淺談高壓電纜精益運維管理

國網甘肅省電力公司蘭州供電公司 李小強 王巍俊 國網甘肅省電力公司蘭州新區供電公司 趙海寶

近年來，隨著國家經濟建設水平的提升、城市建設的發展，城市電網建設中，110kV及以上輸電線路越來越多地采用高壓電纜方式。高壓電纜在長期運行過程中，容易因絕緣層老化、接頭氧化、接觸電阻增大、接地系統異常等原因引起電纜接頭、接地箱過熱，進而引發火災事故。此外，與高壓電纜共溝的中性點非有效接地系統電纜在發生單相接地故障時短時間運行容易造成火災事故。因此，加強高壓電纜及通道運維管理十分重要。

1 主要做法

1.1 強化電纜接地環流監測管理

1.1.1 交叉互聯接地方式

交叉互聯系統主要包括絕緣接頭、電纜、終端、電纜金屬護套接地線、直接接地箱、交叉互聯箱、同軸電纜、接地線、直通接頭等，該種接地方式將每大段電纜分為三個長度相等的小段；每小段之間裝設絕緣接頭；接頭處電纜護層的三相之間用同軸電纜引線經交叉互聯箱及保護器進行換位連接。在正常情況下，高壓電纜采用品字型排列，在轉彎處、接頭處無法進行品字排列，因此，即使電纜護層交叉換位也會產生很小的接地電流。由于這一接地電流很小，一般不會造成護層發熱、絕緣破壞，也就不會影響高壓電纜的安全運行。

1.1.2 金屬護層接地環流技術要求

電纜設計、運行等規程規定：單芯電纜的金屬護套或屏蔽層，在線路上至少有一點直接接地，且在金屬護套或屏蔽層上任一點非接地處的正常感應電壓，應符合下列要求：未采取能防止人員任意接觸金屬護套或屏蔽層的安全措施時，滿載情況下不得大于50V；采取能防止人員任意接觸金屬護套或屏蔽層的安全措施時，滿載情況下不得大于300V；金屬護層接地電流絕對值應小于100A，或金屬護層接地電流與負荷電流之比小于20%，或金屬護層接地電流相間最大值與最小值之比小于3。

1.1.3 金屬護層接地電流異常原因分析

由于高壓電纜施工工藝要求高，如操作流程不規范或安裝工藝不合格，將會造成換相錯誤。此外高壓電纜敷設的環境復雜，有隧道、排管、直埋、溝道等方式，隨著運行年限的增長，金屬護層、交叉互聯箱等會發生不同程度的損傷，因此造成護套交叉互聯故障的原因是復雜多樣的。

電纜金屬護層換相錯誤。一個大段電纜內的三小段電纜金屬護層在交叉互聯換位時，如果兩個交叉互聯箱的換位接線不一致，就會導致換位不完全，使得每一小段的感應電流無法相互中和，從而產生較大的接地電流；交叉互聯段內三小段電纜不等長。在這種情況下，在三小段電纜護層上產生的感應電流大小不相等，無法相互中和，導致其產生較大的接地電流；電纜接頭的絕緣隔板被擊穿。當電纜絕緣接頭的絕緣隔板在受到雷擊或過電壓被擊穿時，會造成金屬護層兩端直接連接，由原本的絕緣接頭變成直通頭，本應三段等長交叉互聯變成了兩段不等長交叉互聯，失去了換位的作用，造成接地電流增大。

電纜護層多點接地。當電纜受到擠壓等外力破壞情況，會導致外護套破裂、護套絕緣破壞，從而會使運行中的電纜多點接地，接地環流進行矢量疊加后會導致同軸電纜處接地電流檢測偏大；中間接頭尾管連接錯誤。

若隔離兩側金屬護層出現同軸電纜內導和外導連接方式錯誤，使其中的一相未進行換相，使感應電壓增加，護層電流增大；交叉互聯箱保護器被擊穿。每個交叉互聯箱內各相至接地端都有過壓保護器，若保護器被擊穿則無法保證其絕緣，可能會造成電流偏大。

1.1.4 接地電流長期偏大的危害

接地電流偏大導致一部分電能通過接地電纜流入大地，消耗了大量的電能；降低了電纜的設計載流量。由于金屬護層通過大電流而發熱，導致電纜無法有效散熱，電纜主絕緣加速老化；若接地箱電阻過大或接頭接觸不良，環流過大時將引起接頭故障、接地箱或接地線燒損，嚴重時有可能導致主絕緣的擊穿，引起設備故障甚至電網事故。

