電線電纜應(yīng)用范圍十分廣泛，同樣也適用于軌道交通中，是軌道交通事業(yè)中不可或缺的一種電力器材。隨著蘭州軌道交通事業(yè)的高速發(fā)展，軌道交通用直流牽引電纜的需求量也不斷增加。地鐵牽引供電系統(tǒng)通過接觸網(wǎng)上安裝的分段絕緣器分成若干個獨立的供電區(qū)段。為了提高牽引供電的可靠性，減少雜散電流對環(huán)境產(chǎn)生的電腐蝕，每個供電區(qū)段采用雙邊供電。即兩座牽引變電站各有一個供電支路，通過直流電力電纜向同一個接觸網(wǎng)區(qū)域供電。

軌道交通用直流牽引電纜是指地鐵、輕軌供電系統(tǒng)中直接對牽引機車進行供電的3000V及低于3000V的低壓正極電纜、連接電纜和負極電纜。

直流輸電有許多優(yōu)點，線路成本紙、損耗小、沒有無功功率、電力連接方便、容易控制和調(diào)節(jié)，尤其是在長距離輸電中直流電力系統(tǒng)已經(jīng)廣泛被采用。

直流電力電纜具有下列優(yōu)點：絕緣的工作電場強度高，絕緣厚度薄，電纜外徑小、重量輕、柔軟性好和制造安裝容易；介質(zhì)損耗和導(dǎo)體損耗低，載流量大；沒有交流磁場，有環(huán)保方面的優(yōu)勢。直流電纜特性與交流電纜有本質(zhì)區(qū)別，后者除芯線電阻損耗外，還有絕緣介損及金屬護層的磁感應(yīng)損耗，而前者基本上只有芯線電阻損耗且絕緣老化也較后者緩慢得多，因而運行費用也較低。在輸送功率相同和可靠性指標相當?shù)目杀葪l件下，直流電纜輸電線路的投資比交流線路要低，而在輸電技術(shù)上更能提高電力系統(tǒng)的運行可靠性和調(diào)度靈活性。

隨著軌道交通系統(tǒng)的迅速發(fā)展，越來越多的直流電纜投入了使用。

蘭州眾邦電線電纜集團有限公司最近和一些軌道公司、設(shè)計院、施工單位、電纜生產(chǎn)廠家的電氣技術(shù)人員以及相關(guān)資深電纜專家就軌道交通用直流牽引電纜進行了一些廣泛深入的研討和交流，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，看似普通的直流電纜在很多方面存在問題，這些問題有技術(shù)方面的、也有非技術(shù)方面的；有材料的方面、也有工藝方面的；有生產(chǎn)方面的、也有安裝方面；有應(yīng)用方面的，也有設(shè)計方面的。而解決這些問題更需要軌道交通運營管理公司、相關(guān)設(shè)計院、施工單位、電纜生產(chǎn)廠家共同聯(lián)合來進行。

1、關(guān)于使用壽命

上海地鐵一號線用的是德國制造的電纜，到目前為止運行已達20年，電纜表面沒有開裂現(xiàn)象，也沒有更換過電纜。而三號線的電纜使用的是國產(chǎn)品牌，電纜使用年限不長，目前已全部更換，主要原因是電纜表面開裂，開裂的原因是受大氣中的紫外光照射的原因。

廣州地鐵一號線用的直流電纜是英國制造的，使用8年換了7根，其更換原因一是電纜敷設(shè)過程有損傷；二是電纜長期受光線照射；三是部分電纜長期浸泡在水中（有時浸泡在水中的時間長達三個月）。

直流電纜的使用環(huán)境有時候比交流電纜的使用環(huán)境更惡劣。

地鐵、輕軌作為城市交通的重要運輸工具，一旦出現(xiàn)故障，會帶來很多的問題，甚至導(dǎo)致局部時間城市的交通癱瘓。由于更換故障電纜需要地鐵、輕軌停運，所以，更換工作一般安排在夜晚中進行。

2、電纜的敷設(shè)

軌道交通用直流牽引電纜敷設(shè)環(huán)境比較惡劣：一是敷設(shè)電纜時野蠻施工，敷設(shè)電纜的人員大部分是臨時錄用人員，這些人員也沒有進行電纜敷設(shè)前的專業(yè)培訓(xùn)，他們只管進度，不管質(zhì)量，所以，在國內(nèi)沒有一個軌道交通項目的電纜安裝敷設(shè)是文明施工的；二是敷設(shè)電纜的場地不平整，工業(yè)垃圾極易劃傷外護套；三是穿管的電纜，當電纜管的管口處理不當時，會造成電纜護套拉傷。此種電纜直埋敷設(shè)運行后，受潮發(fā)生間隙性短路直至燒斷。此類故障往往造成多根電纜同時燒壞；四是電纜敷設(shè)空間狹小，電纜不易彎曲或引起過度彎曲。

