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别一味指责电缆厂!谨记这些举措,有效防止电缆损坏事故!

陕西天马电缆2020-06-02 08:12:56

随着电网发展特别是城市电网的建设和发展,电力电缆的使用越来越多,电力电缆的安全运行更加重要,在分析历年电力电缆损坏事故的基础上,本文针对防止电缆绝缘击穿事故、防止电缆火灾、防止外力破坏、防止单芯电缆金属护层绝缘故障四类问题,从规划设计、基建施工、运行等环节提出48条反事故措施


1.防止电缆绝缘击穿事故

1.1 设计阶段应注意的问题

1.1.1  应按照全寿命周期管理的要求,根据线路输送容量、系统运行条件、电缆路径、敷设方式等合理选择电缆和附件结构型式。

电缆线路必须符合电力系统的输送容量,即所选用的电缆应具有满足系统需求的长期载流量。在确定电缆截面时,应充分考虑地区电网发展、负荷增长及周围运行环境等因素,同时结合造价的综合经济性进行选择,避免较短时期后电缆载流量即不能满足负荷增长需求,形成电网瓶颈;同时还要符合电缆全寿命管理要求,在其寿命期内发挥其最大作用,努力实现效益最大化。

结合电缆敷设路径,如在缆线密集区域,应重点考虑防火要求,选择相应阻燃等级的阻燃电缆,避免火灾发生;在人员密集或有防爆需要的场所宜采用复合套管式终端,避免瓷套式终端故障产生的飞溅物伤及行人。(公众号:输配电线路)

为了适应各种不同敷设环境要求,如直埋、排管以及隧道等,电缆的铠装层与外护套应选用相应的结构材料,如含化学腐蚀环境应采用铅套,易受水浸泡的电缆,应采用聚乙烯外护套,,以达到全寿命周期管理要求。

终端和接头应满足环境对其机械强度与密封性能的要求,户外终端还应具有足够的泄漏比距、抗电蚀和耐污闪性能,同时考虑地区污秽等级变化对设备适用性的要求。


1.1.2 应避免电缆通道邻近热力管线、腐蚀性介质的管道。

临近热力管线散发出的热量会造成电缆通道内温度升高,影响电缆线路的载流量,如果电缆线路长期运行在高温环境中,还会加速绝缘老化,缩短电缆的使用寿命。在设计阶段,应全面调查电缆通道周围管线情况,避免临近热力管线。

腐蚀性介质管道中的物质一旦泄漏到电缆通道内,会造成电缆腐蚀,即电缆外护套、铠装层、铅护套或铝护套的腐蚀。酸或碱性溶液、氯化物、有机物腐蚀物质等都会使电缆遭受腐蚀。

实际案例:

[案例1 2011年,某市热力管线泄漏,热水渗入电缆隧道。该隧道内有多路10kV、110kV在运电缆,当时隧道内环境温度超过60℃,远高于电缆正常运行温度,严重影响电网安全,电力公司被迫采取排水、通风降温、调整电网运行方式等应急措施。


[案例2] 2009年,某公司220kV电缆隧道在与热力管道的交叉距离不满足规程要求,导致电缆沟内温度不满足运行要求,将该交叉点井内温度与线路其他电缆井内温度进行对比,最大温差高达为21.4℃,负荷高峰时期电力公司不得不采取降温、负荷控制措施。


1.1.3  应加强电力电缆和电缆附件选型、订货、验收及投运的全过程管理,应优先选择具有良好运行业绩和成熟制造经验的制造商。

加强全过程管理,订货阶段应确保选择成熟产品,这也是加强电缆产品入网管理的有效手段,有助于从源头把住电缆产品的质量关。电缆及附件招投标时,必须进行严格的技术审查,同型号产品必须通过型式试验。验收环节应严格按照验收相关要求进行把关,确保电缆线路健康投运。电力电缆主要采取固体绝缘材料,运行过程中状态检测困难、维修代价很高,所以应杜绝家族性设备缺陷问题。如果制造工艺不成熟、质量控制不完备,电缆、附件极易存在可见或不可见缺陷,在后期运行过程中出现批量性问题。

