海纜監造管控要點分析

荊月冬，邱能海

（國網浙江省電力公司舟山供電公司，浙江 舟山 316000）

海纜監造管控要點分析

荊月冬，邱能海

（國網浙江省電力公司舟山供電公司，浙江 舟山 316000）

海纜制造是一個比較復雜的生產項目，對每個環節的質量管控都至關重要。結合海纜監造項目，分別介紹了海纜生產前準備階段、生產階段及驗收階段的控制要點，并以蓬萊-沈家灣110 kV輸電線路工程海纜監造項目為例，分析了海纜監造過程2起事件的經過、原因及糾正措施。指出生產設備的維護和對生產工藝細節檢查的重要性，并強調監造項目部對生產單位的設備維護記錄及生產過程記錄的核查應作為海纜監造工作的重點。

電力工程；海纜；監造；質量管控

0 引言

海底電纜（簡稱海纜）是指敷設在海底的電力電纜，主要用于跨越陸地與海島之間、海島與海島之間等長距離水域的電網連接。為了保證電網安全穩定運行，必須確保電力設備質量優良。因此，抓好海纜生產過程中的質量監督工作，提高電網建設、運行及供電服務質量是實現建設世界一流電網、國際一流企業發展目標的重要基礎。結合蓬萊-沈家灣110 kV輸電工程海纜監造案例，闡述海纜監造過程中的管控要點，以期為海纜監造項目提供技術參考。

1 海纜生產前準備階段控制要點

（1）審查海纜生產廠家的企業資質、廠房布局及工藝布置、業績等情況。

企業資質包括專項認證證書、型式試驗報告和預鑒定報告。廠房布局及工藝布置包括：廠房布局；各車間的長、寬、高；生產環境要求（溫度、濕度、清潔度）；車間生產產品的名稱及其工藝裝備布置是否流暢。業績包括產品近幾年內的運行業績及質量跟蹤記錄和改進措施。

（2）審查海纜生產廠家的生產設備、試驗設備及儀器儀表等情況。

生產設備包括：銅拉絲機、框式絞線機、交聯生產線、繞包機、連續壓鉛包覆機、塑料護套生產線、立式成纜鋼絲鎧裝生產線、儲纜池等工藝裝備；起重和轉運設備等。

試驗設備包括：工頻試驗系統、沖擊電壓發生器、局部放電測試系統、高壓電橋；關鍵原材料、組/部件的入廠檢測設備等。

儀器儀表包括在線測偏儀、直流電阻測試儀、拉力試驗機、半導電電阻測試儀、臺式投影儀、熱老化試驗箱、熱延伸試驗裝置等。

（3）審查海纜生產廠家質量保證體系、設計能力與技術水平、工藝保障能力與實施情況、試驗驗證等情況。

質量保證體系包括：外購組/部件及原材料的質量控制；關鍵工序與質量控制點；不合格品的管理等。

設計能力與技術水平包括：設計技術的來源；設計的規范性管理；計算與確認能力等。

工藝保障能力與實施情況包括：工藝流程的先進合理、確定性和詳盡程度；工藝文件的適應性、完整性；工藝文件的實施情況；工藝紀律。

試驗驗證內容包括：半成品檢驗點及內控標準；例行試驗方案的完整性、準確性和可操作性；例行試驗的一次通過率；試驗報告的完整性、嚴謹性；試驗結果的分析和反饋。

（4）檢查特殊工種、試驗測量人員的資質證件及其從事工作的范圍和有效期是否符合要求，否則不許上崗工作[1]。

（5）審查海纜生產廠家報送的海纜制造實施規劃，根據監造大綱、合同以及設備監造標準制度編制《海纜監造規劃》和《海纜監造實施細則》等策劃文件，并一同報建設單位審批，通過批準后的策劃文件作為海纜監造實施的指導性文件。

2 海纜生產階段控制要點

海纜生產工藝流程如圖1所示。海纜生產制造過程中監造項目部主要采用現場見證、文件見證和停工待檢等手段對海纜質量進行嚴格控制。

圖1 海纜生產工藝流程

2.1 導體制造階段控制要點

導體制造階段監造見證的項目包括原材料、拉絲和成型。

（1）原材料的規格、電阻率應與設計相符，并確保質量合格。材料的牌號、規格要求與入廠檢驗記錄、見證文件和實物相一致。檢測銅桿的電阻率和含氧量是否符合相關標準。

（2）拉絲質量控制要點包括：單線應采用TR型軟銅線；銅單絲直徑和截面應符合工藝尺寸要求，表面光亮圓整無污，無損傷屏蔽的毛刺銳邊；存盤率應符合工藝要求，線盤的流轉不應造成單絲表面磕碰傷[2]。

