动车组高压电缆局部放电浅谈

动车组高压电缆局部放电浅谈

李神德，刘菲，毛德吉

中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛， 266111

摘要：本文通过介绍动车组高压电缆的基本结构和在动车组上的安装位置，对其有了一个初步的认识，接着对电缆局部放电产生的原因进行了分析。希望能够对专业工作人员有所帮助，促使专业人员更加深入的进行高压电缆局部放电研究，从而改善动车组的生产质量,保障动车组的安全运行。

关键词：动车组，高压电缆，局部放电

1.引言

随着我国高速铁路的快速发展，高速动车组得到进一步的发展，相关的技术要求也变得很高。其中高速列车的高压电缆安装位置比较特殊，它的供电可靠性和安全性对车辆的运行具有非常重要的意义。动车组高压电缆总成在装配和使用过程中，出现故障是不可避免的。随着铁路列车不断的提速，高速动车组在运行过程中，一旦高压电缆总成发生故障，若在短时间内不能恢复列车供电，后果的严重性是不可估量的，所以研究动车组高压电缆总成绝缘层内部的放电特性具有非常重要的意义。

2.高压电缆概述

动车组车顶高压电缆是其运行所需的特别重要的电力传输电缆，整个列车供电系统中连接各个高压电气设备是由动车组高压电缆总成来完成的。动车组在运行过程中，接触网将高压交流电能通过高压电缆总成传送给牵引变压器，经变压器降压处理后再传送给牵引变流器。再通过一系列的变换处理，一方面该电能转变成电压与频率均可以控制的三相交流电，传输给牵引电机，将其转换成动车组动能来牵引整个列车的运行；另一方面转换为动车组上其它电气设备所需要的电源，提供其正常工作需要的电能。动车组高压电缆的结构组成如图1所示。动车组高压电缆总成在动车上的装配位置照片如图2所示。

图1高压电缆结构示意图

图2高压电缆总成在动车组上的安装位置

3.高压电缆局部放电

在绝缘介质的局部空间中发生放电，却没有贯穿施加电压的导体之间，此现象称为局部放电。在绝缘介质表面的局部空间中有可能发生局部放电，例如发生的放电可在固体的绝缘介质表面局部空气区域中，或者电极表面局部空气区域中。另外，在绝缘介质的内部局部空间中也有可能发生局部放电，例如固体绝缘介质内部区域中的放电。

4.局部放电的危害

动车组高压电缆总成局部放电的能量通常很小，因此它的短时间存在并没有影响到电缆的绝缘性能。假设在运行电压下的电缆或电缆附件持续发生局部放电，此时这些微弱的放电有积累效应将使电缆的绝缘部分的介电性能逐渐恶化，并进一步导致电缆的缺陷增大，最终电缆的绝缘局部被击穿。

物质的局部放电现象是绝缘介质中的一种不均匀强电场效应的体现形式，它在电介质现象和电气绝缘领域均有非常重要的意义。一般在长时间的局部放电作用下会导致绝缘介质电气性能的老化（电老化）和击穿，它对绝缘介质性能影响的严重程度是不容忽视的。

5.局部放电原因分析

目前动车组车顶高压电缆采用的是单相铜芯乙柄橡胶绝缘电缆，在高压电缆

的生产制造及其装配使用过程中，电缆的绝缘材料内部或者与其附件连接处有可能存在一些气泡或其它杂质的残留，致使电缆的内部空间、绝缘体表面或电缆附件连接区域存在所承受的电场不均匀的现象。在高电场强度作用下使用电缆，此种不均匀现象表征为绝缘内部气体的击穿、较小范围内固体局部击穿或金属表面的边缘及尖端部分场强集中所引起的局部击穿放电等。因此，电缆故障的原因归根结底是由各种缺陷引发的局部放电导致的。

电缆本体和电缆终端作为高压电缆投入运行时的重要组成部分，因其特殊的运行地位被视为重要的电力设备之一。其中电缆总成内部存在大量的复合界面和电场集中现象以及制作的复杂性，成为高压电缆运行故障的重要的部位。电缆产生局部放电的原因归为以下几大类：

（1）线芯带有毛刺；高压电缆在生产制造过程中，或电缆总成制作过程中，材料原因或人为因素会在电缆线芯的表面形成毛刺，当电缆投入使用后，就会存在局部放电的隐患。

（2）绝缘受潮；动车组高压电缆总成外部包裹着一层厚厚的绝缘材料，动车在运行中，外部环境非常恶劣，经常受到雨、雪、风、砂、阳光的侵蚀，长时间的使用，在电缆本体与其附件连接部分比较容易出现绝缘受潮。

（3）绝缘局部受损伤；高压电缆在运输、装卸、安装、使用过程中都有可能会损伤电缆的绝缘外层，由于现场的生产者粗心，受损伤的电缆会被使用。另外，动车组高压电缆在使用中，部分电缆暴漏在外界，高速运行时受到锋锐的杂物的碰撞，可能会伤及电缆的绝缘层，这些都是潜在的隐患风险。

6.结 语

由于我们国家的经济发展越来越好，人们的生活条件也越来越富裕，所以动车更多地进入到了人们的生活当中，人们的出行和动车组息息相关，同时人们再追求出行高速度的同时，也时刻关心着出行是否安全的问题，所以相关从业人员应该更加地重视对动车组高压电缆的研究，保障人们的出行安全。

参考文献：

[1]昝海斌,李国倡,王景兵,王家兴.动车组车顶高压电缆终端电场仿真及界面缺陷模拟研究[J].绝缘材料,2020,53(03):99-104.

[2]宋勇葆,曹保江,郑玥,高国强,吴广宁.动车组车顶高压电缆金属护层感应电压仿真与分析[J].高压电器,2018,54(12):137-142.