城市電網(wǎng)高壓電纜運維技術(shù)探討

卞佳音，單魯平

（廣州供電局有限公司，廣東廣州 510310）

城市電網(wǎng)高壓電纜運維技術(shù)探討

卞佳音，單魯平

（廣州供電局有限公司，廣東廣州 510310）

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，城市電纜線路的設(shè)備規(guī)模與日俱增，給電纜運行管理人員帶來前所未有的挑戰(zhàn)。根據(jù)城市高壓電纜運行及管理工作的特點，分析了城市電纜運行面臨的問題，結(jié)合實際運行中的經(jīng)驗，介紹了高壓電纜設(shè)備全生命周期管理要點和電纜線路防外力破壞措施，并對線路和隧道全面的狀態(tài)監(jiān)測及新技術(shù)新設(shè)備的研究工作進行了闡述。

城市電網(wǎng)；電纜；全生命周期；狀態(tài)監(jiān)測

0 引言

電纜線路的供電范圍占據(jù)著城市的核心區(qū)域，電纜線路的故障往往影響到居民和重要用戶的用電。因此電纜線路運行的可靠性，對城市供電可靠性影響尤為突出。為避免電纜線路故障的發(fā)生，電纜的運行維護技術(shù)就顯得非常重要。隨著設(shè)備規(guī)模、運行環(huán)境等條件的變化，城市電纜運行面臨著新的問題。粗放型、單一化的運行管理方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代電纜網(wǎng)運行要求，在高壓電纜運行維護方面需要形成一套適用于城市電網(wǎng)電纜運維的技術(shù)，以有效提高設(shè)備運維質(zhì)量，保障電力可靠供應(yīng)。

1 城市高壓電纜運行問題簡介

隨著城市建設(shè)發(fā)展，電纜線路不斷增加，以此滿足日益增長的負荷需求。由于線路建設(shè)速度過快、且接線方式復雜化，加上電纜線路隱蔽性等特點，給電纜運行維護帶來很多新的問題[1]。

（1）電纜線路建設(shè)快速發(fā)展，很多工程項目趕工期、趕進度，且建設(shè)和運行部門之間工作缺乏很好銜接，運行部門在設(shè)計、施工、驗收等環(huán)節(jié)的介入程度有限，使得各階段的質(zhì)量管控較難取得很好的效果，線路投運后還存在許多隱性缺陷。

（2）因為電纜是隱蔽線路，故障測尋技術(shù)要求高，且新建線路中采用GIS終端、T接多個變電站的電纜線路日益增多，測尋難度大、時間長；電纜敷設(shè)環(huán)境復雜，即使找到故障點后，還需要進行道路挖掘、故障修復等，恢復送電時間往往很長[2]。

（3）電纜線路走廊范圍的市政管線、房地產(chǎn)等工程施工增加，電纜線路面臨很大的外力破壞威脅。這些鉆探、頂管、機械開挖等施工分部面廣、點多，且?guī)缀鯖]有規(guī)律性，給電纜運行部門帶來很大的維護壓力。根據(jù)廣州供電局2000年至2012年的電纜故障記錄對所轄高壓電纜故障進行了統(tǒng)計分析，見圖1，這幾年間，外力破壞占電纜故障總量的67%。

（4）目前國內(nèi)高壓電纜大部分使用交聯(lián)聚乙烯（XLPE）絕緣，XLPE電纜在熱和機械力作用下，會逐漸發(fā)生老化，繼而引起電纜局部放電、擊穿等缺陷和故障[3]。廣州地區(qū)110 kV及以上高壓電纜線路總長約685 km，運行年限如圖2所示。按XLPE電纜設(shè)計壽命30年計，中老年期電纜占很大比重，需要采取措施解決這些電纜的運行維護問題。

