赵佃举
大秦铁路股份有限公司大同西供电段 山西大同 037005
摘要：本文对大秦线隧道内第一代抗冰导线运行情况进行分析研究，发现第一代抗冰导线运行中存在的绝缘老化、树枝化、镀锌钢丝电腐蚀等问题，依托既有技术材料研发出了具有防水、耐腐、耐冲击能力较强的新型抗冰导线，该新型抗冰导线在导体上绕包半导电阻水带，在绝缘层外具有防水、耐腐、耐冲击能力较强的外护套。随着新一代抗冰导线的投入运行，解决了第一代抗冰导线存在的问题，提高了隧道内正馈线运行稳定性，进一步防范电气化铁道正馈线因冰断线故障的发生。
关键词：正馈线 新型 抗冰导线 半导电 阻水带 抗水树 交联聚乙烯
前言：
大秦铁路隧道内在二十世纪末完成第一代抗冰导线的安装工作，但由于当时技术条件限制，第一代抗冰导线防水、防腐能力相对较差。随着运行年限的不断增加，已发现多处导线进水。绝缘层老化严重，随时可能发生放电击穿，给行车安全埋下隐患，所以通过既有技术手段，优化第一代抗冰导线的各项技术参数，研发新一代抗冰导线显得尤为重要。
一、现状分析
1.大秦线自1999年第一代抗冰导线投运，已有20余年。经调查研究，第一代抗冰导线绝缘层在载荷下伸长率(热延伸)下降57.3%，并检测出有树枝化的情况；同时由于隧道内污秽严重，伴随隧道结冰及含酸、碱成份的侵蚀，外护层绝缘材料加快老化，其机械性能下降20.8%，前后对比如下表：
.png)
2.大秦线采用AT供电方式，接触网主导电回路中的薄弱环节为上网馈线和正馈线，LGJ-240正馈线最大载流量为610A，LGJ-300正馈线的最大载流量为700A，线路实际瞬时最大电流为949.05A，超过了其载流量。经过常年的大电流冲击，第一代抗冰导线绝缘性能下降明显，同时由于当时研发条件限制，第一代抗冰导线镀锌钢丝与铝导体芯线未处于等电位，电化学腐蚀严重，导体载流量下降、电阻增大，强度降低。
由此可见，第一代抗冰导线已不适用于大秦线。急需研制适用于大秦线的新型抗冰导线。
二、新型抗冰导线研发
1.导体的选型
新型抗冰导线需要在保证导体满足较高抗拉强度的同时，尽可能降低导线的单位重量，通过将第一代抗冰导线的普通镀锌钢芯与铝包钢芯进行对比，发现导线采用20.3%IACS铝包钢芯加强缩径圆形铝导线能有效加强导线拉断力，缩小导线外径，减少绝缘材料和护套材料的用量，从而减轻抗冰导线的整体重量，能够满足新型抗冰导线在原正馈线位置上安装，安装方式不做较大改动，施工简单。
同时20.3%IACS铝包钢芯比普通镀锌钢丝提高芯线导电性能12%，芯线和紧邻层同等材料接触处于等电位，可以避免电化学腐蚀，其中心增加3股绞合10平方毫米铝包钢绞线加强芯，进一步满足其载流量要求。
2.内屏蔽层
内屏蔽层的主要作用是均匀电场，通过实验发现原来的半导电屏蔽材料在导线与裸线做接头时不易剥离，半导电屏蔽层的碎渣嵌在导体的间隙中，清理费时、费力，影响利用天窗作业时间和接头质量，且不具有防水性，不能有效隔绝水和潮气对导体腐蚀和对绝缘层的浸润。
为解决这一问题，新型抗冰导线研发过程中，设计在导体外表先绕包半导电阻水带当内衬层，再挤包半导电塑料屏蔽的生产工艺，有效解决半导电屏蔽不易剥离的问题。
新型抗冰导体表面绕包的半导电阻水带选用一种由聚酯纤维非制造布与高吸水材料复合而成的阻水系统，通过实验最终确定挤包半导电屏蔽标称厚度为0.8mm，最薄点不小于标称值的80%。半导电阻水带具有很强的阻水性能、耐热性和化学稳定性，遇水即可膨胀为胶水状，有效隔绝水和潮气对导体腐蚀和对绝缘层的浸润，是导线的一道有效的保护屏障，对于延长使用寿命具有重要意义。
3.绝缘层
为了更好地改善抗冰效果，通过对普通交联聚乙烯XLPE和抗水树交联聚乙烯TR-XLPE对比，抗水树交联聚乙烯TR-XLPE能够更好抑制绝缘在潮湿环境中水树的增长，为进一步提高绝缘可靠性，绝缘层厚度由第一代抗冰导线的5mm提高至8mm。
4.外护套
第一代抗冰导线所采用的耐候聚乙烯PE材料存在易老化、易渗水的问题，通过对多种材料的综合对比分析，新一代抗冰导线外护套材料选用耐候聚酰胺，耐候聚酰胺具有良好的综合性能，包括有较大的刚性和较高的力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，大大改善了耐候聚乙烯PE。同时该护套因有很好的自润滑性，外表特别光滑，灰尘不易粘附，使其不易结冰，即使在结冰严重的季节里可降低冰柱包裹的严实性，增加抗冰导线使用寿命，使得抗冰导线寿命由20年提高到30年。
.png)
.png)
2．现场试用
我单位2020年对大秦铁路上房子隧道(全长354米)优先进行新型抗冰导线安装实验工作：
（1）施工过程中发现，新型抗冰导线由于采用非金属包带的屏蔽方式，因为半导电阻水带是绕包缠绕到导体表面的，不会对导体表面粘连，做接头时用电工刀纵向划开即可，更加省时、省力，现场接头、绝缘剥离时间比第一代抗冰导线节省1/3，同时安装方式简单，对于旧线的更换和应急抢修非常有利。
（2）新型抗冰导线在上房子隧道投运5个月以来，由于新型尼龙外护套发挥的自润滑性，使隧道漏水不易包裹在线索外侧形成冰柱，有效隔绝水、冰和潮气对导体腐蚀和对绝缘层的浸润，提高了使用寿命。
（3）新型抗冰导线消除了第一代抗冰导线由于常年处在潮湿、腐蚀环境中，凝露沿着导体纵向渗入，导致的绝缘性能下降的问题，新型抗冰导线所采用的抗水树增长的交联聚乙烯绝缘料，有效抑制了绝缘在潮湿环境中水树的增长，投运以来未发生因绝缘性能降低引发的跳闸问题。
四、结束语
大秦线作为我国西煤东运的主动脉，保证正常生产运输秩序至关重要，新型抗冰导线对第一代抗冰导线薄弱环节进行弥补强化，降低了职工冬季隧道除冰的作业强度，提高正馈线运行稳定性，在进一步确保人身安全的同时设备质量得到提高，达到了防范未然的效果。
作者简介：赵佃举，工程师