实际案例:

[案例]2010年,某公司110kV电缆在施工期间发现制造质量问题,该批次约50km电缆全部退货,已发电线路的电缆和附件也全部更换,大大增加了工程周期、费用和电网运行风险。


1.1.4  同一受电端的双回或多回电缆线路宜选用不同制造商的电缆、附件。110(66)kV及以上电压等级电缆的GIS终端和油浸终端宜选择插拔式。

双路或多路电源电缆选用同制造商产品,将承担较大的批次性问题风险,同时一旦出现批次性质量问题,将大大延长事故抢修时间和供电恢复时间。选择不同制造商产品,即可防止电缆、附件批次性质量问题造成的全停风险。但采用不同制造商也带来安装、维护及备品备件管理上的不便,应结合工作情况酌情选择。

选择插拔式终端便于单独对电缆进行交流耐压试验,同时电缆仓的SF6气体或绝缘油的处理工作可以同步开展,利于缩短安装时间,利于抢修。

实际案例:

[案例]2005年,某公司9.6km长的220kV线路,在投运11个月后,接头连续发生击穿,后经检测判定为附件制造质量问题。18组接头全部更换,抢修工区历时半年,在此期间一座220kV变电站单电源。


1.1.5  10kV及以上电力电缆应采用干法化学交联的生产工艺,110kV及以上电力电缆应采用悬链或立塔式工艺。

该条与国家电网公司招标技术条件保持一致。干法化学交联形成的交联聚乙烯材料电气性能优良,目前制品额定电压等级已达500kV,而辐照交联和硅烷化学交联法一般仅用于低压电缆。


1.1.6  运行在潮湿或浸水环境中的110(66)kV及以上电压等级的电缆应有纵向阻水功能,电缆附件应密封防潮;35kV及以下电压等级电缆附件的密封防潮性能应能满足长期运行需要。

水害对于电力电缆的安全稳定运行影响很大。针对固体绝缘电缆,一旦水分进入电缆绝缘表面或导体表面,都会使绝缘在比产生电树低得多的电场强度下引发水树,并逐步向绝缘内部延伸,导致绝缘加速老化,直至击穿。针对油浸纸绝缘电缆,一旦水分进入其中,其电气性能将显著降低,绝缘电阻下降,击穿场强下降,介质损耗角正切增大;水分的存在,可以使油浸纸绝缘电缆中的铜导体对电缆油的催化活性提高,从而加快绝缘油老化过程的氧化反应。尤其针对直埋线路,如果电缆附件密封性能不符合要求,易造成附件进水,进而导致事故的发生。


1.1.7  电缆主绝缘、单芯电缆的金属屏蔽层、金属护层应有可靠的过电压保护措施。统包型电缆的金属屏蔽层、金属护层应两端直接接地。

可靠的过电压保护措施可以防止故障情况下金属护层上产生的过电压,造成电缆损坏或危及人身安全。护层绝缘可起到过电压保护作用,同时对金属护套是良好的防腐蚀层,因为非接地点的金属护套有感应电压时,当护层绝缘不良时,会引起交流腐蚀。大长度10、35kV单芯电缆也应考虑采取过电压保护措施。

统包型电缆如果三相电流平衡时,则在金属护套中不会产生感应电动势,也没有感应电流,应将金属屏蔽层、金属护层两端直接接地。


1.1.8  合理安排电缆段长,尽量减少电缆接头的数量,严禁在变电站电缆夹层、桥架和竖井等缆线密集区域布置电力电缆接头。

电缆接头是电缆绝缘的薄弱环节,据统计因电缆头故障而导致的电缆火灾、爆炸事故占电缆事故总量的70%左右。由于电缆接头处于电缆沟内,不易巡检,因此应尽量避免电缆接头敷设在变电站夹层等缆线密集区,防止一路接头故障波及其他电缆,造成事故的扩大。