圖1 電纜故障原因統(tǒng)計分析圖

圖2 電纜運行年限結(jié)構(gòu)分布圖

2 健全完善電纜全生命周期管理

高壓電纜運行維護常規(guī)生命周期管理包括線路巡視管理、設(shè)備預試管理、異常處理管理、大修技改管理、設(shè)備更動管理共五大塊，為防微杜漸，從源頭控制帶缺陷線路投入運行，需要運行部門提前介入，參與線路可研、施工圖設(shè)計審查、線路基建質(zhì)監(jiān)等投運前各階段工作，并通過推行高壓電纜施工人員考核準入制度保障電纜施工質(zhì)量，通過規(guī)范強化電纜線路驗收管理確保電纜線路投運質(zhì)量，通過線路投運初期管理，收集運行維護的第一手資料來提高日后運維質(zhì)量。

2.1 參與設(shè)計階段圖紙審查

高壓電纜電氣和結(jié)構(gòu)等方面的合理設(shè)計對電纜的長期安全運行有重要影響，部分設(shè)計人員由于專業(yè)限制及設(shè)計經(jīng)驗缺乏，對由于設(shè)計缺陷而引起的運行缺陷認識不足，如終端塔結(jié)構(gòu)設(shè)計、電纜走廊選擇、敷設(shè)方式安排、附屬設(shè)施安裝等都出現(xiàn)過或多或少的問題。為避免驗收階段發(fā)現(xiàn)此類問題再提出整改，給線路運行帶來隱患，安排運行技術(shù)人員參與基建、遷改等工程前期各階段圖紙審查，對不規(guī)范、不合理、不利于運行的設(shè)計點提出意見和建議。

2.2 推行高壓電纜施工人員考核準入制度

施工安裝隊伍的不斷擴大，工程質(zhì)量不均衡和局部質(zhì)量下滑問題凸顯，部分施工單位安全意識和質(zhì)量管控措施不夠，在趕進度趕工期的時候,大量沒有安裝資質(zhì)的人員參與到安裝工作中來，造成電纜運行故障日益增多。為此，要求參與電纜線路施工人員必須進行嚴格的考核。除嚴格把關(guān)做好準入考核外，采取責任追溯、現(xiàn)場抽查等手段進一步確保施工質(zhì)量。

2.3 規(guī)范強化線路建設(shè)過程監(jiān)督和驗收管理

電纜線路建設(shè)的過程控制是確保線路質(zhì)量安全的重要保障，為此，運行管理部門和班組采取加強施工過程監(jiān)督、對頂管等隱蔽工程進行專項驗收、對土建電氣作業(yè)分項驗收等措施，及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品（見圖3與圖4）和施工質(zhì)量缺陷，避免電纜線路帶缺陷投入運行。并制定驗收指導流程，明確驗收必要條件，確保驗收工作有成效。

圖3 接頭附件有缺陷

圖4 保護管不合格

2.4 實施標準規(guī)范的表單化管理

高壓電力電纜專業(yè)技術(shù)性強，不同的作業(yè)人員對作業(yè)的理解和掌握不同，為了清晰作業(yè)制度流程、規(guī)范作業(yè)標準、保證作業(yè)質(zhì)量，為了將老同志的寶貴經(jīng)驗和專業(yè)規(guī)程規(guī)范結(jié)合運用在每一次的作業(yè)當中，經(jīng)過多次分析討論，從電纜安裝過程質(zhì)監(jiān)到竣工驗收，從電纜日常維護到缺陷處理等電纜全生命周期內(nèi)各作業(yè)過程編制相應(yīng)作業(yè)表單，將各項作業(yè)進行標準化、流程化管理。

2.5 實行電子化巡視技術(shù)

電纜線路施行電子化巡視及信息化管理。通過設(shè)備臺賬管理模塊實現(xiàn)高壓電纜線路設(shè)備信息錄入更新，包括設(shè)備型號、投產(chǎn)日期、坐標等；結(jié)合PDA終端機、車載視頻監(jiān)控等電子化設(shè)備采集現(xiàn)場巡視數(shù)據(jù)；通過管理后臺系統(tǒng)平臺統(tǒng)計、分析、處理數(shù)據(jù)，并反饋巡視到位率、巡視計劃完成率、設(shè)備缺陷消缺等信息。在設(shè)備臺賬、前端數(shù)據(jù)采集、后臺系統(tǒng)處理三個環(huán)節(jié)無縫結(jié)合與運轉(zhuǎn)下，形成高壓電纜線路巡視PDCA閉環(huán)管理，確保巡視質(zhì)量。