（3）成型質量控制要點為表觀光滑、不得有毛刺銳邊及缺股、斷線、跳股等現象，單線相鄰焊點距離不能小于300mm。絞合成導體應表觀光滑、無油污、無損傷屏蔽的毛刺銳邊，尺寸符合工藝要求，電阻率應符合技術協議規定；分割導體股絞合節距和扇形高度符合工藝要求，預扭、退扭、緊壓均良好。繞包半導電包帶厚度應符合技術協議要求，繞包平整緊實，半導電包帶外應有保護層。

2.2 絕緣制造階段控制要點

絕緣制造階段監造見證的項目包括原材料、拉絲、絕緣和絕緣屏蔽。

（1）原材料的規格、牌號應與技術協議相符。材料的牌號、規格應與入廠檢驗記錄、見證文件和實物相一致。屏蔽料和絕緣料的存放環境應潔凈。原材料自生產之日到使用時不應超過半年。

（2）拉絲必須采用屏蔽層和絕緣層3層同時擠包成型的工藝。3層之間界面結合必須光滑，厚度符合設計要求。導體屏蔽由半導電包帶和擠包半導電層組成，擠包半導電層在與絕緣層的交界面上應光滑，無明顯絞線凸紋、尖角、顆粒、燒焦或擦傷痕跡。厚度應符合技術協議參數要求。

（3）絕緣質量控制要點為絕緣層的標稱厚度、最小測量厚度和偏心度應符合技術協議相應參數，主機應裝有測偏儀。

（4）絕緣屏蔽為擠包的半導電屏蔽層，擠包半導電層在與絕緣層的交界面上應光滑，無尖角、顆粒、燒焦或擦傷痕跡。厚度應符合技術協議參數要求。線芯表面無劃痕凹坑、竹節狀，尺寸符合技術協議要求，表觀光滑、圓整。

2.3 絕緣去氣和緩沖層繞包階段控制要點

絕緣去氣和緩沖層繞包階段監造見證的項目包括絕緣去氣和縱向阻水緩沖層繞包。

（1）絕緣去氣的烘房內溫度應恒定均勻，去氣溫度、時間應符合工藝要求，冷卻時間應保證消除內應力，線芯冷卻環境應保證不受潮氣侵蝕或灰塵污染。

（2）縱向阻水緩沖層繞包的原材料、規格、牌號應與技術協議相符。材料的牌號、規格應與入廠檢驗記錄、見證文件和實物相一致。繞包應符合工藝要求。在擠包的絕緣半導電屏蔽層外應有縱向阻水緩沖層，阻水緩沖層應采用由半導電性的阻水膨脹帶繞包而成，阻水膨脹帶應繞包緊密、平整，其可膨脹面應面向金屬屏蔽層。阻水緩沖層厚度應能滿足補償電纜運行中熱膨脹的要求，應使絕緣半導電屏蔽層與金屬屏蔽層保持電氣上的接觸。

2.4 金屬套制造階段控制要點

金屬套制造階段監造見證的項目主要是金屬套制造。金屬套的原材料、規格、牌號應與技術協議相符。材料的牌號、規格應與入廠檢驗記錄、見證文件和實物相一致。鉛套應為松緊適當的無縫鉛管，金屬套的最小厚度應不小于標稱厚度的95%至0.1mm。

2.5 外護套制造階段控制要點

外護套制造階段監造見證的項目主要是外護套制造。外護套的原材料、規格、牌號應與技術協議相符。材料的牌號、規格應與入廠檢驗記錄、見證文件和實物相一致。擠包應符合工藝要求，表面光滑。擠包后外護套牢固覆在金屬套上，其表面應光滑圓整，無夾渣、氣孔和疤痕，外護套任意點最小厚度不小于標稱厚度的85%。

2.6 鎧裝成纜階段控制要點

鎧裝成纜階段監造見證的項目包括原材料和成纜。

（1）原材料、規格、牌號應與技術協議相符。材料的牌號、規格應與入廠檢驗記錄、見證文件和實物相一致。

（2）成纜質量控制要點為3芯電纜成纜時絕緣線芯之間的間隙應采用非吸濕性材料填充，電纜外形應保持圓整。金屬絲鎧裝層下的內襯層近似厚度不小于1.5mm，內襯層外面均勻涂覆瀝青或其他合適的防腐材料。光纖單元位置應符合技術文件要求。金屬鎧裝應緊密，即相鄰金屬線間的間隙很小。外被層的近似厚度為4.0mm，外被層表面應有明顯的長度標志，每100 m應有連續的長度標記，距兩端頭1 000 m始每50 m應有1個連續的長度標記，標記應字跡清楚，容易辨識，耐摩擦。工廠接頭處應有醒目的永久標志。

