中油電能公司6～110 kV 電纜線路運行現(xiàn)狀分析與治理改造

中油電能公司供電公司配電運維部

隨著對市容整齊美觀和供電安全可靠性的要求提高，城市供電逐漸以敷設(shè)于地下電纜線路來代替架空線路。電力交流電纜等級主要有10 kV、35 kV、110 kV、500 kV 等[1]。中油電能公司供電公司管轄6～110 kV 電纜線路756 條703.562 3 km，其中110 kV 電纜18 條17.649 3 km，35 kV 電纜150條115.784 km，6 kV電纜線路588 條570.129 km。2018 年35 kV 電纜線路共發(fā)生22 起故障，6 kV 電纜線路共發(fā)生89 起故障，給油田產(chǎn)能建設(shè)、居民生活造成了一定影響。近年來，國內(nèi)外電網(wǎng)大停電事故也時有發(fā)生，造成了巨大的經(jīng)濟損失和嚴(yán)重的社會影響[2]。為避免類似故障發(fā)生，供電公司對所管轄電纜運行狀況進行了分析，制定了應(yīng)對控制措施。

1 設(shè)備運行狀況分析

1.1 110 kV 電纜

2018 年發(fā)現(xiàn)和處理緊急缺陷3 項（東湖甲乙線和鐵人乙線），重大缺陷1 項（鐵人甲線）。所轄110 kV 電纜14 條為電纜溝敷設(shè)，4 條為電纜橋架敷設(shè)，存在隱患明細(xì)見表1。

目前，配電運維部對110 kV 電纜開展的試驗項目包括帶電檢測和停電試驗，其中帶電檢測有遠(yuǎn)紅外測溫、帶電局放檢測、絕緣老化測試等；停電試驗有絕緣電阻試驗和外護套絕緣電阻、交流耐壓試驗。有交叉互聯(lián)箱的線路需要將交叉互聯(lián)箱等附屬設(shè)備拆除，方可進行外護套絕緣電阻測試。

表1 110 kV 電纜線路隱患Tabl.1 Hidden dangers of 110 kV cable lines

1.2 35 kV 電纜

35 kV 以上電纜于2012 年進行專業(yè)化管理，劃歸中油電能供電公司配電運維部管轄。電纜運行年限情況見表2。所轄35 kV 線路115 條195 段，電纜溝敷設(shè)97 條，橋架64 條，直埋26 條，穿管8 條。2018 年發(fā)生電纜停電故障22 條29 處，故障類型統(tǒng)計見表3。本年度發(fā)現(xiàn)和處理緊急缺陷4 項，重大缺陷3 項、一般缺陷19 項。