2.6 加強運行和應(yīng)急資料修編與管理

電纜線路資料是線路日常運行維護管理和應(yīng)急情況處理的基本保障。為此，加強對新投運線路進行設(shè)備基礎(chǔ)資料收集整理、環(huán)境評估工作，完成終端和接頭附井的照片、坐標等資料收集，以及電纜路徑標識和沿線環(huán)境摸查，結(jié)合驗收和預試數(shù)據(jù)，形成線路“運行手冊”。并逐步完善多T電纜線路和一般線路的應(yīng)急仿真系統(tǒng)，為故障應(yīng)急處理提供保障。

3 加強防外力破壞工作

為有效防止外力破壞事故發(fā)生，需要形成一套有效的管理制度和流程，且運行管理部門及運行人員需要針對性地做大量的工作[4-5]。

（1）建立兩級交底制度，部門作為一級交底部門，組織召開工程建設(shè)的業(yè)主、施工、設(shè)計等單位協(xié)調(diào)會，商定電纜保護施工方案，強調(diào)安全施工，增強其對地下管線保護的意識；運行班組進行現(xiàn)場二級交底，落實保護措施和范圍。

（2）多渠道搜集電纜走廊開挖信息，建立危險點動態(tài)控制表，有目的、有針對性地開展線路巡視和監(jiān)護工作；主動聯(lián)系跟進，了解施工進度，掌握工程監(jiān)督控制的主動權(quán)。

（3）做好電纜走廊路徑標志、警示標志及宣傳標志的管理；利用各種渠道，增強社會大眾對地下管線的保護意識，通過社會大眾的力量，來防止外力破壞電纜事故發(fā)生。

（4）主動參與和介入關(guān)鍵性和危險性較大的項目施工，共同尋求電纜保護的最佳方案，例如，為做好頂管段電纜線路保護、堅持要求采用人工探挖的方式進行施工，避免了交底時因頂管資料不準而給電纜帶來威脅，如圖5。

（5）在實際的生產(chǎn)中，還有很多施工單位忽視其他管線保護工作，一味的趕進度，造成運行部門工作的被動。電纜運行管理、巡視人員針對施工人員不聽現(xiàn)場監(jiān)護人員的勸阻野蠻施工的，采取必要的強制措施來避免惡性外力破壞事故的發(fā)生，比如說報警。

4 完善系統(tǒng)性的線路狀態(tài)監(jiān)測

狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)對預防事故、缺陷分析、資產(chǎn)管理等有顯著作用。及時掌握設(shè)備狀態(tài)，特別是中老年期電纜狀態(tài)，避免可能發(fā)生的事故，及早消除隱患，對提高主網(wǎng)運行可靠性和減少經(jīng)濟損失等有重要意義。為了達到不發(fā)生維護責任的設(shè)備事故這一目標，對電纜線路開展狀態(tài)監(jiān)測工作。

（1）開展季度性電纜終端頭紅外測溫專項普測工作，對疑似發(fā)熱點進行分析，并跟蹤復測，將復測結(jié)果進行比對，同時根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和發(fā)熱部位進行綜合判斷[6]。通過狀態(tài)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)了電纜缺陷，包括一些重大缺陷。例如某電纜瓷套終端季度紅外測溫發(fā)現(xiàn)B相終端尾管位置發(fā)熱（圖6），其溫度比A、C相的同一位置溫度高出8.3℃（圖7）。解剖發(fā)現(xiàn)環(huán)氧泥受潮變質(zhì)，銅編織帶松脫，電纜鋁護套被嚴重腐蝕，有部分腐蝕物已進入電纜外半導電層。

圖5 人工開挖探明頂管電纜

圖6 缺陷相終端尾管紅外測溫圖

（2）開展季度性線路護套環(huán)流測量，配合停電進行護層絕緣電阻測試及交叉互聯(lián)系統(tǒng)測試，結(jié)合歷年線路運行試驗數(shù)據(jù)，對電纜外護層絕緣及交叉互聯(lián)系統(tǒng)狀態(tài)評估[7]。隨著運行時間變長，部分線路外護套受到腐蝕，絕緣電阻逐漸將降低。通過預試，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，如某線路多段電纜外護層絕緣電阻不合格，線路環(huán)流偏大，測尋發(fā)現(xiàn)外護層被白蟻嚴重侵蝕破損（見圖8）。

