曹偉玲，操晨潤(rùn)，朱能飛，孫哲軍，張 瀟

（1. 嘉興市恒光電力建設(shè)有限公司， 浙江 嘉興 314000；2. 國(guó)網(wǎng)浙江海鹽縣供電有限公司， 浙江 嘉興 314000）

在實(shí)際運(yùn)行中，電纜面臨各種類型的故障風(fēng)險(xiǎn)[1]。從某地區(qū)2017—2020 年交聯(lián)聚乙烯電纜故障數(shù)據(jù)來(lái)看，電纜本體故障約占17%，附件及附屬設(shè)備故障約占58%，外力破壞約占25%。為了進(jìn)一步地探索降低電力電纜綜合故障率的可行性方案，提高供電的可靠性，本文結(jié)合某地區(qū)交聯(lián)聚乙烯電纜的運(yùn)維檢修經(jīng)驗(yàn)，從故障現(xiàn)象、機(jī)理及影響評(píng)估等方面分析電力電纜運(yùn)行典型故障，并提出預(yù)防措施。

1 電纜本體典型故障分析

1.1 制造工藝

電纜裝盤運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，受原材料及制造工藝影響，電纜外護(hù)套可能會(huì)因擠壓發(fā)生變形，甚至開(kāi)裂。某110 kV電纜線路工程，敷設(shè)前開(kāi)盤檢查電纜時(shí)，發(fā)現(xiàn)外護(hù)套明顯偏心受擠壓。與生產(chǎn)商聯(lián)合檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)同批次電纜多處外護(hù)套橫向開(kāi)裂。經(jīng)檢驗(yàn)分析，電纜運(yùn)輸過(guò)程防護(hù)到位，排除外力破壞，確認(rèn)為工藝不達(dá)標(biāo)導(dǎo)致此缺陷。

1.2 絕緣老化

選型不當(dāng)、運(yùn)行環(huán)境不佳是導(dǎo)致電纜絕緣非正常老化的主要原因。某110 kV電纜接頭和終端接地連接處鋁護(hù)套發(fā)生環(huán)境老化，電纜終端擊穿位置在終端鋁護(hù)套斷口附近。對(duì)終端解剖發(fā)現(xiàn)，尾管接地鉛封焊接處鋁護(hù)套表面氧化嚴(yán)重，鉛封與鋁護(hù)套連接面有較厚的白色氧化物。此次故障是由于電纜附件設(shè)計(jì)中對(duì)電纜鉛封位缺乏必要的防水密封措施，且安裝時(shí)未加以控制，造成在運(yùn)行過(guò)程中鉛封進(jìn)水，并引起化學(xué)腐蝕，造成接地接觸不良。

2 電纜附件及附屬設(shè)備典型故障分析

2.1 中間接頭

圖1 為一起中間接頭擊穿故障接頭解體照片。經(jīng)查，應(yīng)力錐約1/3 處表面有明顯電氣擊穿孔洞，應(yīng)力錐表面纏繞的帶材被電弧融化，空洞周邊可見(jiàn)明顯白色灼燒痕跡，內(nèi)部半導(dǎo)電層部分有明顯的擊穿孔洞；金屬屏蔽罩表面放電點(diǎn)附近有黑色不明殘留物，表面放電痕跡顯示以一個(gè)點(diǎn)為中心向四周擴(kuò)散，整個(gè)區(qū)域呈圓形；剖開(kāi)擊穿通道斷面，可見(jiàn)放電通道，且半導(dǎo)電層部分受損面大于絕緣層，顯示擊穿放電是從應(yīng)力錐內(nèi)部向外進(jìn)行。此次故障為半導(dǎo)電層內(nèi)部存在雜質(zhì)，運(yùn)行過(guò)程中承受高壓后該處電場(chǎng)（應(yīng)力）局部集中，雜質(zhì)部分放電灼傷半導(dǎo)電層和主絕緣層，導(dǎo)致對(duì)地絕緣不足最終引起擊穿。

圖1 一起中間接頭擊穿故障接頭解體

2.2 終端頭

圖2 為一起終端漏油故障終端解體，經(jīng)查，底板下方有放電燒黑的痕跡；瓷套管內(nèi)壁及電纜本體等部件粘附有少量油，油品呈黑色；應(yīng)力錐尾裙破損，錐托中上部位置有一處直徑5 cm熱擊穿燒熔成的孔洞，與之相對(duì)應(yīng)的電纜本體位置，主絕緣（交鏈層）燒熔，主導(dǎo)體線芯基本熔斷外露；應(yīng)力錐底部與定位項(xiàng)圈結(jié)合部位燒熔，錐內(nèi)底部有孔洞，未與外表面貫穿，定位項(xiàng)圈已完全熔斷；鋁護(hù)套斷口向下6 cm起38 cm止成尖角隆起，在34 cm處有2個(gè)相鄰的熱擊穿點(diǎn)，尾管外部表面無(wú)損傷，尾管繞包部位5 根銅編織帶可見(jiàn)，鉛已熔化。此次故障為半導(dǎo)電斷口與應(yīng)力錐未能緊密配合，導(dǎo)致應(yīng)力錐無(wú)法均布電場(chǎng)，高場(chǎng)強(qiáng)處發(fā)生放電熱擊穿，絕緣油從穿孔處滲漏至尾管下，引起套管內(nèi)大量絕緣油流失。

