周亮軍， 劉華偉， 梁仕球， 莊 猛

(1.佛山市三水眾誠(chéng)電力工程安裝有限公司，廣東佛山528137;2.3M中國(guó)有限公司，上海200233)

0 引言

隨著電網(wǎng)的發(fā)展，中壓(額定電壓6～35 kV)電纜附件的使用量逐年增加，故運(yùn)行中電纜附件也時(shí)常發(fā)生故障。電纜附件在電網(wǎng)中運(yùn)行的質(zhì)量取決于多方面的因素，包括設(shè)計(jì)、產(chǎn)品本身質(zhì)量、施工安裝工藝、電纜線(xiàn)路運(yùn)行狀況等。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展及材料技術(shù)、生產(chǎn)工藝的不斷提高，產(chǎn)品本身質(zhì)量原因造成故障的概率越來(lái)越少，而現(xiàn)場(chǎng)的安裝質(zhì)量已直接影響中壓電纜附件的故障率。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，施工原因?qū)е码娎|附件故障的概率超過(guò)了80%以上。電纜附件雖然通常只占整個(gè)供電系統(tǒng)投資的極少部分，但是產(chǎn)品若選用不當(dāng)或安裝處理不好，往往是整條電纜線(xiàn)路甚至整個(gè)供電系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。

本文結(jié)合多年電纜附件施工及管理經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)目前施工工藝的關(guān)鍵點(diǎn)以及對(duì)產(chǎn)生故障回路的理論分析，對(duì)如何提高電纜附件施工藝質(zhì)量和管理方法進(jìn)行了探討，提出了如何保證中壓電纜附件穩(wěn)定運(yùn)行的要求。

1 電纜附件制作的關(guān)鍵工藝

1.1 電纜的預(yù)處理

電纜的預(yù)處理包含了電纜各層開(kāi)剝尺寸的準(zhǔn)確，以及開(kāi)剝端口是否平整和圓滑。開(kāi)剝某層結(jié)構(gòu)時(shí)是否有傷及到電纜其他層的結(jié)構(gòu)。其中最為關(guān)鍵的工藝就是電纜外半導(dǎo)電層的處理，該工藝的好壞直接影響到電纜附件能否長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。不合工藝要求常包括半導(dǎo)電層有翹邊，有尖角或缺口，有環(huán)切或縱切刀痕。圖1所示為未處理好的屏蔽層端口。

圖1 屏蔽層端口的處理

電荷在電極表面上的分布取決于其表面的形狀。表面曲率半徑越小的地方，所聚集的電荷就越多，電場(chǎng)就很強(qiáng)，因此在處理半導(dǎo)電層時(shí)，盡可能避免缺口或尖角的產(chǎn)生。圖2所示為有尖角的半導(dǎo)電層的電場(chǎng)模擬。從圖2可看出在尖角或棱邊處的電場(chǎng)強(qiáng)度明顯高于其他處，而當(dāng)電場(chǎng)達(dá)到一定程度時(shí)，就可使周?chē)諝?或介質(zhì))發(fā)生電離而形成大量的自由電子和離子，在一定的條件下，就可導(dǎo)致空氣(或介質(zhì))擊穿。

圖2 尖端電極的電場(chǎng)分

外半導(dǎo)電層有翹邊或存在縱切、環(huán)切刀痕，而這些部位又沒(méi)有進(jìn)行必要的填充處理，則很容易產(chǎn)生氣隙。氣隙的存在很容易導(dǎo)致局部放電，長(zhǎng)期放電將會(huì)影響附件的使用壽命。

1.2 接管的壓接工藝

為了保證可靠的接觸面積，并避免壓接時(shí)產(chǎn)生氣隙形成熱擊穿，規(guī)范要求接管的壓接應(yīng)從中間向兩側(cè)左右對(duì)稱(chēng)交錯(cuò)壓接，壓接完畢后應(yīng)對(duì)接管進(jìn)行必要的打磨處理。如在1.1中提出的，導(dǎo)體接管作為電極的一種，它的形狀直接影響到電場(chǎng)分布的強(qiáng)弱。圖3所示為未進(jìn)行處理的接管。