实际案例:

[案例]2006年,某公司一路220kV电缆跳闸,1h后相同隧道内66kV电缆相间短路跳闸,1.5h后发现电缆隧道内起火冒烟。隧道内缆线燃烧近4h,共烧毁220kV电缆5路、66kV电缆3路,经过分析,判断事故直接原因为高压电缆接头安装质量问题,运行一段时间后绝缘强度降低,导致故障。



1.2 基建阶段应注意的问题

1.2.1  对220kV及以上电压等级电缆、110(66)kV及以下电压等级重要线路的电缆,应进行监造和工厂验收。

电缆各部分的原材料质量、生产工艺的控制等因素将直接影响电缆的质量。原材料的质量不良、工装设备缺陷、生产工艺控制不当等都会给电缆长期运行埋下致命隐患。进行监造和工厂验收,可确保电缆线路生产环节可控、在控,确保电缆出厂时处于健康状态,避免电缆进入安装或运行环节后出现问题。

[案例]2001年,某市一路110kV电缆线路GIS终端爆炸,直接击穿点位于应力锥部位,经解体检测认定该终端核心元件存在制造缺陷,随后该批次产品全部进行了更换。


1.2.2  应严格进行到货验收,并开展到货检测。

结合电缆及附件的生产、安装、运行和试验经验,对与电缆及附件长期运行性能密切相关的结构尺寸、电气、物理等关键性能应进行到货验收及检测,尽可能杜绝不合格品进入安装环节、投入运行。

实际案例:

[案例]2008年以来,某公司根据国家标准、行业标准、订货技术条件,对10kV及以下电缆开展到货质量检测,两年内交联电缆检测不合格率从开始阶段的12.5%降到了1%,杜绝了导体直流电阻率超标、绝缘中存在杂质、阻燃性能不合格等问题产品投入运行。


1.2.3  在电缆运输过程中,应防止电缆受到碰撞、挤压等导致的机械损伤。电缆敷设过程中应严格控制牵引力、侧压力和弯曲半径。

应用电缆盘搬运和储放电缆,不允许电缆盘平放,避免电缆挤压变形或松开。电缆盘应有牢固的封板,在运输车上必须可靠固定,防止电缆盘移位、滚动及相互碰撞或翻到。

电缆敷设过程中应严格控制牵引力,避免导体、护套或绝缘变形、损坏;应控制侧压力,避免电缆在敷设通道转弯处被挤伤。电缆弯曲时,电缆外侧被拉伸,内侧被挤压,由于电缆材料和结构特性的原因,电缆承受弯曲有一定的限度,过度的弯曲将造成绝缘层和护套的损伤,甚至使该段电缆完全破坏。因此,在电缆敷设过程中,应根据电缆绝缘材料和护层结构不同,严格控制弯曲半径。

实际案例:

[案例1]2008年,某抽水蓄能电站500kV电缆挤压变形,经分析主要原因是,电缆盘超高,运输过程将电缆盘平放,导致电缆挤压变形。


[案例2]2008年,某变电站运行中站用变压器低压电缆绝缘击穿,经分析,主要原因为电缆转弯处局部绝缘层因挤压、摩擦导致严重损伤。


1.2.4  施工期间应做好电缆和电缆附件的防潮、防尘、防外力损伤措施。在现场安装高压电缆附件之前,其组装部件应试装配。安装现场的温度、湿度和清洁度应符合安装工艺要求,严禁在雨、雾、风沙等有严重污染的环境中安装电缆附件。

严格控制施工环境,避免影响施工质量,留下事故隐患。采取防潮、防尘、防外力损伤措施,主要为避免施工过程中绝缘部件污染或损伤,导致绝缘性能降低。高压电缆附件安装应有可靠的防尘措施,在室外作业,要搭建防尘棚,施工人员宜穿防尘服;在湿度较大的环境中,应进行空气调节,施工现场应保持通风。

