22萬伏高壓線意外放電毀壞直埋光纜引發(fā)的思考

李 珂

2009年 10月 14日 17:00,在溝海線牛莊—西柳間發(fā)生一起 22萬伏高壓線對地放電使近 3 km鐵路通信光纜全部毀壞的故障。由于事故的特殊性、破壞的嚴(yán)重性,以及故障處理中遇到的問題,引起對光纜故障搶修及雷電防護(hù)工作的思考。

1 故障原因及損害程度

發(fā)生故障的區(qū)段是在盤錦到營口客運(yùn)專線的施工現(xiàn)場,一些履帶式旋挖轉(zhuǎn)機(jī)在此作業(yè),轉(zhuǎn)機(jī)挖探臂豎起有 20多米高,而附近地下就有通信光纜。當(dāng)時一架轉(zhuǎn)機(jī)在沒將挖探臂完全放平的情況下從 22萬伏高壓線底下通過,在挖探臂距高壓線 3 m時,高壓線與挖探臂間產(chǎn)生巨大的電弧,瞬間對地并沿地下 1.2m深的光纜向兩側(cè)放電,造成在 3 km范圍內(nèi)的光纜和 6個光纜接頭盒嚴(yán)重毀壞。

圖 1是損壞的光纜,斷點(diǎn)處光纜的鋼質(zhì)加強(qiáng)芯熔斷,光纖束管及鋁-聚乙烯粘結(jié)護(hù)套形成團(tuán)狀物從纜中迸出,有的地方整個纜身直接迸斷。在放電點(diǎn)附近光纜斷點(diǎn)間距約 20 cm,距放電點(diǎn)越遠(yuǎn)斷點(diǎn)間隔越大。

圖 2是損壞的光纜接頭盒。盒體炸裂,光纖從裂縫處迸出,盒內(nèi)全是炸后形成的煙灰,在盒內(nèi)的光纜只剩外護(hù)套形成空管,鋼質(zhì)加強(qiáng)芯、光纖束管及鋁—聚乙烯粘結(jié)護(hù)套全部迸出或熔化。

2 故障處理過程

溝海線牛莊—西柳間 K87+600—K90+400處,由于施工遷改造成此段接頭盒較多,又由于接頭盒對地絕緣,才使故障范圍沒有超出 3 km。現(xiàn)場如圖 3所示,方框處為接頭盒。

圖 3 溝海線牛莊—西柳間K 87+600-K 90+400線路圖

發(fā)生事故后,傳輸設(shè)備光路告警。首先在牛莊機(jī)械室用 OTDR進(jìn)行定位,定位在 K87+600處。迅速派人員到附近查看有無施工動土跡象,同時搶修人員攜帶發(fā)電機(jī)、熔接機(jī)、OTDR、徑路探測儀、光纜、光纜接頭盒、應(yīng)急燈等器材前往。由于沒有發(fā)現(xiàn)施工動土跡象,打開接頭盒用 OTDR就近定位。打開K 87+600處的光纜接頭盒發(fā)現(xiàn),加強(qiáng)芯有電擊痕跡,向牛莊方向測試良好,向西柳方向測試一部分纖芯在距 590 m處中斷,正好是 K88+190處的接頭盒。挖出后發(fā)現(xiàn),接頭盒外殼已裂開,里面的光纖、塑料支架熔化。更換新盒重新接續(xù)后測試,距西柳方向 1.065 km光纜全部中斷。直接去挖1.065 km(K89+255)處故障點(diǎn),發(fā)現(xiàn)光纜已被擊斷,再往西柳方向測還不通。立即派人在西柳機(jī)械室用 OTDR向故障點(diǎn)方向測試,發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)在 K 90+420,故障范圍 K87+600— K90+420。

損壞情況:圖 3中①位置(K87+920—K87+940)和③位置(K90+270—K90+420),纖芯有不同程度的損傷;②位置(K89+255—K89+700),光纜損壞嚴(yán)重。K87+600處接頭盒加強(qiáng)芯處有電焊痕跡,其余 5個接頭盒損壞非常嚴(yán)重。

