110 kV電纜故障案例分析與防范建議

李演達，鄭 勇，楊 浩，徐 琮，陸家康，吳仁宜

(1.國網江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司，江蘇 蘇州 215004；2.蘇州市新吳城集團有限公司，江蘇 蘇州 215100)

0 引言

隨著城市化建設的大力推進和電力生產技術的顯著提升，城市電網由架空線到入地化的電力升級改造已成大趨勢。電力電纜具有增強城市線路電力傳輸能力、提高土地利用價值等優勢，其應用愈發廣泛。當然，城市地下管線眾多，運行環境較為復雜，使得電纜運行上具有較強的隱蔽性和不確定性。設備質量、運行年限、敷設條件、外界施工等因素也給電纜安全運行帶來威脅。

1 案例1

1.1 事故描述

2015年2月6日13時許，110 kV線路I保護動作跳閘，線路重合不成。

得到調度通知后，電纜負責單位立即組織力量對該條線路進行了故障巡視。經巡視發現，在位于線路走向上方某交叉路口有疑似施工活動的痕跡，該處為B類危險點。隨后，電纜負責單位匯報調度情況，申請將線路I改至檢修狀態，進一步展開檢查。

故障線路I為架空線-電纜混合線路，其中電纜線路共兩段，分別為：

(1) 110 kV E變1號戶外終端桿至220 kV G變，電纜全長4 200 m。

(2) 110 kV E變2號戶外終端桿至220 kV F變(線路I)，共有6組絕緣式中間接頭。從110 kV E變2號戶外終端桿至J1中間接頭，長度590 m，從J1中間接頭至220 kV F變，長度2 300 m，電纜全長2 890 m。

1.2 事故原因

得到調度許可后，檢修人員在E變1號戶外終端桿、2號戶外終端桿處做好相關安全措施后，隨即對現場展開進一步勘察。經檢查發現110 kV線路I (110 kV E變2號戶外終端桿至220 kV F變)電纜段的J1接地箱內，B，C兩相電纜護層過電壓限制器均有被擊穿痕跡。之后，檢修人員在110 kV E變2號戶外終端桿處，利用電纜故障測試車進行故障測距(波速取86 m/μs)。

首先采用二次脈沖法，對電纜進行預定位，測距結果顯示故障點距離110 kV E變2號戶外終端桿大約640 m。得到故障大致距離后，進一步利用故障測試車的沖擊發生單元進行精確定位，在距離J1接地箱50 m處有明顯的放電聲音。

綜合故障精確定位結果以及現場勘察情況，判斷電纜故障點位于線路I沿線接地箱J1至J2之間。線路I及故障點相對位置如圖1所示。

圖1 線路I沿線及故障點相對位置示意

隨即對故障電纜進行了路徑探測與確認，并對疑似故障點附近區域進行開挖，將敷設于排管內的電纜段暴露以后，確認J1中間接頭至J2中間接頭間的C相電纜因外界施工破壞導致單相接地故障，故障點距離J1中間接頭約50 m。

1.3 解決對策

針對上述故障，電纜負責單位決定將故障點臨近兩側工井內的C相電纜切斷，抽出兩處切斷位置間的電纜段，更換為120 m長的新電纜段，并在兩處切斷位置分別新做一只直通式電纜中間接頭，同時對被擊穿的接地箱J1內電纜護層過電壓限制器進行了修復和更換。此外，對該處危險點標識進行了完好修復。

2 案例2

2.1 事故描述

2016年5月20日20時許，電纜負責單位接到信通部門通知，220 kV H變出線500 m處通信光纜起火。經運檢人員巡視發現該處電纜井內有著火痕跡，火雖已熄滅，但下方110 kV線路II接地同軸電纜燒損，因通道積水較深，人員無法進入，難以判斷通道內電纜本體的受損情況。

2016年5月21日8時許，運檢人員發現上述起火處附近電纜通道有挖機開挖溝槽的施工跡象，110 kV線路II與接地箱J2連接的同軸電纜移位變形且損傷嚴重(線芯外露)，接地箱內接地排被拉斷，由此造成110 kV線路II接地系統損壞。

2.2 事故原因

經調查發現，因施工方用挖機開挖溝槽，破壞了110 kV線路II接地引線，造成該線路金屬護套兩端懸空，產生較高的懸浮電壓，進而導致金屬護套對支架放電，最終引起火災。運檢人員還發現，該電纜井內自上而下共有三條110 kV電纜線路，線路II位于下層支架。距離線路II擊穿點最近的上層支架電纜本體燒毀最嚴重，其中兩相電纜鋁護套裸露并破損，主絕緣裸露并有燒焦痕跡，中層和下層支架的電纜外護層被燒毀。

2.3 解決對策

根據現場勘查情況，電纜負責單位安排3臺水泵對通道內積水進行抽排水作業，同時申請線路II停電搶修。最終，完成了線路II同軸電纜及相關的兩組接地箱修復和更換工作。同時更換了受損的8段電纜，增加了16只中間接頭及相應的接地箱等。該起事故造成的電纜部分修復費用約為200多萬元。