安装前的试装配避免因部件不全、不匹配、不合格等造成的窝工或损失。

实际案例:

[案例]2002年,某110kV电缆在交接试验中发生户外终端击穿。经分析认定为施工期间环境控制措施不当所导致。附件组装期间气温在零下,同时有4~5级大风和扬尘,施工现场未采取有效防护措施,导致绝缘件被污染。


1.2.5  应检测电缆金属护层接地电阻、端子接触电阻,必须满足设计要求和相关技术规范要求。

当电缆发生故障时,电缆金属护套、接地系统会流经故障电流,接触电阻过大可能导致触点烧毁,甚至导致次生故障。单芯电缆正常运行过程中,金属护层接地回路中往往有感应电流,如接触电阻过高会造成发热缺陷,甚至故障。


1.2.6  金属护层采取交叉互联方式时,应逐相进行导通测试,确保连接方式正确。金属护层对地绝缘电阻应试验合格,过电压限制元件在安装前应检测合格。(微信号:shudianxianlu)

采用交叉互联系统目的在于降低电缆运行时金属护套产生的感应电压,如果交叉互联系统接线方式错误,将使系统失效,进行交叉互联系统逐相导通测试,主要为防止安装错误引发事故。

测量线路绝缘电阻是检查电缆线路绝缘状况最简便的方法。

实际案例:

[案例1]2002年,某110kV线路接地系统电流异常,拆检发现接地系统施工错误,同一交叉互联段的两个互联箱内金属连扳接线方式相反,导致交叉互联混乱,感应电流很大。


[案例2]2007年,某110kV电缆线路接地电流异常,经使用万用表对2个交叉互联箱内6条交叉互联线进行导通测试,发现1号接头互联线的B相线芯与屏蔽线相互导通、2号接头互联线的C相屏蔽线与箱体导通。


[案例3]2008年,某电缆护套环流测量中发现,该段线路中金属护套环流最大值高达224A,已达到电缆负荷电流的95%,经过对环流测量值、电气回路的分析及环流计算软件的验证,确定了导致本次环流异常的根本原因:2号接头井C相引出同轴电缆的线芯与护套接反,导致C相电源侧与负荷侧反接,破坏了正常的交叉互联系统电气接线。



1.3  运行阶段应注意的问题

1.3.1 运行部门应加强电缆线路负荷和温度的检(监)测,防止过负荷运行,多条并联的电缆应分别进行测量。巡视过程中应检测电缆附件、接地系统等的关键接点的温度。

电缆运行温度与负荷密切相关,但仅仅检查负荷并不能保证电缆不过热,所以必须检查电缆表面实际温度,以确定电缆有无过热现象。线路的额定载流量和环境温度密切相关,测负荷时应测量最高环境温度。

多条并联的电缆应分别进行测量,因为多条电缆并列运行时会出现负荷分配严重不均的现象,总负荷未超限,但其中一条可能因负荷分布不均已过载。

电缆线路原则上不允许过负荷,过负荷将缩短电缆的使用寿命,造成导体接点的损坏,或是造成终端外部接点的损坏,或是导致电缆绝缘过热,进而造成固体绝缘变形,降低绝缘水平,加速绝缘老化;过负荷还可能会使金属铅护套发生龟裂现象,使电缆终端和接头外保护盒胀裂(因为灌注在盒内的沥青绝缘胶受热膨胀所致)。

电缆附件、接地系统的关键接点在长期负荷和故障电流的影响下,发生问题概率较大。在线路发生故障时,接点处流过故障电流,更会烧断接点,因此在不停电条件下测量接点温度,是检查接点状况的有效措施。

实际案例:

[案例]2001年,某公司发现一220kV电缆线路终端头局部发热不均,经停电拆检发现套管底部的硅油内已有黑色沉淀物。经过处理有效地避免了一次运行故障。


1.3.2  严禁金属护层不接地运行。应严格按照运行规程巡检接地端子、过电压限制元件,发现问题应及时处理。

统包电缆线路的金属屏蔽和铠装应在电缆线路两端直接接地,电缆具有塑料内衬层或隔离套时,金属屏蔽层和铠装层应分别引出接地线,且两者之间宜采取绝缘措施。单芯电缆金属屏蔽(金属套)在线路上至少有一点直接接地,任一点非直接接地处的正常感应电压应符合:采取能防止人员任意接触金属屏蔽(金属套)的安全措施时,在满载情况下不得大于300V;未采取能防止人员任意接触金属屏蔽(金属套)的安全措施时,在满载情况下不得大于50V。


1.3.3  运行部门应开展电缆线路状态评价,对异常状态和严重状态的电缆线路应及时检修。

开展电缆线路状态评价,可及时反映出设备性能参量的优劣情况,得到设备当前各种技术性能综合评价结果。电缆线路的状态参量以查阅资料、带电检测、巡视检查和在线监测等方式获取。对于自身存在缺陷和隐患的电缆线路,应加强跟踪监视,增加带电检测频次,及时掌握隐患和缺陷的发展状况,采取有效的防范措施。有条件时可对重要电缆线路开展接地电流、电缆表面温度和局部放电等项目的状态监测。

异常状态指设备的一个或几个特征状态参量超过标准限值,并且几个一般状态参量明显异常,已影响设备的性能指标或可能发展成重大异常状态,设备仍能继续运行。严重状态指设备的一个或几个状态参量严重超出标准或严重异常,设备只能短期运行或立即停运。否则,随时可能造成设备损坏、人身伤亡、大面积停电、火灾等事故,因此针对异常状态和严重状态的电缆线路应及时检修。



2.防止电缆火灾

2.1  设计基建阶段应注意的问题

2.1.1  电缆线路的防火设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时验收,防火设施未验收合格的电缆线路不得投入运行。

电缆防火工作必须抓好设计、制造、安装、运行、维护、检修各个环节的全过程管理,要严格施工工艺、合理选择防火材料以及落实各项防火措施。要求新建、扩建电力工程的电缆选择与敷设以及防火措施应按有关规范和规程进行设计,并加强施工质量监督及竣工验收,确保各项电缆防火措施落实到位,并与主体工程同时投产。


2.1.2  同一通道内不同电压等级的电缆,应按照电压等级的高低从下向上排列,分层敷设在电缆支架上。

考虑防火因素,将高低压电缆分层布置,意在减小低压电缆故障时对高压电缆的影响;考虑外力破坏因素,将电压等级较低的电缆敷设于隧道上层支架,降低电缆通道遭受外力破坏时,其影响高压电缆的概率。


2.1.3  采用排管、电缆沟、隧道、桥梁及桥架敷设的阻燃电缆,其成束阻燃性能应不低于C级。与电力电缆同通道敷设的低压电缆、非阻燃通信光缆等应穿入阻燃管,或采取其他防火隔离措施。

重视电缆敷设,严格遵照有关消防规范、规程和设计图纸要求施工,做到布线整齐。高压电缆、低压电缆和控制电缆应按规定分层布置,并采取必要的隔离措施,以防止低压电缆、控制电缆出现问题导致其他缆线故障,从而扩大事故。

一些事故暴露出电缆防火方面存在的问题以及所导致的严重后果,例如电缆布置混乱,没有分层布置且没有采取分层阻燃、分段阻燃、涂刷防火涂料或安装防火槽盒等措施,导致电缆着火事故的扩大,烧损重要电缆,扩大了事故损失。

实际案例:

[案例]2006年,某市火灾导致某隧道内六路高压电缆烧毁,导致隧道火灾蔓延的原因是高压电缆选用PE护套,由于没有阻燃性能,导致火灾蔓延,损失扩大。


2.1.4  中性点非有效接地系统中,缆线密集区域的电缆应采取防火隔离措施。

中性点非有效接地系统通常指中性点不接地、谐振接地、经低电阻接地、经高电阻接地,该类系统中的电缆在单相接地故障后继续运行的过程中,电弧可能危害临近电缆,造成事故的进一步扩大。

实际案例:

[案例]2006年,某公司一路消弧线圈接地系统中的35kV电缆发生单相接地故障,在坚持运行过程中,电弧烧伤临近的多路10、110kV电缆和通信光缆,导致一座高层建筑停电、一座110kV变电站丧失一路电源。


2.1.5  非直埋电缆接头的最外层应包覆阻燃材料,充油电缆接头及敷设密集的中压电缆的接头应用耐火防爆槽盒封闭。

电缆附件是电缆线路绝缘的薄弱环节,必须严格控制制作材料和工艺质量。由于电缆接头处于电缆通道内,不易监视,因此,应加强对电缆接头的施工工艺控制,必要时采用耐火防爆槽盒将其封闭。


2.1.6  在电缆通道内敷设电缆需经运行部门许可。施工过程中产生的电缆孔洞应加装防火封堵,受损的防火设施应及时恢复,并由运行部门验收。

采用封、堵、隔的办法进行电缆防火,目的是要保证单根电缆着火时不延燃或少延燃,避免事故损失扩大。需封堵的部位必须采用合格的不燃或阻燃材料封堵。由于施工或材料老化造成原有防火墙或封堵失效时,应及时修复。另外,电缆着火时会产生大量有毒烟气,特别是普通塑料电缆着火后产生氯化氢气体,气体会通过缝隙、孔洞弥漫到电气装置室内,在电气设备上形成了一层稀盐酸的导电膜,从而严重降低了设备、元件和接线回路的绝缘,造成了对电气设备的二次危害。


2.1.7  隧道及竖井中的电缆应采取防火隔离、分段阻燃措施。

电缆的防火隔离措施,能有效避免事故扩大。电缆进出电缆通道处、电缆隧道内、竖井中应设置防火分隔。

实际案例:

[案例]2011年,某电厂竖井中电缆发生短路,电弧引燃电缆。由于部分电缆桥架及竖井隔断、穿墙孔洞封堵施工封堵不良且未按设计要求施工,未能有效阻断火势蔓延,造成事故扩大,导致一台机组停运和数百万元的经济损失。



2.2  运行阶段应注意的问题

2.2.1  电缆密集区域的在役接头应加装防火槽盒或采取其他防火隔离措施。变电站夹层内在役接头应逐步移出,电力电缆切改或故障抢修时,应将接头布置在站外的电缆通道内。

电缆接头故障是电缆线路故障的主要原因,因此在以上防火重点区域不允许新增接头;对现有的接头在短期内应采取防火隔离等控制措施,最终应逐步移出。

实际案例:

[案例]某电厂室外电缆沟中一台循环水泵电缆中间接头发生爆破,损伤和引燃周围其他循环水泵的动力和控制电缆,造成了正在运行的5台循环水泵中的4台泵跳闸,导致2台汽轮发电机组由于真空低而被迫停机。


2.2.2  运行部门应保持电缆通道、夹层整洁、畅通,消除各类火灾隐患,通道沿线及其内部不得积存易燃、易爆物。

电缆通道、夹层整洁畅通可便于开展运维检修工作,同时不留火灾隐患,避免易燃易爆物引发火灾,造成事故。


2.2.3  电缆通道临近易燃或腐蚀性介质的存储容器、输送管道时,应加强监视,防止其渗漏进入电缆通道,进而损害电缆或导致火灾。

多城市曾发生燃气、油气等渗漏进入电缆通道,并发生爆炸的事件,有必要对重点区域采取监测、防范措施。

实际案例:

[案例]某城市隧道发生爆炸事故,隧道内电缆全部烧毁,爆炸起火原因为临近隧道的天然气管道发生泄漏进入电缆隧道,在放电火花或外界火源的诱发下发生爆炸起火。


2.2.4  在电缆通道、夹层内使用的临时电源应满足绝缘、防火、防潮要求。工作人员撤离时应立即断开电源。

避免临时电源引发火灾事故。

实际案例:

[案例]2000年,某市一电力隧道内施工用低压电缆的相线与在运110kV电缆外皮短路,长时间打火,将110kV电缆A相外护层及铝护套烧穿。经查根本原因是由于施工人员未采用带统包绝缘的低压电缆,而且未安装熔丝和漏电保安器。


2.2.5  在电缆通道、夹层内动火作业应办理动火工作票,并采取可靠的防火措施。

电缆沟、夹层均属于密闭空间,为确保密闭空间作业人身和设备安全,在进行动火作业前应办理动火工作票,并有可靠的防火措施,避免措施不当引发火灾事故。


2.2.6  变电站夹层宜安装温度、烟气监视报警器,重要的电缆隧道应安装温度在线监测装置,并应定期传动、检测,确保动作可靠、信号准确。

运行人员在周期巡视中才能了解到变电站夹层以及隧道内情况,对于巡视周期内的情况一无所知。为了预防电缆火灾事故,可在隧道、夹层加装温度探测、温度在线监测和感烟报警系统。温度在线监测系统可实时探测隧道和夹层环境温度,发现异常立刻报警,烟感报警系统可即时发现火情,避免事故扩大。

针对监测系统,要确保数据准确,需及早发现在线监测装置缺陷,以免由于系统误报、不报等问题给生产运行工作带来压力。


2.2.7  严格按照运行规程规定对电缆夹层、通道进行巡检,并检测电缆和接头运行温度。

电缆的防火工作,不但要在设计、安装过程中落实好各项措施,还要加强电缆的生产管理,建立健全电缆维护、检查等各项规章制度,要按期对电缆进行测试和红外测温,发现问题及时处理。

实际案例:

[案例1]2000年,某公司电缆运行人员发现一220kV交联电缆A相终端头套管局部发热,经停电解体检查,发现应力锥存在放电痕迹。


[案例2]2006年,某公司运行人员检测某线路C相终端出线端子,经红外测温发现温度异常,停电后对松动触点进行紧固,避免了一起故障。


3.防止外力破坏

3.1  设计基建阶段应注意的问题

3.1.1  同一负载的双路或多路电缆,不宜布置在相邻位置。

降低一次外力造成多路电缆受损的概率,降低中断供电的可能性。


[案例]某变电站三路110kV外电源同沟敷设,2002年夏,附近一建筑施工单位打侧向锚定孔时,钻头一次破坏两路电缆,造成部分用户停电。


3.1.2  电缆通道及直埋电缆线路工程应严格按照相关标准和设计要求施工,并同步进行竣工测绘,非开挖工艺的电缆通道应进行三维测绘。应在投运前向运行部门提交竣工资料和图纸。

电缆线路是隐蔽工程,竣工资料及图纸是电缆设备最为重要的基础信息来源,对电缆运行及检修工作起指导性的作用。此外,由于电缆通道和直埋线路施工的实际线路与设计图纸可能有偏差或变更,为准确的反映通道和直埋电缆的实际敷设路径,便于电缆及通道的运维、检修,必须绘制竣工图纸。

非开挖工艺是在不开挖地表的条件下完成通道建设的一种方法,为确保日后通道安全运行,必须对通道进行三维测绘,掌握通道的走向、高程等信息。


[案例]2009年,某110kV电缆事故抢修,因图纸有误,按照所示位置和深度一直找不到顶管位置,无法确认电力设施受外力破坏的损伤程度,最后只能采取其他的检修方案,近一个月才修复完毕。 