3 思考

3.1 建立應(yīng)急搶修預(yù)備方案

光纜損壞、斷裂、接頭損耗增大,多為外力造成,如挖掘、鉆孔、水害、凍害等,其特點(diǎn)是故障現(xiàn)場有明顯的痕跡,維護(hù)人員容易發(fā)現(xiàn)。光纖自然劣化斷裂,雖然現(xiàn)場沒有明顯痕跡,但也只是局部問題;即使在人井、手孔、鋼管防護(hù)等處光纜受到拉伸或擠壓而造成光纖斷裂,范圍也就幾米到幾十米,比較容易修復(fù)。由于光纜中斷點(diǎn)單一,范圍不大,所以應(yīng)急搶修方案的故障定位采用 OTDR測試儀從一側(cè)向故障點(diǎn)進(jìn)行測試,測出故障點(diǎn)距測試點(diǎn)的纖芯長度,根據(jù)光纜徑路圖紙、光纜配盤資料、光纜接頭位置坐標(biāo)圖等,綜合測算出故障點(diǎn)的地理位置。在搶修面有 4個熔接人員攜帶必要的器材乘車出發(fā),同時搶修指揮組和清理現(xiàn)場人員盡快到達(dá)現(xiàn)場為接續(xù)做前期準(zhǔn)備。搶修器材包括光纜 120～200m、接頭盒 4個、加滿油的發(fā)電機(jī) 2臺、融接機(jī) 2臺、OTDR1臺、徑路探測儀 1臺、應(yīng)急搶修工具材料箱 2個、照明物品、帳篷等。

而這次電擊故障處理,由于所帶的儀器儀表器材不夠,電池容量不足,且工作量過多,人員疲憊,效率低下,影響了搶修進(jìn)度。這種情況不能按照一般光纜中斷搶修方案進(jìn)行,應(yīng)有一套預(yù)備方案,要保證在特殊情況下的應(yīng)急處理能力,要充分考慮搶修人員、器材、能源供應(yīng)等問題。

是否啟動預(yù)備方案,首先要在第一時間判斷出故障的性質(zhì),改變從一個方向定位故障點(diǎn)的做法,要從出現(xiàn)傳輸告警的兩端用 OTDR對故障點(diǎn)同時定位,推算出故障的實(shí)際位置及范圍。再考慮現(xiàn)場環(huán)境,是否有施工作業(yè)、是否有雷雨、地形地貌有無變化等,來決定采用哪種方案,避免盲目啟用預(yù)備方案造成人力、物力的浪費(fèi)。

3.2 加強(qiáng)光纜對雷擊、電擊的防護(hù)

從本次故障可以看出,電擊對地埋光纜的危害是巨大的。雖然電擊具有偶然性,但與同性質(zhì)的雷擊發(fā)生的概率相比,可能就大些,所以光纜防高壓電擊和雷擊應(yīng)引起重視。地下光纜防強(qiáng)電,應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓輸電線、電氣化鐵路或高壓變電站,如果難以避開上述設(shè)施,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況計算和采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

地下光纜防雷,應(yīng)了解光纜敷設(shè)地段的年平均雷暴日數(shù)、土壤電阻率、地理環(huán)境等因素,以及歷年落雷情況。避開曾經(jīng)落雷特別嚴(yán)重,尤其是重復(fù)雷擊過的地方,避開雷電多的山區(qū)、臨水地段、地形地貌及地質(zhì)呈現(xiàn) “邊界”和突變現(xiàn)象的地段;與孤立大樹或電桿拉線及其他接地體間的凈距離一般都不應(yīng)小于 5 m。

光纜防雷電的主要方法:一是加裝防雷線,在需要采取防范措施的地段敷設(shè)較長距離的排流線,采用面積不小于 50mm2的鍍鋅鋼絲。埋深在光纜上方 30 cm處與光纜平行,應(yīng)在附設(shè)段內(nèi)全線連通,不與光纜連接,也不另做接地處理,應(yīng)延伸至土壤電阻率較小的地方。二是在光纜線路接頭處把加強(qiáng)芯、防潮層及鎧裝層的金屬導(dǎo)電部分?jǐn)嚅_,以防止電流的傳導(dǎo)。同時在接頭處把纜內(nèi)金屬構(gòu)件短接為一體,以均衡電位防止打火花。接頭處不作接地處理。三是做消弧線,當(dāng)某點(diǎn)有大電流入地時,在此處地中形成電弧區(qū),用消弧線可改變原來電弧區(qū)的電位分布縮小電弧區(qū)的電弧半徑,使電弧遠(yuǎn)離光纜,還可將電弧區(qū)的電位下降。消弧線設(shè)置于光纜與電流入地點(diǎn)間,位于電弧區(qū)內(nèi)圍繞入地點(diǎn)呈圓角或 U型敷設(shè),U兩端遠(yuǎn)離光纜并接地。四是將避雷針地線引遠(yuǎn),當(dāng)已知電流入地點(diǎn)如桿、塔、樹等離光纜凈距離不足 5m時,不宜采用消弧方法防雷電,而應(yīng)采用安裝避雷針方式。將避雷針的地線引至規(guī)定范圍以外,從而避免對光纜放電。

總之,這次故障給我們很多啟示,在今后無論是設(shè)計、施工、維護(hù)、故障搶修都要將電擊、雷擊作為重要因素加以考慮。

(責(zé)任編輯:諸 紅)