3 案例3

3.1 事故描述

2017年9月10日12時許，110 kV線路III開關動作，重合不成功。得到調度通知后，電纜負責單位立即組織力量進行了故障巡視。14時，巡視人員匯報110 kV線路III通道及周邊環境均無異常，隨即電纜負責單位申請對110 kV線路II改至檢修狀態，并展開事故原因排查。

3.2 事故原因

線路III為架空-電纜混合線路，其中電纜線路一段。檢修人員首先對該段電纜進行了絕緣測試。測試結果為A相絕緣3 GΩ，B相絕緣3.2 GΩ，C相絕緣0 Ω。經判定C相電纜存在接地故障，隨即對該相電纜進行了故障定位。最終確認故障點位于距1號終端桿300 m處的中間接頭處。經現場檢查發現該處雙保護接地箱內保護器及接地線均已被盜。

3.3 解決對策

電纜負責單位對被盜的接地箱內部保護器及接地線進行了修復，同時切除了C相故障電纜中間接頭，更換為一段120 m長的電纜，并重新制作了兩處中間接頭。

4 分析和建議

4.1 實現閉環管理

(1) 建設電纜精益化管控平臺，有效提升電纜線路的本質安全和巡檢效率。該平臺系統融合電纜通道環境監控系統、沉降系統、局放監測系統和接地護層監測系統，通過調取后臺信息可準確獲取電纜及通道運行狀態和危險點變更情況等。以在線監測、缺陷、巡檢數據為基礎，建立專家系統，對采集到的各類數據進行綜合計算、分析，判斷設備是否存在異常，并根據異常情況給出科學的決策。同時，平臺終端具備電子表單自動生成功能，運維巡視人員手持終端即可完成現場危險點審批工作，真正實現危險點管理電子化、智能化。

(2) 建立防外破管控機制，實行分區分級差異化管理。電纜負責單位應與城市地下管線領導小組及政府相關部門形成防外破管控聯動，提前獲取施工信息，制定電力安全保護方案。同時，巡視人員應發揮自身主觀能動性，對危險點、隱患點、重要及保電線路進行加密巡視，向施工單位明確安全措施及現場交底并對相關工程責任人進行必要的電力安全法制宣傳教育，包括《中華人民共和國電力法》、國務院《電力設施保護條例》及地方相關的電力保護法規，增強對施工人員的法制約束力，從源頭降低電纜外破事故發生概率。

(3) 規范電纜通道和設施的標識、標志。常見的標識標志有通道標志樁、路徑臨時標識、電纜通道(工井)標志、通道路面標識、穿越河道警示牌和禁止開挖標識等。電纜負責單位應對丟失、污損和錯誤信息標識、標志進行及時修復或更換。同時應加強對電纜接地箱、工井蓋板及支架等電纜附屬設施的巡檢，必要時需安裝防撞圍欄及防盜設施。

(4) 常態化組織開展電力安全宣講及培訓活動。電纜負責單位應加強與施工單位以及其他市政管線單位開展電力安全保護知識交流。針對施工作業現場出現的電力保護難題，電纜負責單位應結合日常運檢工作經驗，從電纜敷設、遷改和就地保護等多方面為相關單位進行技術培訓。通過開展輸電電纜電力保護宣講和培訓，切實提升現場作業人員電力保護意識和解決工程難題的能力。

4.2 探究前沿技術

(1) 應用可視化智能設備對電纜通道及危險點進行全天候監拍。后臺服務器可利用AI人工智能算法將監控范圍內的異常情況識別標記并發送預警信號。技術人員將對識別出的告警圖片進行預處理，并根據不同的情形按照規定流程及時告知運維人員。該系統可融合移動拍攝終端和無人機等巡檢技術，根據危險點的變動情況及時做好監控區域的動態調整，確保監控無盲區，最終實現數據融通和智能聯動。

(2) 推廣應用基于差異化運維決策的智能接地箱，該箱有效適用于電纜溝敷設型式電纜接地環流的監測。智能接地箱靈活集成各個監測功能模塊并預留拓展接口，各模塊可插拔、可拓展，根據用戶差異化需要靈活集成、自主定制。監測功能模塊分為運行參數和運行環境兩大類。運行參數包含護層環流、中間接頭溫度、電纜載流量等；運行環境包含箱體振動報警、開門報警、井蓋報警、水位監測等。智能接地箱能夠適應未來各種運行環境和運維需求，顯著提高電纜運行狀態在線監測水平。

(3) 采用全新一代視頻監控——分布式多防區振動光纖系統，以完成整條電纜的實時監測，實現電纜沿線全線、連續、分布式測量。該套系統可對距光纜5 m范圍內的機動設備啟動、停止和通過等振動進行監測，可以準確探測對電纜的機械和人工挖掘監測。系統具有自診斷功能，在光纜破壞時能夠進行自身斷點檢測及定位。應用該系統可以極大提高人工巡檢效率，規避巡檢盲區。

(4) 安裝適用于110 kV及以上電壓等級的電纜故障快速精確定位與預警裝置，將其核心部件“監測終端”分別安裝于終端電纜本體和終端接地箱接地線上，用于采集放電行波、故障行波和工頻電流等信號，實時監測電纜本體和接地線上的故障情況。該裝置較原來離線式故障查找時間大大縮減，可極大地提高運檢人員的電纜故障排查和運維管理水平，提升電纜線路的安全運行能力。