很多制造廠在供應(yīng)電纜時，很少對客戶進行電纜敷設(shè)前的培訓(xùn)、指導(dǎo)、服務(wù)工作，也沒有提供相應(yīng)的安裝敷設(shè)的指導(dǎo)性文件和注意事項等要求，更沒有注意到提供必要的、特殊的工具會對電纜的安裝敷設(shè)起到保護作用，從而造成不必要的、隱含的電纜故障。

3、關(guān)于電纜的防水

目前很多的設(shè)計單位要求直流電纜具有防水性能，但對防水性能的定性含糊不清，從而導(dǎo)致直流電纜的防水結(jié)構(gòu)、性能、要求五花八門。

其實，電纜的防水性能要求不外乎兩種，一是縱向防水；二是徑向防水。縱向防水一般采用膨脹材料，徑向防水一般采用膨脹帶繞包、金屬包覆成管或高聚物材料。而現(xiàn)在在很多地鐵、輕軌中使用的電纜，所謂防水性能要求僅僅是電纜具有縱向防水功能，而此功能根本起不到防水的作用。

因地下環(huán)境和大氣的影響，電纜長期敷設(shè)在潮濕的環(huán)境下，水分子會通過橡膠或塑料層滲透到電纜的內(nèi)部，引起絕緣電氣性能下降，甚至造成安全事故。因此，直流牽引電纜應(yīng)具有防水、防潮性能。電纜防水一般以徑向防水為主，采用一層不能滲水或難以透水的材料，將水分阻擋在絕緣以外，從而達到保護絕緣的目的。通?？刹捎娩X／塑粘接綜合護層；也可以在絕緣和護層之間單獨設(shè)計一層線性低密度聚乙烯材料作為防水層，因為線性低密度聚乙烯具有較好的韌度、耐磨及較低的透水性。另外，也可采用膨脹型阻水帶纏繞在絕緣層的外表面，以便起到縱向或徑向的防水的作用。

在地鐵工程設(shè)計時，一般設(shè)計要求電纜溝具有排水功能，但實際情況是，到了汛期和雨季，電纜溝排水系統(tǒng)根本不起任何作用，僅僅是擺設(shè)。所以，直流電纜架空敷設(shè)和入溝敷設(shè)的結(jié)構(gòu)和性能要求要有區(qū)分。此外，對于敷設(shè)在電纜溝中的直流電纜，如采用徑向防水要求，還要考慮電纜的彎曲性能能否達到6D的要求。

4、電纜的阻燃性能

目前，直流電纜的阻燃性能要求較高，均采用A類阻燃，并要求無鹵、低煙等性能。直流牽引電纜絕緣和護套均采用塑料或橡膠，電纜為單根，其導(dǎo)體采用5類或6類，電纜的最大特點是柔軟、易彎曲。

在地鐵的牽引變電所電纜出口處敷設(shè)的直流電纜數(shù)量局部可達20根。根據(jù)國內(nèi)電纜資料計算可得，其出口處的電纜可燃物含量可達11．9L／m，因此地鐵直流電纜選用阻燃電纜的阻燃類別屬于A類，同時還要采取其它的 外部防火措施。

由于軌道交通用直流電纜均為單根結(jié)構(gòu)，單根電纜要達到A類阻燃要求，其電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選用相對要復(fù)雜，通常的綜合氧指法在電纜的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計中難以適用。很多生產(chǎn)廠家在設(shè)計該電纜時，增加高阻燃隔氧層或設(shè)計金屬屏蔽層（高阻燃隔氧層又分為擠包型和繞包型兩種，擠包型會影響電纜的彎曲性能，繞包型對彎曲性能沒有影響），這樣的結(jié)果是電纜的阻燃性能提高了，而電纜的其它性能下降了。此外、由于電纜還要求無鹵、低煙等性能，使得電纜的護層防水性能下降，機械強度下降。

其實，是否需要A類阻燃這一高指標還有待于商榷，特別是對于暴露在大氣下的直流電纜是否需要無鹵、低煙就更值得商榷了。B類阻燃不行嗎？低鹵、低煙不行嗎？

5、關(guān)于電纜抗紫外線性能

由于直流牽引電纜，有時會暴露在大氣下面受到日光的長期照射，此種情況下的直流電纜的外護套極易開裂，其原因主要是護套采用了阻燃性無鹵低煙材料，該材料機械強度和伸長率較低，電性能和防水性能下降。