1.1.5 隱患處理流程

根據高壓電纜金屬護層交叉互聯系統接地電流異常原因分析所述，為排查因影響接地電流偏大的原因，將各種可能性考慮周全，制定如下排查流程：停電、驗電、接地；本體相序檢查；中間接頭尾管檢測-識別出同軸電纜內外芯；交叉互聯方式接線檢查；護層保護器檢測；交叉互聯段各接頭間電纜段護層絕緣檢測；恢復箱體連板；恢復電纜引流拆除兩側安全措施。

1.1.6 加強金屬護層交叉互聯系統運維管理

加強高壓電纜金屬護層交叉互聯系統運維管理，重點做到：要加強電纜工程全過程管理，在電纜設計、施工過程中保證一個交叉互聯段內三段等長、接線正確。在工程驗收過程要開展交叉互聯系統試驗，檢驗交叉互聯的正確性；要加強單芯高壓電纜接地系統運維管理。嚴格按照規程規定周期性地檢測電纜接頭的接地電流，配置相應的護層接地電流在線監測系統；加強單芯高壓電纜的外護套檢測工作，若外護套絕緣不合格，要及時進行外護套故障定位查找和修復，以確保電纜金屬護層接地系統的正常運行。

1.2 構建電纜立體防護體系

1.2.1 縱向物理隔離

在敷設電纜的支架層間全線安裝防火隔板，加裝防火槽盒，在電纜表面涂刷防火涂料，針對中性點非有效接地方式的10kV 電纜接頭安裝防火防爆盒等措施。用耐火材料將電纜穿過墻壁、豎井等的孔洞封堵嚴密，防止外部火災竄入，同時防止高溫煙氣的擴散蔓延造成火災面擴大。形成電纜隧道內支架上敷設的電纜縱向物理隔離，防止各電纜層間出現竄燃，擴大火情。

1.2.2 橫向智能感知

建立高壓電纜及通道環境在線監測中心，涵蓋電纜本體、通道環境、消防監控、人機互聯四大類。具備隧道內電纜及其接頭溫度監測、接地環流監測，隧道視頻監控、非法侵入報警，環境氣體監測、煙霧感應告警、自動消防滅火，消防應急通信等功能。達到了高壓電纜及通道環境狀態的橫向智能感知。狀態感知數據通過網絡傳輸到高壓電纜及通道環境在線監測中心，監控中心安排專人進行值班，每天對電纜及通道情況進行巡視，在大幅降低人員勞動強度的同時有效避免巡視真空期，及時發現、處理消防隱患苗頭，將問題處理在萌芽狀態，電纜運維狀態得以實時掌握，電纜運維智能化水平、消防監控和應急能力明顯提升。

1.2.3 重點區域防護

針對高壓電纜接頭區、電纜密集區進行重點區域防護，安裝超細干粉自動滅火彈。能通過本地自動啟動、本地人工啟動、遠程平臺啟動三種方式啟動自動滅火彈。自動滅火彈自帶熱敏線和煙感聯動，現場溫度過高時或感應到煙霧時自動啟動，隧道運維人員可根據火災情況通過緊急按鈕本地人工啟動，監控平臺接收到火災報警信息后遠程平臺啟動。在電纜隧道的有限空間內有效控制火災擴大化，并在火災發生后第一時間主動自動實施滅火。

1.2.4 應急防患未然

出臺《電纜共溝運維管理方案》，明確各責任單位的管理職責和責任邊界，加強和規范了公司高壓電纜通道管理，從源頭上杜絕10kV 電纜進入高壓電纜通道，有效提高了高壓電纜通道的運維和管理水平；將“與高壓電纜通道共溝的10kV 電纜線路的重合閘退出運行”條款寫入調度規程，并在發生接地故障時直接跳開故障線路并不重合，杜絕了長時間接地運行或重合時產生電弧引燃電纜；組織編制《密集型電纜通道1-N 應急預案》。對所轄的混溝高壓電纜通道按照斷面喪失的最嚴重狀態，編制了《密集型電纜通道1-N 應急預案》，為正確、高效、快速地處置電纜通道重大事件提供可行方案，逐步配置應急人員、應急裝備、應急物資等，在事故情況下最大程度地預防和減少損失和影響，保證城市電網安全穩定運行和可靠供電。

