桥上电缆中间接头抽缩问题探讨赵明学

赵明学

摘要：电缆在铁路电力系统运行中是必不可缺的，在架空条件受限时，特别是铁路桥梁区段，基本上都采用电缆铺设于桥梁上。在日常运行维护中，我们发现长大桥梁上的电缆中间接头普遍出现抽缩现象。为此，我们进行处理和持续观察，总结了处理方案，以供参考。

关键词：长大桥；电缆中间接头；抽缩处理

由于电力电缆自身所具有的供电可靠性高、不受地面、空间建筑物的影响、不受恶劣气候侵害、安全隐蔽耐用等特点，因而在铁路电力系统中应用越来越广泛。尤其是在架空条件受限时，特别是铁路桥梁区段，基本上都采用电缆铺设于桥梁上电缆槽内。在日常运行维护中，我们发现长大桥梁上的电缆中间接头普遍出现抽缩现象。电缆接头外护层被拉开，露出电缆绝缘线芯，有的甚至拉断钢铠连接地线。若不及时处理，势必影响到电缆的正常运行或加速电缆老化最终导致重大故障，从而影响到行车安全供电。

1电缆中间接头抽缩问题的发现

2011年1月，电力班组在对黄万铁路电力线路进行日常巡检时发现三座长大桥梁上电缆槽内的高压电缆中间接头均有不同程度的抽缩现象。主要为高压电缆中间接头热缩管与电缆皮搭接处抽缩严重，部份电缆头已露出电缆绝缘芯线。

窦庄子至羊三木大桥：贯通线270#-271#，电缆型号YJLV22-8.7/15KV3*95mm2，长度2053米，电缆槽内高压电缆中间接头共1个，电缆头两端均抽缩严重，地线已抽脱，露出电缆线芯约350mm。

附图1抽缩接头露线芯1

投运时间均为2006年10月。

2电缆中间接头抽缩后的隐患

2.1电缆护层被破坏

高压电缆中间接头的热缩管搭接两根电缆的外护层，在制作电缆头热缩时，两端口的热熔胶溢出密封电缆接头，使接头处线芯与外界空气隔离。当电缆中间接头抽缩后，电缆护层被坡坏，绝缘芯线充分暴露在空气中。在电缆使用寿命周期中，对绝缘层受水分、潮气及其他有害物质侵人的机率大大增加，极不利于确保电缆绝缘的电气性能长期稳定。

电缆接头处护层被拉开，形成一个外力破坏保护的薄弱环节。当受到压力和冲击力作用时，及易造成电缆芯线损坏、芯线短路等事故的发生。

2.2水树枝老化的发生

电缆接头在抽缩后，因缺少护层的保护，在抽缩处将会遭受大量潮气、水气的入侵。当水分渗入到XLPF绝缘，在电场的作用下将形成的树枝状物，电场加速的扩散过程中发生电泳现象，导致水分聚集，随后形成水树枝。其特点是引发树枝的空隙含有水分，且在较低的场强下即可发生。

在高温下，水树枝可发生显著氧化，导致吸水性增高，导电性增大，最终热击穿。在低温下，水树枝经长时间氧化或转化，也会迅速转变为电树枝并形成放电，致使水树枝、电树枝同时作用，加速绝缘的劣化，缩短电缆使用寿命。

水树枝具有永久性，在极少的潮气和极小的电场下也可以生长，与原始材料相比较，潮湿时有极小的电应力，但水树枝不是短路也不是击穿，降解结构有较强的亲水性。如果水树枝中的水蒸发了，水树枝并不消失，而仅仅是变干了。水树枝会造成局部应力增大，而可能成为电树枝的发源地。

2.3诱发电树枝老化

电树枝是一种出现在聚合物电缆绝缘中的电致裂纹现象。电树枝老化是由于聚合物局部区域内含有杂质、微孔、半导电层突起、电压作用下空间电荷的积累等缺陷，造成局部电场集中而发生局部放电，进而形成树枝化放电痕迹通道而击穿的老化形态。大量试验表明，聚合物电缆绝缘的短时击穿必然以电树枝老化为先导。电树枝老化已严重影响了电缆绝缘的寿命。

2.4电缆线绝缘老化或受潮

因保护层的拉断、破裂，电缆中间接头的密封效果不好，在电缆的运行中因缺少电缆护层的保护，能导致电缆绝缘受潮、绝缘电阻大大降低、电流大幅度提高，最终发生电力故障。另外，由于电流的热效应，在电流的长期作用下，加上电缆处于不良的工作环境（比如长期过电压），电流产生的热量就很容易导致电缆的物理性质发生变化，致使其绝缘老化甚至失效，进而发生电力故障。