表2 35 kV 電力電纜運行年限統(tǒng)計Tab.2 Statistics of operation life of 35 kV power cable

表3 35 kV 電力電纜故障類型統(tǒng)計Tab.3 Statistics of fault types of 35 kV power cable

從表3 可以看出，2018 年主網(wǎng)電纜故障次數(shù)明顯高于2017 年，主要原因為：

（1）電纜絕緣強度降低。電纜在惡劣環(huán)境下運行，絕緣強度會逐漸降低，并且可能集中在某段時期爆發(fā)。其原因主要有外力損傷、絕緣受潮、熱效應(yīng)作用、電纜本身老化、化學(xué)腐蝕等。從2018 年的故障分析來看，電纜絕緣強度降低主要包括以下幾方面：①相當(dāng)多的電纜故障都是外力損傷引起的，比如電纜敷設(shè)安裝時不規(guī)范施工容易造成機械損壞，有時損傷不嚴(yán)重，經(jīng)過幾個月甚至幾年才會導(dǎo)致?lián)p傷部位徹底擊穿形成故障；如中一線電纜外護套被電纜支架割傷，電纜銅屏蔽長時間對支架進行慢放電，導(dǎo)致絕緣擊穿。②電纜溝內(nèi)普遍存在積水，大慶地區(qū)屬于堿性土壤，對電纜外護套有一定腐蝕。③多次故障電壓沖擊和交流耐壓試驗對電纜絕緣部分造成損傷，使得電纜本體絕緣強度逐步減低，引發(fā)電纜事故；如在西四線5 次故障，中一線4 次故障，西廣線4 次故障。④電纜運行年限較長，部分超過18 年以上，接近電纜壽命臨界值(在目前國內(nèi)外電纜材料的技術(shù)水平下，交聯(lián)聚乙烯絕緣和聚烯烴絕緣這一類材料的熱壽命通常為20～40 年) 。⑤電纜交叉互聯(lián)箱等附屬設(shè)備安裝在電纜溝內(nèi)，積水沒過設(shè)備，使其失去降低屏蔽層感應(yīng)電壓的作用，接地環(huán)流增大加速了絕緣老化，導(dǎo)致電纜故障。

（2）電纜附件制作工藝不夠規(guī)范。高壓電纜目前大多為交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜，其配套的附件多為預(yù)制式，具有安裝簡便、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、電氣性能好、抗老化、防腐蝕、抗漏電等優(yōu)點[3]。但電纜附件是電纜線路中最薄弱的環(huán)節(jié)：①電纜附件制作工藝不良。②電纜附件安裝時環(huán)境惡劣（低溫、高濕、灰塵），安裝后放置在有積水、淤泥的溝內(nèi)，也是導(dǎo)致電纜附件頻繁發(fā)生故障的原因。③電纜熱縮頭運行年限超過15 年（國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：熱縮頭有效期＞30 年，未使用前，保質(zhì)期10 年；冷縮頭有效期＞20 年），其絕緣性能逐步下降，應(yīng)力材料老化，失去改善電場分布、降低金屬護層邊緣處電場強度的作用。

1.3 6 kV 電纜

配電運維部管轄6 kV 電纜線路588 條570.129 km，其中運行年限為5～10 年的有316條，10～15 年的有117 條，15 年以上的有155 條。2018 年6 kV 電纜線路89 起故障，故障統(tǒng)計見表4。

從表4 看出，2018 年6 kV 電纜故障高于2017年，電纜故障呈增長趨勢。

（1）電纜本體故障59 起，占故障總數(shù)的66%。6 kV 電纜長期低絕緣運行，電纜受潮、受熱，絕緣已老化，其絕緣電阻值普遍低于規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)值。造成的原因如下：①電纜敷設(shè)施工不規(guī)范，6 kV 電纜60%為直埋，多條堆積在一起，隨意用土填埋，散熱效果差，加上運行環(huán)境潮濕，金屬屏蔽層會腐蝕；電纜溝敷設(shè)也普遍存在多條電纜相互疊羅的現(xiàn)象，而且電纜溝內(nèi)支架破損嚴(yán)重。②野蠻拉拽電纜，敷設(shè)電纜時無視周圍環(huán)境野蠻拖拉，電纜因受拉力過大或彎曲過度導(dǎo)致絕緣介質(zhì)和電纜外護套損壞。③電纜受到多次沖擊會造成電纜絕緣不可逆性損傷，電纜絕緣性下降。

表4 6 kV 電纜故障類型統(tǒng)計Tab.4 Statistics of fault types of 6 kV cable

（2）電纜附件故障13 起，占故障總數(shù)的14.6%。目前電纜線路共計有電纜中間箱352 座、電纜開關(guān)箱98 座。2018 年電纜開關(guān)箱發(fā)生故障3起，電纜中間箱發(fā)生故障2 起，插件故障8 起。故障原因為：①電纜箱廠家受局內(nèi)采購體系限制，不能采購國內(nèi)知名廠家產(chǎn)品，現(xiàn)采購廠家只能生產(chǎn)箱體，內(nèi)附電纜配件外購。②采購附件質(zhì)量不過關(guān)，如分支手套、絕緣套管的收縮緊壓力不足，導(dǎo)致電纜附件的防水密封不良，使導(dǎo)體絕緣受潮而引發(fā)故障。