1.3 強化電纜及通道巡視管理

1.3.1 規范電纜及通道巡視標準化流程

建立巡視標準，編寫《高壓電纜及通道巡視作業指導書》；制定季、月、周巡視計劃；編制巡視標準作業卡；巡視人員現場巡視并填寫《電纜線路巡視卡》；匯總巡視情況，制定消缺計劃。為提高工作效率，巡視內容結合電纜及通道隱患排查、紅外測溫、接地環流檢測等工作同步開展，實現集約巡視。夏季、冬季用電負荷高峰期，對重負荷線路及帶電檢測異常線路開展特巡。

1.3.2 加強巡視人員技能培訓

確保巡視人員熟悉掌握所管轄線路的設備情況；熟悉電纜缺陷類型及事故規律；熟悉相關的規程及制度，能掌握基本的電纜檢測試驗技術；正確判斷設備缺陷隱患；能積累設備基礎信息和運行資料，提高運維人員業務素質能力。

1.3.3 積極開展隱患排查工作

通過巡視檢查、帶電檢測、停電試驗等手段進行排查，對排查出的缺陷隱患逐條登記建檔立卡，按照“發現-評估-報告-治理-驗收-銷號”的流程閉環管控。對危及人身安全的隱患和可現場處理的危急缺陷立即消除；對于具備治理條件的隱患按計劃安排治理；對暫不能整改的隱患，研究確定具體完成整改時限，制定防范措施，需結合大修項目處理的缺陷提前儲備項目。

1.4 落實防外破措施

全面排查電纜通道警示標識設置情況，對標識缺失的區段重新探測路徑并設置標識。開展電纜及通道資源普測，完善基礎臺賬，補齊完善電纜通道各類標識，全面筑牢基礎管理工作；實行核心區電纜及通道巡視防護。

建立“橫向到邊，縱向到底”的立體化網格防護體系，對保護通道施工隱患早發現、早報告、早防護、早消除，有效防范外力破壞事件的發生；加強與市政及供熱供氣等相關部門、企業的聯動，建立聯防聯控溝通協調機制，及時掌握道路開挖情況；搜集全市范圍內挖掘機等車主信息，定期發送道路施工安全防護提示短信，并及時提供電纜路徑測試等技術指導，盡力減少電纜外破事件的發生。對違反相關規定的施工單位和個人下達《安全隱患告知書》，限期整改。

2 評估與改進

2.1 成效分析

通過物理隔離有效防止了電纜隧道內外部、電纜隧道不同隔斷、支架層間電纜及其他線纜的竄燃及高溫煙氣擴散的蔓延，避免擴大火情；高壓電纜及通道環境在線監測系統的建設實現了高壓電纜及通道的狀態感知，消防監控能力大幅提升；編制的《密集型電纜通道1-N 應急預案》，提出了在隧道斷面喪失的嚴重情況下，如何正確、快速、有效處理事故的可操作預案。

做到恢復時序清晰、設備物資位置清晰、人員隊伍能力清晰，在事故情況下最大程度地預防和減少損失和影響，保證城市電網安全穩定運行和可靠供電；高壓電纜隧道立體組合消防體系形成了電纜隧道內電纜及通道環境狀態智能感知、相互之間防火物理隔離、重點區域重點防護、應急情況快速處置的消防管理體系。

2.2 改進方向

2.2.1 差異化配置在線監測功能

差異化配置在線監測功能，提升消防智能感知水平：一是豐富智能感知功能，引入高頻局放、智能接地箱等在線監測系統，在重要通道上配置隧道機器人，深化電纜本體狀態實時感知、分析診斷及智能化應急處置；二是根據高壓電纜級別、電纜隧道級別、共溝10kV 電纜情況進行綜合評價，差異化配置在線監測功能并制定差異化巡檢策略，有序提升高壓電纜隧道智能感知力；進一步優化應急預案。進一步優化《密集型電纜通道1-N 應急預案》，配強應急隊伍、配好應急裝備、配全應急物資，定期開展針對性事故應急演練，全面提高綜合應急處置能力。

2.2.2 加強電纜運維人員培訓

一方面邀請國內專家進行內部培訓、或選派運維人員到國網電纜實訓基地培訓，另一方面結合電纜實訓基地建設加強人員實操訓練，提高110kV 電纜運維實操能力，特別是電纜附件制作水平；增強電纜工程全過程管理措施。組織編發《高壓電纜及通道工程項目審查要點和全過程管理辦法》，統一標準、嚴格實施，全面提升高壓電纜工程質量，因為電纜作為高可靠性輸電設備的基本保障就是其投運時要健康，只有管好了每一個過程才能有健康的設備投運，才能有持續長周期的電網安全。