直流牵引电缆系指城市用地铁或轻轨专用直流牵引机车电源电缆。在牵引变电所内,整流变压器和整流器组成的整流机组降35kV和10kV电压转换成机车运行电压,通过高速直流开关给接触网(第三轨)供电,通过钢轨(回流轨)、回流电缆返回整流机组负极。直流牵引电缆用于直流高速开关到接触网的供电。直流供电一般为双极传输,具有两根导线,一根为正极,另一根为负极。正极电缆为绝缘加护套的结构,负极电缆为护套兼有绝缘功能。地铁工程中负极电缆的数量约占直流电缆数量的40%,考虑设备的统一、施工和运营维护的方便以及运营的可靠,负极电缆宜采用与整机电缆相同的结构。
交流电缆的绝缘设计、使用特性、对环境的适应性能等均不适用于现代轨道交通直流牵引系统的要求。采用交流电缆代替直流牵引电缆来使用,往往会使传输性能下降,甚至会造成浪费、用普通交联聚乙烯输送直流会降低绝缘寿命,要使交联聚乙烯电缆应用在直流系统,须在绝缘材料中采用添加剂减缓电缆绝缘中空间电荷累计。
目前,我国对直流牵引电力电缆尚没有同意标准规范,这里仅从多个城市续建或新建轨道交通工程的招标技术条件,来介绍直流牵引电缆的特性和指标要求。
1. 电压等级要求
牵引系统供电多采用直流电压,其电压等级分别为3000V、1500V、750V等。
2. 阻燃要求
因为城市轨道交通多为地下长距离隧道,且通过人员密集的公共场所,一旦发生火灾,地下封闭的环境给人员逃生和消防工作带来很大的困难,这些决定了城市轨道交通建设时所有的产品应具有良好阻燃性能。一般应选用低烟低卤阻燃电缆或无卤低烟阻燃电缆,这样电缆在火灾环境中不但具有阻燃性能,而且不释放浓烟和有毒气体,从而保障了人员和电气设备的安全。
3. 安装要求
一般直流牵引电缆敷设空间有限,电缆采用柔软设计,适合地铁及轨道交通的使用,要求其弯曲半径小(标准值为电缆外径的6倍),重量轻,便于安装及维护。电缆敷设时的弯曲半径规定:非软结构电缆为电缆外径的12倍;交联聚乙烯绝缘软结构电缆为电缆外径的6倍;乙丙橡胶绝缘软结构电缆为电缆外径的4倍。
4. 工作环境要求
因地下环境和大气的影响,电缆长期敷设在超市的环境下,水分子会通过橡胶或塑料层渗透到电缆的内部,引起绝缘电气性能下降,甚至造成安全事故。因此,直流牵引电缆应具有防水、防潮性能。另外,根据城市交通的具体情况,电缆还应具有防油、防日晒(防紫外线)、防鼠、防白蚁等性能。