圖3 接管未打磨處理

除了導(dǎo)體電極的曲率半徑對(duì)電場(chǎng)分布有影響外，其壓接完棱邊本身的長(zhǎng)度也對(duì)電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生畸變。圖4指出不同尖端長(zhǎng)度(分別為2 mm、2.8 mm、4 mm、5 mm)下的電場(chǎng)分布。

1.3 附件的定位

目前市場(chǎng)上，無(wú)論是預(yù)制式電纜附件還是冷縮式產(chǎn)品，無(wú)論是中間接頭還是電纜終端，其電場(chǎng)的控制原理基本是高介電常數(shù)或應(yīng)力錐方式。這兩種電應(yīng)力的控制方式都對(duì)附件的定位點(diǎn)提出了非常高的要求，定位是否準(zhǔn)確到位直接影響了電纜附件的使用。圖5所示為收縮定位錯(cuò)誤的安裝，電纜附件的應(yīng)力控制單元根本沒(méi)起到應(yīng)有的作用，這種安裝工藝最終只能導(dǎo)致炸頭事故的發(fā)生。

圖4 不同接管毛刺對(duì)場(chǎng)強(qiáng)的影響

圖5 收縮定位錯(cuò)誤

1.4 附件安裝的安全距離

隨著風(fēng)電、城市化軌道交通及石油煉化等重工業(yè)項(xiàng)目大面積采用電纜，電纜附件的安全距離無(wú)論在設(shè)計(jì)還是在安裝時(shí)，都必須得到相應(yīng)的重視。

2011年2月24日，甘肅風(fēng)電發(fā)生重大事故，造成598臺(tái)風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)、損失出力80多萬(wàn)千瓦，占事故前酒泉地區(qū)風(fēng)電出力的54.4%。脫網(wǎng)事故導(dǎo)致電壓大幅波動(dòng)，甚至波及甘肅電網(wǎng)，對(duì)整個(gè)西北電網(wǎng)造成威脅。國(guó)家電監(jiān)會(huì)認(rèn)定此次事故是近幾年中國(guó)風(fēng)電“對(duì)電網(wǎng)影響最大的一起事故”。據(jù)事故調(diào)查報(bào)告分析總結(jié)，該起事故的起因之一為甘肅酒泉風(fēng)電基地因橋西第一風(fēng)電場(chǎng)35 kV電纜饋線(xiàn)電纜終端發(fā)生三相短路故障，導(dǎo)致設(shè)備脫網(wǎng)而引發(fā)電網(wǎng)大事故。

筆者也在某些風(fēng)電場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，由于開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電纜終端的安全距離不足而最終導(dǎo)致事故發(fā)生，如圖6所示。

圖6 接地距離不足導(dǎo)致電場(chǎng)集中而引起的事故

2 電纜附件安裝管理

2.1 關(guān)鍵工藝的規(guī)范化操作及交互檢查

所謂的規(guī)范化操作指的是，施工人員在安裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行操作，對(duì)于不同生產(chǎn)廠(chǎng)家的附件或者同一生產(chǎn)廠(chǎng)家的不同型號(hào)產(chǎn)品，其安裝工藝往往都有不同的要求。例如，對(duì)于截面分別是70mm2與300mm2的電纜附件，其要求的施工尺寸就有差異;再如需不需要在金屬接管上繞包電氣膠帶，每個(gè)廠(chǎng)家都有不同的要求。因此，在施工中，所有操作都應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范或作業(yè)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行操作，避免犯“經(jīng)驗(yàn)主義”錯(cuò)誤。

在施工過(guò)程中除了采取常規(guī)的負(fù)責(zé)人制度外，筆者認(rèn)為在電纜附件整個(gè)制作過(guò)程中，有必要對(duì)附件的關(guān)鍵工藝制作引入交互檢查制度，如圖7所示。

圖7 交互檢查示意圖

2.2 施工檔案管理

對(duì)于中低壓電纜附件而言，因?yàn)槠潆妷合鄬?duì)較低，許多施工方甚至連簡(jiǎn)單的安裝記錄都不進(jìn)行。這樣直接導(dǎo)致了施工人員在工作態(tài)度上輕視電纜附件的制作工藝;同時(shí)當(dāng)線(xiàn)路出現(xiàn)故障時(shí)，查找故障點(diǎn)非常困難，也無(wú)法還原到施工時(shí)的條件或缺失。更勿論將來(lái)對(duì)存在特殊情況的電纜附件采取一些更有針對(duì)性的處理方式。