2.5局部放电老化

在电场作用下，绝缘中只有部分区域发生放电而没有击穿的现象称为局部放电。当带电导体周围电场强度达到周围大气的击穿场强时就会发生局部放电，即电晕放电。气体的介电常数要低于液体或固体的介电常数，而导体周围的交流电场与介电常数成反比，因此气隙中的场强要大于液体或固体中的场强。在标准大气压下，气体的击穿场强要低于液体和固体,故气隙先于周围固体介质发生局部放电。局部放电主要发生于绝缘内部的孔隙、裂纹、导电杂质以及绝缘层与导电屏蔽交界面的空隙处。局部放电将使绝缘逐渐受损，形成小孔和树枝状导电性孔隙并向纵深发展，最终发生绝缘的电老化击穿或热老化击穿，电缆接头抽缩处作为薄弱处所将首当其冲。

3抽缩接头的恢复处理

1）将抽缩严重已露出钢铠的高压电缆中间接头全部切断采用冷缩工艺重做接头处理。将所有的中间接头全部在热缩管端处包绕密封胶和包绕工业铠装带延长两根电缆间的护层有效密封和搭接长度处理。在处理完成后，后续的持继观察中发现采用冷缩工艺的电缆中间接头也有抽缩迹象，电缆搭接端头处密封胶被铠装带孔隙刮出。

附图4冷缩工艺接头抽缩

2）鉴于冷缩工艺的电缆中间接头也同样抽缩的现状，我们在中间接头外护层与电缆外护层搭接处进行涂刷环氧树脂处理，在环氧树脂固化后，利用环氧树脂的高粘附强度和自身强机械强度将电缆外护层和高压电缆中间接头附件的外护层固化为一体。持继不间断观察至2017年12月，未再发现高压电缆中间接头处发生抽缩现象。

附图5接头涂刷环氧树脂（2018年12月观察）

3）对桥上电缆槽内进行补沙，特别是电缆中间接头处，使沙对电缆形成全覆盖。

4电缆中间接头抽缩的原因探讨

1）桥上单根电缆过长，与TZ207-2007《铁路电力工程施工技术指南》中所要求的施工工艺“长距离的10KV电缆每隔1.5-2.5KM宜设一处电缆对接箱。直埋电缆尚应在全长上预留1%-1.5%裕量并作波浪形敷设”所规定的内容不相符，属于未按工艺要求施工。电缆本身的应力在未得到充分释放下，过长的电缆在应力作用极易在电缆的受力薄弱点拉开。

2）电缆芯线和外护层的蠕变量不一致。电缆芯线间的连接采用的是接续管压接这种刚性连接方式。而电缆外护层的连接强度取决于密封胶或热熔胶产生的粘着力。长大电缆在应力的作用下，电缆护层与芯线的伸缩张力并不同步和一致，极易在电缆接头外护层这种粘着力薄弱的地方拉开。

3）桥上电缆槽内填沙不足。由于电缆槽内有细小的排水孔，在大桥的长期过车振动下，细沙由排水孔掉落。沙子流失后，电缆未被细沙覆盖。北方地区昼夜温差大，铁制电缆槽吸热快、放热也快，因缺少沙层的吸放热缓冲，电缆很容易受到高温、寒冷等天气变化因素带来的温度较大变化的影响而放大电缆产生的蠕变量。进而加剧了电缆接头处抽缩的可能性。在检查中发现郭庄子至窦庄子大桥虽然长度达7KM，但槽内填沙情况要好于另外两座大桥，相应的电缆接头处的抽缩情况也要好的多。

4）电缆中间接头外护层与电缆外护层搭接处的粘着力不足，当电缆在受应力作用时，电缆接头外护层未能很好地将两根电缆的外护层应力进行传导和控制。

结语

高压电缆中间接头为电缆故障的高发地点，需要我们不停地探索和研究实践各种接头处的故障处理方案，防范于未然，为铁路电力线路的运行安全提供有力保障。

参考文献

[1]TZ207-2007铁路电力工程施工技术指南

[2]梁水彪.电缆故障检测技术和发展趋势[J].城市建设理论研究，2011.

[3]国家电网公司运维检修部组10kV电缆线路不停电作业培训教材

作者简介

赵明学（1984年）男，助理工程师，朔黄铁路肃宁分公司