客运专线长大距离10kV电力贯通电缆线路电缆头制作工艺的探讨

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摘要：针对客运专线和高速铁路10KV电力贯通和自闭线路采用非磁铠装的单芯铜芯电缆，对电缆头制作工艺进行了探讨。

关键词：客运专线；贯通；电缆头；工艺；探讨

中图分类号：TM757文献标识码： A

0 引言

客运专线和高速铁路近几年在我国掀起了建设热潮，其中10kV电力贯通和自闭线路全部采用非磁铠装的单芯铜芯电缆在施工中得到了广泛应用。在这种非传统的供电模式下，为了杜绝各类电缆事故的发生，电缆头制作工艺就成为施工中的关键环节。

1 电缆中间接头制作控制：

长大距离电缆线路最关键技术含量在电缆头制作上，因为电缆故障除了人为因素外，大部分都在电缆头上。客运专线一般采用插拔式冷缩电缆头，这种电缆头在制作过程中有严格的制作工艺，从制作到安装都需要有专用工具，需要有经过培训或有经验的人来完成，严格按照电缆头附件产品使用说明书进行。

1.1、中间接头制作前，必须认真核对相序，确保相序准确无误。

1.2、接头操作人员必须注意接头地点环境湿度及粉尘情况。实际上对长期运行的电缆来说，水分和小杂质是非常有害的，容易引起水树和局部放电的发生，所以在接头过程中一定要注意这些细节，施工前一定要将现场打扫干净，施工人员应戴手套操作，如果环境湿度太高，应进行去湿处理（升高环境温度或利用烘干机），在套入半导体前应用吹风机吹干绝缘层表面。

1.3、电缆接头前应对电缆加热调直。这样做的原因有两点：一是消除电缆内因放电缆时而产生的机械应力；二是消除电缆投运后因绝缘热收缩而导致的尺寸变化。

1.4、绝缘屏蔽末端处理。这是电缆接头工作中极其重要的一步，这一步骤的工艺、技术要求最高，不得有半点马虎。如工艺掌握不好，容易使绝缘屏蔽末端打磨出凹坑、出现台阶或出现半导电尖端，这些都是非常危险的。

1.5注意事项;

1.5.1、必须强化操作人员培训，必须使用专用工具，杜绝蛮干。

1.5.2、切割半导体层时不能损伤内部导体。

1.5.3、安装前检查零件是否齐全并且完好无损，否则应更换。

1.5.4、电缆头较多，组织专业化小组，流水作业。

2、电缆终端头制作控制：

电缆终端头制作过程中，需要注意以下几点：

2.1、封闭严密，填料灌注饱满，无气泡现象；芯线连接紧密，绝缘带包扎严密，无砂眼和裂纹。

2.2、交联聚乙烯电缆头的半导体带、屏蔽带包缠不超越应力锥中间最大处，锥体坡度匀称，表面光滑。

2.3、电缆头安装、固定牢靠，相序正确。电力电缆过轨保护措施完整，标志准确清晰。

2.4、做完电缆头后，应及时灭火，清除杂物。以防发生火灾。

3、电缆屏蔽接地

以前应用最广的10kv的电力电缆一般是使用交联聚乙烯铠装三芯电缆，这种电缆金属护套一般只需两端直接接地即可，这是因为正常运行中，流过三个线芯的电流总和为零，在钢铠或铜屏蔽层外基本上没有磁链，这样，在钢铠或铜屏蔽层两端就基本上没有感应电压，所以两端接地后不会有感应电流流过钢铠或铜屏蔽层。但是在客运专线，电力电缆采用单芯电缆，这种电缆如果在运行中金属屏蔽和铠装层两端接地，会在金属屏蔽和铠装层中形成环流，不仅浪费大量电能，而且降低电缆的载流量，并会引起电缆发热，加速电缆绝缘老化。如果一端接地，则另一端就会出现感应电压，危及人身和设备安全。当线路上传来了雷电波或者操作过电压时, 电缆金属护套不接地端将会出现很高的冲击电压。 此外, 当系统发生短路故障时，短路电流将流经导电线芯, 并且在金属护套的不接地端产生较高的工频感应电压。当电缆外护层的绝缘不能承受这类过电压的作用而损坏时, 就会出现多点接地, 并形成强大的环流。

3.1、单芯电缆金属护套过电压和环流的产生

单芯电力电缆的导体中通过交流电流时，其周围产生的磁场会与金属护套交链，在金属护套上会产生感应电动势。感应电动势的大小与导体中的电流大小、电缆的排列和电缆长度有关。对三相等边三角形排列的电缆，如果将金属护套两端直接接地，就会在金属护套中形成环流，环流的大小与电缆相应的长度，导体中电流大小有关。出于经济安全考虑，在一些电缆不长，导体中电流不大的场合，环流很小，对电缆载流量影响也不大，是可以将金属护套的两端直接接地的。

如果仅将电缆的金属护套一端直接接地，在正常运行时，电缆的金属护套另一端感应电压应不超过50V（或有安全措施时不超过100V），否则应划分适当的单元设置绝缘接头。在发生短路故障时，导体中有很大的电流，可能会在金属护套上产生很高的过电压，危及护层绝缘，因此在电缆线路单相接地时，在电缆的未接地端，应加装电缆护层保护器接地。

3.2、单芯电缆金属护套的连接与接地

为了解决电缆金属护套两端同时接地存在环流，和一端直接接地，在另一端会出现过电压矛盾的问题，电缆金属护套应针对电缆长度和导体中电流大小采取不同的接地形式。

电缆线路不长时，电缆金属护套应在线路一端直接接地，另一端经过电缆护层保护器接地。电缆越长，电缆非直接接地端产生的感应电压越高，为保证人身安全，电缆在正常运行时，非直接接地端感应电压应限制在50V以内，在短路等故障情况下，金属护套绝缘的冲击耐压和过电压保护器在冲击电流作用下的残压，配合系数不小于1.4。因此，一端直接接地的接线方式适用的电缆不能太长。

电缆金属护套中间直接接地、两端经过电压保护器接地，是一端直接接地的引伸，可以把一端直接接地电缆线路很长时，即使采用金属护套中间接地，也会有很高的感应电压。这时，可以采用金属护套交叉互联。电缆的最大长度增加一倍，接线方式和原理与一端直接接地一样。

如果三相电流对称，那么电缆末端金属护套感应电压就是零，可以直接将其接地，而不会在金属护套中出现环流。感应电压最高的地方出现在绝缘接头处，因此在此处应装设过电压保护器，同样，在短路等故障情况下，金属护套绝缘的冲击耐压和过电压保护器在冲击电流作用下的残压配合系数不小于1.4。如果把这样一个交叉互联接地，看作是一个单元，由于该单元金属护套是两端直接接地，所以任何长度的电缆，都可以分成若干个单元，理论上这种接线方式适用于各种长度的电缆。

以上两种方式都需要装过电压保护器，因此会增加运行维护工作。如果电缆线路很短，传输容量有较大的裕度，金属护套上的感应电压极小，可以采用金属护套两端直接接地。金属护套中的环流很小，造成的损耗不显著，对电缆载流量影响不大，运行维护工作较少。

4、结束语

综上所述，电缆头制作工艺在武广、哈大客运专线的运营期间减少了事故的发生，并且得到了建设、监理和设备接管单位的一致认可。此种电缆头制作工艺已在其它的客运专线和高速铁路得到了积极的推广应用。