（3）外力破壞7 起，占故障總數(shù)的7.8%。主要是外來施工單位在施工過程中動用大型施工設(shè)備，造成電纜被挖斷。如東湖小區(qū)等綠化施工。

（4）用戶自管電纜故障10 起，占故障總數(shù)的11.2%。由于設(shè)備分界規(guī)定產(chǎn)權(quán)及運行維護歸用戶自管，但部分用戶無資質(zhì)、無能力，設(shè)備只是運行，從不進行檢修試驗，從而導(dǎo)致故障頻發(fā)。配電運維部無法進行強制約束，對配網(wǎng)的安全運行帶來重大隱患。

2 6～110 kV 電纜急需解決的問題

（1）電纜溝、預(yù)留池內(nèi)普遍有積水、淤泥等。敷設(shè)時電纜外護套有微小損傷，外界水分入侵，銅屏蔽腐蝕，而后主絕緣形成水樹枝、電樹枝放電，最終導(dǎo)致主絕緣擊穿。這是電纜線路運行的重大隱患。

（2）電纜溝內(nèi)支架、電纜橋架割傷電纜。電纜在運行時會產(chǎn)生舞動，溝內(nèi)鐵質(zhì)支架就會像小刀似地割傷外護套，銅屏蔽對支架慢放電，長時間導(dǎo)致電纜接地?fù)舸?018 年由此原因造成故障占故故障總數(shù)的48%。

（3）目前超過1 000 m 的電纜線路有10 條，對于較長的高壓電纜線路，工程上常采用金屬護套交叉互聯(lián)雙端接地的形式以限制感應(yīng)電流和感應(yīng)電壓[4]。共計44 臺交叉互聯(lián)箱均安裝在電纜溝內(nèi)，溝內(nèi)積水沒過設(shè)備，使其失去降低護層感應(yīng)電壓的作用，接地環(huán)流增大加速了主絕緣老化，導(dǎo)致電纜故障。

（4）電纜屬于隱蔽工程，完工后在電纜路徑上都要附上很厚的一層土，綠化部門都要在上面種植草木，巡視人員不能直觀查看電纜在溝內(nèi)的運行情況。

（5）電纜質(zhì)量存在缺陷。投產(chǎn)的電纜本體存在偏心、主絕緣及半導(dǎo)厚度不均、銅屏蔽薄且局部斷裂用透明膠布粘和、外護套薄且松動嚴(yán)重、電纜線芯有水等問題。纜芯是否圓整直接影響到鋼絲排列的均勻程度[5]。運維部所轄電纜90%由大慶慶子電纜廠或其他小廠家生產(chǎn)。未投產(chǎn)的電纜長時間放置室外，電纜本體進水，還要掛網(wǎng)運行，如喇六線電纜。

（6）電纜施工隊伍不專業(yè)。施工質(zhì)量差，施工不規(guī)范，如西四線，單芯電纜穿鐵管；偷工減料，電纜溝、池采用非承重蓋板，易斷裂，不能保護電纜反受其傷害；野蠻施工致使外護套劃傷。

（7）2011 年以前施工的電纜，都存在電纜預(yù)留池內(nèi)電纜預(yù)留過多，電纜多圈羅列壓在一起，電纜散熱不好，熱效應(yīng)作用加速了電纜老化。如中一線3 相電纜羅列9 圈，影響電纜散熱。龍南線電纜每相10 多圈，打開蓋板，電纜表面溫度高達50 ℃以上。

