附件施工进行过程质量控制，确保敷设工艺，才能最大限度地发挥电力电缆供电的优越性，减少电力故障发生，确保铁路运输生产的安全运行。

　　参考文献：
　　[1]谢鹏程.电力工程施工工艺标准规范应用大全[M].银川:宁夏大地出版社,2004.
　　[2]魏书宁,龚仁喜,刘珺.电力电缆故障检测的方法与分析[J].计算机技术与自动化,2005(3):124-126.