圖2 一起終端漏油故障終端解體

2.3 接地系統(tǒng)

在對(duì)110 kV某線路帶電檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)終端護(hù)層接地線感應(yīng)電壓超標(biāo)，三相感應(yīng)電壓都超過(guò)100 V，其中B相更是高達(dá)336.1 V。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，其接地箱箱體和接地電纜均嚴(yán)重發(fā)熱，電纜線路另一端的護(hù)層保護(hù)器破損碎裂，接地系統(tǒng)存在嚴(yán)重缺陷。該線路的接地方式存在錯(cuò)誤，由于沒(méi)有直接接地點(diǎn)，導(dǎo)致護(hù)層感應(yīng)電壓升高，接地電流只能經(jīng)線路兩端的保護(hù)器入地，而保護(hù)器電阻很高，電流流通導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重，長(zhǎng)期發(fā)熱導(dǎo)致保護(hù)器損壞[3]。

3 外力破壞危險(xiǎn)點(diǎn)分析

3.1 各類施工

各類施工對(duì)電纜運(yùn)行帶來(lái)了壓力。例如電力、熱力、通訊、自來(lái)水、中水、污水、燃?xì)獾雀鞣N地下管線與電纜線路的交叉、平行的拉管、頂管，修路，植樹(shù)，埋設(shè)各種公路標(biāo)志牌、公交站牌、路燈、交通攝像頭基礎(chǔ)樁，新建房屋，地鐵站點(diǎn)、進(jìn)出站口、通風(fēng)口等所有的明開(kāi)挖掘施工；因外部施工對(duì)電纜線路正常安全運(yùn)行造成隱患須對(duì)電纜線路進(jìn)行加固、懸吊等特殊保護(hù)措施的施工。

3.2 火災(zāi)

以電纜自身引起的火災(zāi)事故為例，該類火災(zāi)主要由電弧引起，當(dāng)電纜存在接頭爆炸、接地系統(tǒng)缺陷及絕緣缺陷等情況時(shí)，容易產(chǎn)生電弧，進(jìn)而形成電弧引燃。

4 預(yù)防措施

4.1 “三全”管控

“三全管控”即為全過(guò)程質(zhì)量管控、全隊(duì)伍技能提升、全周期狀態(tài)巡檢。

全過(guò)程質(zhì)量管控即建立電纜全壽命周期質(zhì)量追溯考核機(jī)制。采購(gòu)到貨時(shí)嚴(yán)格管控電纜及其附件源頭，嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)前電纜、附件的質(zhì)量檢驗(yàn)；敷設(shè)過(guò)程中所有可能發(fā)生的問(wèn)題做好預(yù)案；施工過(guò)程中加強(qiáng)工藝審核，采用線上線下相結(jié)合方式，組建專家隊(duì)伍巡查，不定期檢查施工質(zhì)量。對(duì)于保質(zhì)期內(nèi)發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)格考核責(zé)任單位及個(gè)人。

全隊(duì)伍技能提升即擇優(yōu)篩選專業(yè)骨干組建電纜專家隊(duì)伍，從基礎(chǔ)知識(shí)、故障分析等理論培訓(xùn)入手，結(jié)合質(zhì)量檢測(cè)、實(shí)際操作、仿真試驗(yàn)等技能訓(xùn)練，重點(diǎn)加強(qiáng)電纜知識(shí)、建設(shè)、運(yùn)維、檢修、實(shí)訓(xùn)等全過(guò)程管理能力，全面提升電纜人才隊(duì)伍的技能水平。

全周期狀態(tài)巡檢即全面開(kāi)展電纜帶電、停電檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用。新建電纜交接時(shí)，提高檢測(cè)廣度和深度；日常巡檢時(shí)分級(jí)管理，跟蹤重要電纜運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)施差異化巡視策略；定期復(fù)檢隱患電纜，及時(shí)消除運(yùn)行缺陷。

4.2 數(shù)智化管理

提高電纜系統(tǒng)智能化水平，通過(guò)設(shè)備在線化，減小電纜設(shè)備物聯(lián)的顆粒度。做好電纜主設(shè)備的狀態(tài)感知，重點(diǎn)是“全狀態(tài)檢修”和“預(yù)測(cè)性維護(hù)”，即從傳統(tǒng)的計(jì)劃?rùn)z修，逐步過(guò)渡到根據(jù)實(shí)時(shí)的狀態(tài)數(shù)據(jù)去制定檢修計(jì)劃，最終發(fā)展為根據(jù)歷史的狀態(tài)和其他數(shù)據(jù)，提出未來(lái)的檢修計(jì)劃。更進(jìn)一步地，數(shù)字化連接整個(gè)電纜運(yùn)行管理體系，打通臺(tái)賬數(shù)據(jù)、作業(yè)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)控制數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)和計(jì)劃數(shù)據(jù)，構(gòu)建相應(yīng)的分析和計(jì)劃決策模型。將簡(jiǎn)單的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、參數(shù)或閾值告警系統(tǒng)升級(jí)為數(shù)智化系統(tǒng)。