（8）電纜附件質(zhì)量不過關(guān)。電纜系統(tǒng)敷設(shè)距離長，不可見，敷設(shè)環(huán)境多變，電纜附件需要現(xiàn)場安裝[6]。主要問題是電纜頭絕緣套管松動，與電纜結(jié)合不緊密，這也是造成故障的原因。如目前正在使用的6 kV 電纜附件、油田產(chǎn)能單位投資的35 kV電纜，均采用國內(nèi)生產(chǎn)非品牌電纜附件，質(zhì)量很差。

（9）接地環(huán)流在線監(jiān)測系統(tǒng)90%已不能運行。2014 年安裝8 套，2016 年安裝15 套，故障燒損2 套，現(xiàn)運行接地環(huán)流裝置21 套，大部分不能運行。不能運行的原因包括：①原有設(shè)備制作粗糙，部分元件已損壞；②電子元件在溫差較大環(huán)境下大批量地?fù)p壞、老化；③數(shù)據(jù)傳輸功能失靈等。

（10）電纜試驗手段存在局限性。2017 年底引進的0.1 Hz 介損綜合測試儀只適合于35 kV 及以下電壓等級電纜，且試驗用無局放專用接線過短，較高的電纜終端桿塔試驗困難；該設(shè)備不能對110 kV電纜進行測試。購進的帶電局放測試設(shè)備精度不高，檢測局放信號功能弱。

（11）由于110 kV 電纜終端桿(鋼管塔) 塔翅長度3 m，電纜終端高度2 m，檢修人員走到檢修位置過程中將失去安全保護，存在嚴(yán)重的安全隱患，致使110 kV 電纜無法開展常規(guī)檢修。

（12）6 kV 電纜線路因電壓低，除受到環(huán)境影響外，還有大部分直埋敷設(shè)，且有多條同路徑直埋敷設(shè)，故障查找困難，特別是冬季開挖十分危險，易傷及其他電纜或施工人員。

3 電纜治理改造

為提高電纜正常運行水平，配電運維部對電纜進行治理改造：

（1）電纜改造。2018 年運維部對存在重大隱患的17 條電纜進行了改造，如星火出口電纜和登封出口電纜改造和南十九電纜改造。對存在重大缺陷的中六線全線更換鐵質(zhì)橋架（運維部自己施工自己安裝）。西四線切斷部分頻發(fā)故障的舊電纜更換為新電纜。友院線中二十分支電纜電源運行且為橡套電纜，2018 年9 月將該電纜進行更換，并在原友院線重新T 接，改造后與友院線形成雙電源，保證重要負(fù)荷供電。

（2）預(yù)留池改造。110 kV 電纜預(yù)留池深埋地下，且無觀察口，2018 年對鐵人甲乙線4 個預(yù)留池改造，將預(yù)留池抬高至地面。東湖甲乙線4 個預(yù)留池更換蓋板；在修建預(yù)留池的同時，對電纜支架都墊上了絕緣墊，防止再度割傷電纜外護套。

（3）接地極改造。在處理東湖甲乙線緊急缺陷時，發(fā)現(xiàn)溝內(nèi)接地箱及接地裝置已銹死，測試接地電阻超量程。重新安裝接地極，保證接地良好。

（4）電纜護層接地引下線的改造。電纜護層接地電流的變化是判斷電纜外護套是否破損的最直接手段。為加強接地電流的測試，2018 年開始加大對電纜護層接地線加長至桿塔接地位置的改造工作，以便于人工測試，目前改造25 條。

4 結(jié)束語

為了確保電纜線路平穩(wěn)運行，對管轄電纜進行有效性分析并采取預(yù)防措施是確保電纜可靠運行的有力手段。一是要做好電纜的檢測和日常維護，把可能發(fā)生的隱患消滅于萌芽狀態(tài)；二是加大電纜線路改造力度，更換絕緣電纜線路，確保電纜正常運行；三是引入新技術(shù)，提高電纜線路智能化；四是改進電纜安裝平臺，降低電纜在桿塔上固定的起吊高度，提升電纜安裝效率[7]。