為了解決這一問題，很多軌道公司采取對暴露在大氣下面的電纜上面增設(shè)遮陽棚，其效果也很不理想。電纜的高阻燃性能要求帶來了電纜抗紫外線性能的下降，而傳統(tǒng)的HYA型電纜，長期暴露在大氣下面電纜表面是不會開裂的。

電纜的抗紫外線特性，一般通過在電纜的護套材料中添加紫外光吸收劑、光屏蔽劑等助劑來實現(xiàn)。

此外，引起電纜護套開裂的另一個原因是用于固定電纜的卡箍，當電纜被分段固定時，電纜縱向方向的長期熱脹冷縮會導(dǎo)致護套層縱向開裂，這對電纜護套材料和敷設(shè)方式又提出了更高的要求。

6、電纜的防老鼠與防白蟻性能

直流電纜在所鋪設(shè)的場所有時會受到嚙齒動物（老鼠）和白蟻、以及其他各種地下昆蟲的破壞。

老鼠由于其門齒需要不斷啃咬東西以縮短它們的門齒長度，所以它們實際上會啃咬任何能使它們的牙齒縮短的東西。而且它們會也受到塑化劑氣味或顏色的吸引。

比老鼠小的是白蟻。這些群居的昆蟲相信"合則存、分則亡"。一只單獨的白蟻可能不會引起難以估量的破壞，但聯(lián)合起來的它們有力量在一個晚上推翻你的房屋。

解決電纜防老鼠和防白蟻的最好方法是采用金屬鎧裝，通常使用較多的是0.10mm的銅帶、0.10mm普通鋼帶、0.10mm不銹鋼鋼帶，但這種結(jié)構(gòu)的電纜其柔軟性下降，成本上升。此外，帶有金屬帶的電纜會對電纜的阻燃性能產(chǎn)生一定的影響，在燃燒過程中極易形成 "煙囪效應(yīng)"，它會使燃燒更加加劇。

此外，帶有金屬層結(jié)構(gòu)的直流電纜對尋找和排除電纜的故障或隱性故障有較大的好處。有時候技術(shù)創(chuàng)新往往需要解決很多矛盾的問題。

直流電纜的防老鼠與防白蟻性能要求集中體現(xiàn)在電纜的外護套上，它通常提高電纜護套表面的硬度來達到防老鼠和防白蟻的要求。而直流電纜的護套還要具有阻燃、無鹵低煙和抗紫外線、防水、耐油等性能。當所有的要求集中在一個單元結(jié)構(gòu)上，這本身就是一個很矛盾的問題。

過去電纜前輩們對于電纜防老鼠性能做過大量的研究，認為當電纜外徑超過28mm時，電纜受老鼠的破壞性會大大降低。

7、關(guān)于電壓等級

目前，國內(nèi)很多工程使用的直流牽引電纜的電壓等級均為3000V或1500V，有一部分使用電壓為750V。實際上，有的使用場合電纜的實際使用電壓不到500V。所以，有必要開發(fā)薄絕緣結(jié)構(gòu)型式的直流電纜。

直流供電一般為雙極傳輸，具有兩根導(dǎo)線，一根為正極，另一根為負極。正極電纜為絕緣加護套的結(jié)構(gòu)，負極電纜為護套兼具有絕緣功能。此外，在工程設(shè)計和生產(chǎn)、使用過程中，要對直流電纜進行正極和負極的區(qū)分，大截面電纜基本上是使用在負極。

8、護套的耐磨性

戶外使用的電纜，有時電纜需要上桿，上桿的電纜極易遇到風(fēng)的吹動，由于風(fēng)的吹動，極易導(dǎo)致電纜和鐵架之間產(chǎn)生不斷的摩擦，摩擦最終導(dǎo)致電纜形成短路而使線路停運，而此類故障的故障點很難排除，除非電纜線路帶有監(jiān)測系統(tǒng)。這類事故在一些已經(jīng)運行地鐵、輕軌的城市發(fā)生過許多次。

受敷設(shè)條件的影響，這種敷設(shè)方式還會造成電纜頭部長期受力，受力部位會引起電纜故障。

解決這種敷設(shè)方式護套的耐磨性能，可以在電纜的外表面另外增加防護措施。

9、電纜的截面

目前常用的電纜導(dǎo)體截面為：95mm2、150mm2、240mm2、300mm2、400mm2、630mm2、800mm2。

由于直流電纜敷設(shè)空間有限，要求直流電纜輕量化、柔性好、轉(zhuǎn)彎半徑小。所以，直流電纜的導(dǎo)體絕大多數(shù)采用5類導(dǎo)體。