圖7 正常相終端尾管紅外測溫圖

圖8 電纜外護套受白蟻侵蝕

（3）局部放電的測量是目前對高壓電纜進行絕緣狀態(tài)監(jiān)測的較有效手段[8]。測試工作可分為兩部分，第一，開展局部放電普查測試，建立電纜線路局部放電數(shù)據(jù)庫，為電纜狀態(tài)評估建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，跟蹤電纜局部放電發(fā)展趨勢，及時了解電纜絕緣劣化程度。第二，對存在局部放電信號的終端和接頭進行復測工作，通過跟蹤監(jiān)測掌握局部放電發(fā)展趨勢，及時發(fā)現(xiàn)電纜絕緣缺陷。

（4）電力隧道走廊利用率高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、防外力破壞能力強，隨著高壓電纜隧道化率提高，隧道的運行、檢修管理工作更為重要[9]。為了提高電力隧道的運行管理水平，在隧道及設(shè)備加裝狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)電纜隧道環(huán)境、電纜溫度、局部放電、環(huán)流等狀態(tài)實時監(jiān)測和設(shè)備智能控制；通過后臺系統(tǒng)實現(xiàn)設(shè)備運行數(shù)據(jù)積累、分析，為開展狀態(tài)檢修打好基礎(chǔ)；并通過智能預警及運行監(jiān)控，達到應(yīng)急指揮、快速反應(yīng)的目的。

5 加強新技術(shù)新設(shè)備研究

隨著設(shè)備運行可靠性和管理科學性要求的提高，積極尋求新的方法、新的措施、新的設(shè)備來開展電纜線路施工、運行與檢修等方面工作。通過高壓電纜敷設(shè)和附件安裝等施工過程中的檢測儀器及輔助設(shè)備的研究與開發(fā)，可以消除線路建設(shè)的隱性缺陷，增強電纜敷設(shè)及附件安裝過程的質(zhì)量控制；電纜移動視頻等外力破壞監(jiān)測設(shè)備研究，為電纜線路走廊的防外力破壞提供新技術(shù)手段[10]。通過電纜線路在線故障定位技術(shù)研究，解決目前GIS終端和T接線路故障測尋接口復雜、離線故障測尋時間長等難題，實現(xiàn)實時在線故障定位。

6 結(jié)論

城市電網(wǎng)電纜線路的建設(shè)和運維等工作面臨著新的問題，而發(fā)展電纜運維技術(shù)是解決這些問題、確保設(shè)備安全、提高供電可靠性的關(guān)鍵途徑。該技術(shù)以電纜全生命周期管理為主線，從前期建設(shè)到線路投運維護及檢修等方面采取實質(zhì)有效措施進行精細化管理。不論是防止外力破壞，還是加強狀態(tài)監(jiān)測及新技術(shù)和新設(shè)備的開發(fā)，都為實現(xiàn)電纜線路安全狀態(tài)的可控、在控。

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Discussion on Technology of Operation and Maintenance of High-Voltage Cable in Urban Power Grid

BIAN Jia-yin，SHAN Lu-ping
（Guangzhou Power Supply Bureau Co.，Ltd.，Guangzhou510310，China）

With the development of social economy，the scale of city cable is increasing every day，it brings the unprecedented challenge for persons of cable operation and management.According to the work characteristics of city high-voltage cable management，this paper analyzes the facing problem of city cable combining with the experience of the actual operation.It introduces the points of the life cycle of high-voltage cable and the measures of preventing external damage of cable.It also states the condition monitoring of cable and tunnel and the research work of new technology and equipment.

urban power grid；cable；life cycle；condition monitoring

TM75

A

1009－9492(2014)02－0025－04

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.02.007

卞佳音，男，1982年生，安徽人，碩士，工程師。研究領(lǐng)域：電力電纜。

(編輯：阮 毅)

2013－08－02