在此提出建立所謂的“施工檔案”，就不是簡(jiǎn)單的安裝記錄，而是對(duì)電纜回路信息的集大成者，是電纜附件安裝的“數(shù)據(jù)庫(kù)”。該數(shù)據(jù)庫(kù)包含的基本信息一般包括如下方面:(1)來(lái)自設(shè)計(jì)方的工程信息，包括整個(gè)工程回路數(shù)，每回線(xiàn)的長(zhǎng)度，接地方式等;(2)來(lái)自電纜及附件廠(chǎng)家的產(chǎn)品信息;(3)電纜終端與其他設(shè)備的連接信息;(4)施工人員的信息;(5)安裝時(shí)的環(huán)境條件。以上雖是施工檔案中的基本文件，但對(duì)提高項(xiàng)目的管理及穩(wěn)定運(yùn)行有非常重要的意義。

2.3 風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)評(píng)估

對(duì)電纜附件安裝施工的控制管理，目的就是在整個(gè)過(guò)程對(duì)安裝質(zhì)量進(jìn)行控制，防患于未然，將故障危險(xiǎn)點(diǎn)在萌芽狀態(tài)下就解決掉，達(dá)到高水平的施工質(zhì)量。風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)評(píng)估可分為兩大類(lèi):一為安裝過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)評(píng)估;二為運(yùn)行中的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)評(píng)估。前者比較容易在安裝過(guò)程中通過(guò)業(yè)主和監(jiān)理方的監(jiān)督以及施工方的規(guī)范性操作施工來(lái)避免，而后者因?yàn)樯婕暗街苓叚h(huán)境，另外對(duì)于重點(diǎn)線(xiàn)路，例如關(guān)系到重要工礦企業(yè)、政府、重要場(chǎng)館等線(xiàn)路更應(yīng)該提前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)評(píng)估，必要時(shí)應(yīng)建立專(zhuān)門(mén)的文檔信息，納入“安風(fēng)體系”中的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控環(huán)節(jié)建設(shè)。

2.4 人員管理

由于電纜附件制作是一項(xiàng)非常專(zhuān)業(yè)的工作，因此對(duì)施工人員的培訓(xùn)也必須是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、系統(tǒng)的工程。人員的管理能力、工作經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)水平及工作態(tài)度等，都直接或間接地影響到電纜工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量，所以必須對(duì)人的因素進(jìn)行好的控制及管理。在加強(qiáng)操作技能的考核同時(shí)，也應(yīng)該進(jìn)一步提高其理論知識(shí)水平，讓他們知其然，也知其所以然，掌握新技術(shù)，了解新工藝，做到理論與實(shí)踐相結(jié)合。

3 結(jié)束語(yǔ)

在日益增多的電纜附件安裝中，如何保證電纜的安全運(yùn)行是電纜附件安裝管理的一個(gè)重點(diǎn)，同時(shí)也是難點(diǎn)。本文權(quán)作為引玉之“磚”，以期待業(yè)內(nèi)各位同仁對(duì)電纜附件安裝管理獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，為保證電纜線(xiàn)路安全穩(wěn)定運(yùn)行營(yíng)造一個(gè)可靠的環(huán)境。

［1］周洪博.風(fēng)力發(fā)電在爭(zhēng)議中進(jìn)行［J］.中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2011(Z1):98-99.

［2］王小偉，王 虹.35 kV冷縮電纜終端現(xiàn)場(chǎng)安裝問(wèn)題分析［J］.和田師范專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2010(6):239.

［3］李宗廷，王佩龍，趙光庭，等.電力電纜施工手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2001.

［4］李宗廷.電力電纜施工［M］.北京:中國(guó)電力出版社，1993.

［5］鐘立華，楊黎明.10 kV電纜附件質(zhì)量調(diào)查分析［J］.電力設(shè)備，2006(5):68-70.