电能质量对电缆的危害

西安地铁三号线，被称为西安最美地铁，其主题色为藕荷色，是一条让女孩子少女心爆棚的地铁线。但前段时间闹得沸沸扬扬的地铁使用劣质电缆事件，将其推上了风口浪尖。今天我们从另一个角度，电能质量方面来分析一下其对电缆事件隐藏的危害。

地铁，作为一个城市越来越重要的交通工具，每天承载着几百万人的出行安全。以西安地铁为例，其最高单日客流205.10万人次。如图1所示，为西安地铁三号线。

图1 西安地铁三号线

前段时间，西安地铁使用劣质电缆的问题使其成为大家讨论的热点，其在使用的400V辅助电缆以及120V信号控制电缆部分存在严重问题。

对于地铁，影响其运行安全的除了使用电缆等因素外，电能质量也作为一大因素影响着其安全。下面，我们从电缆的分类到电能质量一步步来分析其对安全的影响。

关于线缆，日常生活中随处可见，如图2所示，为常见电缆。

图2 常见电缆

但对于线缆的分类，大家却不一定清晰。根据其用途，大致分为一下几类：

· 裸电线：产品都是无绝缘层的导体，如架空输电线用的钢芯铝绞线等；

· 电力电缆：在电力系统的主干线路中用于传输和分配大功率电能的电缆产品。在电力系统中起输电、配电、供电作用，通过电流大；

· 电气装备用电线电缆：品种最为繁多，约占总数的60%左右。从电力系统的配电站把电能直接传送到各种用电设备或仪器的电源连接线路用的电缆产品、各种工农业装备中的电气安装线和控制信号用的电缆产品。如控制电缆、电线等；

· 通信电缆与光缆：主要用于传输音频、数字信号及模拟信号等；

· 电磁线（绕组线）：以绕组的形式在电磁场里切割磁感线产生电流或在电流里产生磁场的电线，用于各种变压器及电机磁场发生器中的绕组线圈用。

西安地铁三号线问题电缆主要存在400V辅助电缆以及120V信号控制电缆部分，与机车牵引1500V直流动力系统无关。则主要是以上类型中的电力电缆和电气装备用电线电缆两类。

和常见的空气、水一样，线缆也存在这一定的质量指标衡量标准，衡量电线电缆最关键的指标有以下几点：

· 导线直流电阻的测量；

· 绝缘电阻的测试；

· 电容及损耗因数的测量；

· 绝缘强度试验；

· 局部放大测量；

· 老化及稳定性试验。

大家都知道，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍电量。

通常谐波产生来自于三个方面：发电源质量不高产生谐波、输配电系统产生谐波、用电设备产生谐波。其中第三点是产生谐波的主要原因，例如非线性负载如：整流器、开关电源、UPS、变频器、逆变器等。如图3所示，设备产生的谐波。

图3设备产生的谐波

由以上三点产生的谐波对于我们的用电设备等有着严重的影响。针对这篇文章开头提到的西安地铁电缆。我们重点来看一下谐波对电缆的危害。

谐波污染将会使电缆的介质损耗，输电损耗增大，泄漏电流上升，温升增大及干式电缆的局部放电增加，引起单相接地故障的可能性增加。

由于电力电缆的分布电容对谐波电流有放大作用，在系统负荷低谷时，系统电压上升，谐波电压也相应升高。电缆的额定电压等级越高，谐波引起电缆介质不稳定的危险性越大，更容易发生故障。如图4所示，为谐波引起的线缆燃烧。

图4 谐波引起的线缆燃烧

对于西安地铁的问题电缆，谐波的影响会更加突出，不合格的电缆加上谐波导致的发热，很容易发生事故。对于在一个相对密闭且人流量大的地铁站，这会更加严重。当然，问题电缆存在的问题不止涉及谐波这一点。

所以对于我们的交通等各方面安全，不仅要从传输介质来要求，更要从电的质量源头来把关。这时就需要一款设备，可以去准确捕捉测量电能质量各方面参数然后进行分析，及时排查可能存在的安全隐患。

如图 5所示，为E6500电能质量分析仪。

图5 E6500电能质量分析仪

它是全球独家具备录波功能的电能质量分析仪，可以捕捉故障现场的谐波、电压波动、闪变、功率和三相不平衡等常见的电能质量问题，同时具备瞬态测量，录波分析，逆变器测试，能耗统计，需量统计，污染评估等高级功能。如所示，为在广州某检测机构捕捉到电梯的电流原始波形和电压暂将曲线图。

图6 电流原始波形及电压暂降曲线

可准确定位配电系统即配电盘、开关箱、变压器、断电器、接触器、保险丝、电缆、发电机、绕组装备、油枕、UPS等电气设备温度过高、工作异常的原因。是智能电网、新能源、电气化铁路和大型工业电能质量必不可少的专业测量分析工具。