2.7 例行試驗階段控制要點

例行試驗階段監造見證的項目包括局部放電試驗、工頻電壓試驗和外護套負極性直流電壓試驗。

（1）局部放電試驗質量控制要點為試驗方法正確。對于110 kV電纜，逐漸升壓至1.75U0（U0為運行相電壓），保持10 s后慢慢降至1.5U0；對于10～35 kV電纜，逐漸升壓至2U0，保持10 s后慢慢降至1.73U0，觀察被試樣品，應無可檢測出的放電[3]（要求測試靈敏度不低于10 PC）。

（2）工頻電壓試驗質量控制要點為試驗電壓和試驗時間符合技術要求。電壓施加在電纜導體與金屬屏蔽和/或金屬套之間。對于35 kV和110 kV電纜，應逐步升壓至2.5U0，試驗時間為 30 min；對10～35 kV電纜，應逐步升壓至3.5U0，試驗時間為5 min，試驗期間絕緣應不發生擊穿。如因電纜太長而不能采用交流工頻電壓試驗，按用戶與制造商協議也可采用頻率不低于20 Hz的交流電壓進行試驗。

（3）外護套負極性直流電壓試驗質量控制要點為試驗電壓和試驗時間應符合技術要求。在金屬套和電纜外導電層之間以金屬套為負極，按8kV/ms速率逐步施加直流電壓（最大不超過25 kV），歷時1 min，外護套不發生擊穿。

2.8 抽樣試驗階段控制要點

抽樣試驗階段監造見證的項目包括導體檢驗、導體直流電阻測量、絕緣和外護套厚度測量、金屬套厚度測量、鎧裝金屬絲測量、絕緣熱延伸試驗、電容測量、雷電沖擊試驗及隨后的工頻電壓試驗、4 h電壓試驗和接頭的抽樣試樣。

（1）導體應符合GB/T 3956《電纜的導體》和商務合同/技術協議要求。

（2）導體直流電阻測量應在試驗前置于溫度比較穩定的試驗室內至少12 h[4]。如果擔心導體與試驗室溫度不同，應將電纜置于試驗室至少24 h以后測量導體電阻。根據GB/T 3956中相關公式和系數，將導體直流電阻修正至溫度為20℃、長度為1km的電阻值。20℃下直流電阻應不超過JB/T 11167.2和GB/T 3956規定的相應的最大值。

（3）絕緣和外護套厚度測量的試驗方法應遵照相關規定。絕緣最小測量厚度應不小于標稱厚度的90%，且絕緣偏心度應不大于10%。外護套絕緣最小測量厚度應不小于標稱厚度的80%至0.1mm。

（4）測量金屬套厚度時，應保證金屬套的最小厚度不小于標稱厚度的95%至0.1mm，金屬套厚度可分別采用窄條法或圓環法進行測量。

（5）鎧裝金屬絲測量時應保證圓金屬絲的尺寸不低于標稱尺寸值的95%，扁金屬絲的尺寸不低于標稱尺寸值的92%。

（6）絕緣熱延伸試驗應按所采用的交聯工藝，在交聯度最低的絕緣部分制取試片。試驗結果在規定溫度下負重15 min后最大伸長率應不大于175%，冷卻后最大永久伸長率應不大于15%。

（7）電容測量質量控制要點為測量電容值不超過技術協議參數值或供應商聲明標稱值的8%。

（8）雷電沖擊試驗及工頻電壓試驗的試樣長度應在10 m以上，應在導體溫度介于95～100℃下施加試驗電壓。試樣應耐受標準規定的正負極性各10次雷電電壓沖擊試驗而不被擊穿。雷電沖擊電壓試驗后，電纜試樣應經受每15 min 2U0的工頻耐壓試驗不被擊穿。

（9）對10～35 kV電纜應進行4 h電壓試驗。試驗終端間試樣長度至少5 m，在環境溫度下，導體與金屬套間施加4U0，并保持4 h，應不發生絕緣擊穿。

（10）接頭試驗頻率是在同一電纜工廠制作至5，15，30，50，75個接頭后取1個進行各項試驗，如果試驗未通過應再取2個接頭進行試驗，直至通過。常規試驗、局部放電測量和交流電壓試驗、雷電沖擊電壓試驗、交聯聚乙烯E絕緣熱延伸試驗參照電纜的試驗方法及要求進行。接頭導體連接抗拉強度應不小于185 MPa。

