周亮軍， 劉華偉， 梁仕球， 莊 猛

(1.佛山市三水眾誠電力工程安裝有限公司，廣東佛山528137;2.3M中國有限公司，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、產(chǎn)品本身質(zhì)量、施工安裝工藝、電纜線路運(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越少，而現(xiàn)場的安裝質(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，施工原因?qū)е码娎|附件故障的概率超過了80%以上。電纜附件雖然通常只占整個供電系統(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，往往是整條電纜線路甚至整個供電系統(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)，通過對目前施工工藝的關(guān)鍵點(diǎn)以及對產(chǎn)生故障回路的理論分析，對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剝尺寸的準(zhǔn)確，以及開剝端口是否平整和圓滑。開剝某層結(jié)構(gòu)時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，電場就很強(qiáng)，因此在處理半導(dǎo)電層時，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)電層的電場模擬。從圖2可看出在尖角或棱邊處的電場強(qiáng)度明顯高于其他處，而當(dāng)電場達(dá)到一定程度時，就可使周圍空氣(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，長期放電將會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)左右對稱交錯壓接，壓接完畢后應(yīng)對接管進(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電場分布有影響外，其壓接完棱邊本身的長度也對電場會產(chǎn)生畸變。圖4指出不同尖端長度(分別為2 mm、2.8 mm、4 mm、5 mm)下的電場分布。

1.3 附件的定位

目前市場上，無論是預(yù)制式電纜附件還是冷縮式產(chǎn)品，無論是中間接頭還是電纜終端，其電場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所示為收縮定位錯誤的安裝，電纜附件的應(yīng)力控制單元根本沒起到應(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 不同接管毛刺對場強(qiáng)的影響

圖5 收縮定位錯誤

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)項目大面積采用電纜，電纜附件的安全距離無論在設(shè)計還是在安裝時，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臺風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)、損失出力80多萬千瓦，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，甚至波及甘肅電網(wǎng)，對整個西北電網(wǎng)造成威脅。國家電監(jiān)會認(rèn)定此次事故是近幾年中國風(fēng)電“對電網(wǎng)影響最大的一起事故”。據(jù)事故調(diào)查報告分析總結(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35 kV電纜饋線電纜終端發(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)電場發(fā)現(xiàn)，由于開關(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，施工人員在安裝時應(yīng)嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行操作，對于不同生產(chǎn)廠家的附件或者同一生產(chǎn)廠家的不同型號產(chǎn)品，其安裝工藝往往都有不同的要求。例如，對于截面分別是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，每個廠家都有不同的要求。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)書進(jìn)行操作，避免犯“經(jīng)驗(yàn)主義”錯誤。

在施工過程中除了采取常規(guī)的負(fù)責(zé)人制度外，筆者認(rèn)為在電纜附件整個制作過程中，有必要對附件的關(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

對于中低壓電纜附件而言，因?yàn)槠潆妷合鄬^低，許多施工方甚至連簡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;同時當(dāng)線路出現(xiàn)故障時，查找故障點(diǎn)非常困難，也無法還原到施工時的條件或缺失。更勿論將來對存在特殊情況的電纜附件采取一些更有針對性的處理方式。

在此提出建立所謂的“施工檔案”，就不是簡單的安裝記錄，而是對電纜回路信息的集大成者，是電纜附件安裝的“數(shù)據(jù)庫”。該數(shù)據(jù)庫包含的基本信息一般包括如下方面:(1)來自設(shè)計方的工程信息，包括整個工程回路數(shù)，每回線的長度，接地方式等;(2)來自電纜及附件廠家的產(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)安裝時的環(huán)境條件。以上雖是施工檔案中的基本文件，但對提高項目的管理及穩(wěn)定運(yùn)行有非常重要的意義。

2.3 風(fēng)險點(diǎn)評估

對電纜附件安裝施工的控制管理，目的就是在整個過程對安裝質(zhì)量進(jìn)行控制，防患于未然，將故障危險點(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)險點(diǎn)評估可分為兩大類:一為安裝過程中的風(fēng)險點(diǎn)評估;二為運(yùn)行中的風(fēng)險點(diǎn)評估。前者比較容易在安裝過程中通過業(yè)主和監(jiān)理方的監(jiān)督以及施工方的規(guī)范性操作施工來避免，而后者因?yàn)樯婕暗街苓叚h(huán)境，另外對于重點(diǎn)線路，例如關(guān)系到重要工礦企業(yè)、政府、重要場館等線路更應(yīng)該提前進(jìn)行風(fēng)險點(diǎn)評估，必要時應(yīng)建立專門的文檔信息，納入“安風(fēng)體系”中的風(fēng)險預(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非常專業(yè)的工作，因此對施工人員的培訓(xùn)也必須是一項長期的、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目的施工質(zhì)量，所以必須對人的因素進(jìn)行好的控制及管理。在加強(qiáng)操作技能的考核同時，也應(yīng)該進(jìn)一步提高其理論知識水平，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

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重點(diǎn)，同時也是難點(diǎn)。本文權(quán)作為引玉之“磚”，以期待業(yè)內(nèi)各位同仁對電纜附件安裝管理獻(xiàn)計獻(xiàn)策，為保證電纜線路安全穩(wěn)定運(yùn)行營造一個可靠的環(huán)境。

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