3 驗收階段控制要點

（1）監造項目部應對海纜生產廠家報送的分項工程質量檢驗資料進行審核，符合要求后方可簽認。

（2）海纜的各項試驗報告經有關各方簽章確認后，監造項目部方可簽署工程結算支付意見。

（3）驗收合格后，由監造項目部簽署海纜竣工報驗單，并向建設管理單位提交海纜質量評估報告。

4 案例分析

以蓬萊-沈家灣110 kV輸電線路工程海纜監造項目為例，分析海纜監造過程中2起事件的經過、原因及糾正措施。

4.1 交聯設備故障

4.1.1 事件經過及原因分析

生產廠家在進行第1根海纜交聯工序過程中，絕緣線芯制作至約4 100 m時，絕緣生產工序人員發現絕緣擠出機的壓力值出現變化，隨后制造的絕緣線芯外徑出現粗細不均的現象，經現場工作人員檢查，發現擠出機加溫系統出現故障，即可控制擠出機頭的模溫機內部加熱管老化，導致加熱不均勻，造成絕緣料在擠出過程中壓力不均衡，出現絕緣線芯外徑變化較大，被迫停機維修。該問題暴露出廠家在生產海纜前對生產設備的日常巡檢存在較大漏洞，造成生產過程中設備發生故障的概率大大增加。

4.1.2 糾正措施

（1）生產廠家將已完成交聯的約4 100 m導體報廢、截斷，然后重新制作等長度的導體與未交聯的導體進行焊接，以補足整段導體的長度。

（2）生產廠家組織人員對整條懸鏈線設備的溫控系統進行故障排查，并要求設備員每天對設備進行巡視檢查，發現問題及時排除，確保設備狀態完好。

4.2 軟接頭在耐壓試驗中被擊穿

4.2.1 事件經過及原因分析

生產廠家在對第2根海纜的軟接頭進行交流耐壓試驗，在升壓至120 kV時，出現閃絡現象。經生產廠家技術人員、試驗人員和監造人員現場查看分析，初步判斷軟接頭本體未發生擊穿，而是絕緣表面閃絡擊穿。為了確認最終擊穿原因，將試驗用電纜附件解剖，發現距軟接頭一側約300mm的位置，其主絕緣表面有爬電痕跡，仔細觀察絕緣表面，發現一處長約5mm的劃傷痕跡（見圖2），這是造成此次試驗擊穿的主要原因，屬安裝失誤造成。經生產廠家技術負責人確認，需重新制作此根海纜的軟接頭。

圖2 絕緣層表面劃傷情況

4.2.2 糾正措施

為了避免出現類似問題，生產廠家對附件安裝人員進行培訓，并另外增加2名有經驗的附件安裝人員現場指導監督。

在軟接頭的安裝過程中，要排除任何可能造成絕緣表面劃傷的隱患，在安裝的每一步都務必認真檢查外觀，并有詳細記錄，做到簽字確認。監造人員負責對現場和記錄進行仔細核查。

在試驗前，應進一步檢查軟接頭的外觀，確保其外觀合格后，再進行耐壓試驗。

5 結語

海纜質量是海纜制造生產的核心，也是監造工作的重點。結合蓬萊-沈家灣110 kV輸電線路工程海纜監造案例，指出對生產設備的日常巡檢和生產工藝細節的檢查均是海纜監造工作中應重點關注的問題。

[1]GB/T 50319-2013建設工程監理規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2013.

[2]劉宇.電力電纜監造過程控制分析[J].科技致富向導，2012（3）∶327.

[3]JB/T 11167.2額定電壓10 kV（Um=12 kV）至110 kV（Um=126 kV）交聯聚乙烯絕緣大長度交流海底電纜及附件第2部分：額定電壓10 kV（Um=12 kV）至110 kV（Um= 126 kV）交聯聚乙烯絕緣大長度交流海底電纜[S].北京：機械工業出版社，2011.

[4]GB/T 3956-2008電纜的導體[S].北京：中國標準出版社，2008.

（本文編輯：方明霞）

Analysis on Key Points in Quality Control of Submarine Cable Manufacturing

JING Yuedong，QIU Nenghai
（State Grid Zhoushan Power Supply Company，Zhoushan Zhejiang 316000，China）

Submarine cable manufacturing is a complex project，and the quality control over all links is very important.In combination with submarine cable manufacturing project，the paper analyzes the key control points in the preparation time before manufacturing，in manufacturing and in acceptance period.The paper takes the quality control over the submarine cable manufacturing for 110 kV Penglai-Shenjiawan transmission line as an example to analyze the cause，reasons and corrective measures of two events during quality control of submarine cable manufacturing；besides，it indicates the importance of production equipment maintenance as well as specifics check of production technique；in the final，the paper stresses that it is the key of submarine cable manufacturing for the project supervision department to record equipment maintenance of the manufacturer and check production process record.

electric power project；submarine cable；manufacturing supervision；quality control

TM247

：C

：1007-1881（2016）05-0019-05

2016-03-02

荊月冬（1985），男，工程師，主要從事輸變電工程監理及海纜監造工作。