3.1.3  直埋电缆沿线、水底电缆应装设永久标识。

直埋电缆及水底电缆易发生外力破坏事故,设置永久标识,起到警示和告知的作用,减少外力事故的发生;同时,便于运行人员开展巡视工作。


3.1.4  电缆终端场站、隧道出入口、重要区域的工井井盖应有安防措施,并宜加装在线监控装置。户外金属电缆支架、电缆固定金具等应使用防盗螺栓。

为避免通道资源被随意占用、电线电缆发生偷盗或人为破坏,应做好出入设备区的技术防范措施,确保电力电缆安全稳定运行。通过采用出入口在线监控装置,不但可以起到非法进入报警功能,还可以实现出入设备区的有效管控,杜绝违章施工现象以及设备破坏事件的发生。在户外地区,针对易被偷盗的部件,应采用防盗螺栓,避免支架、固定金具被盗后,影响电缆的安全稳定运行。


[案例]某公司2006年电力隧道内盗窃案件多达10余起,2007~2009年完善安防措施后,盗窃事件得到遏制,同时作业人员的出入也实现了可控在控。



3.2  运行阶段应注意的问题

3.2.1  电缆路径上应设立明显的警示标志,对可能发生外力破坏的区段应加强监视,并采取可靠的防护措施。

电缆线路作为隐蔽设备,易被外力破坏,设置警示标志可以在一定程度上避免外力破坏。运行单位应及时了解和掌握电缆线路通道周边的施工情况,查看电缆线路路面上是否有人施工,有无挖掘痕迹,全面掌控路面施工状态;对于在电缆线路保护范围内的危险施工行为,运行人员应立即进行制止。


[案例1]2005年,某施工单位进行写字楼施工时,在现场没有进行管线调查和挖探,直接在某35kV电缆线路路径上向地下打钢管支撑,其中一根钢管直接打在电缆本体上,电缆绝缘被破坏而发生击穿。


[案例2]2005年,某变电站西出线电力隧道工程项目部进场开始施工,在变电站墙外西南角打降水井,在打第二口降水井至1.5m深时发现降水井内有气泡冒出,后立即停止施工。开挖事故点发现,此处地下直埋敷设的35kV某电缆线路被降水打眼机器破坏,有两相被破坏。


3.2.2  工井正下方的电缆,宜采取防止坠落物体打击的保护措施。

工井作为人员进出电缆通道的唯一途径,也有可能成为重物等危险物进入隧道的途径,对井口下电缆应加装刚性保护,一旦有重物跌落井口内,不会对电缆造成损伤。


[案例]2002年,某110kV电缆安装工作已完成,但在井下尚未安装电缆保护凳。在人员撤离过程中,一根钢钎从井口坠落,扎伤电缆。施工方被迫延误送电,局部更换电缆、制作接头。


3.2.3  应监视电缆通道结构、周围土层和临近建筑物等的稳定性,发现异常应及时采取防护措施。

电缆通道是电缆敷设的重要路径,一旦通道发生事故,通道内的电缆均会遭受不同程度的损伤,电缆及通道抢修工作将十分困难,同时将会对周边区域供电带来严重影响。电缆通道周围土层、临近建筑的稳定性都会对电缆通道的结构带来影响,通过对其进行监视,可以提前发现电缆通道潜在的隐患,通过提早采取必要措施,避免严重事故的发生。


[案例1]2005年,某隧道因周围自来水泄漏造成塌方,砸伤多路10kV电缆。在抢修过程中造成附近高层建筑、居民小区长时间停电。


[案例2]2008年,某公司电缆运行人员巡视发现,某地铁盾构施工路段突然发生十几米的道路下陷,导致该路段敷设的3路110kV电缆线路基础下陷,6根110kV电缆承受上方土方压力,该公司立即组织进行抢修。


3.2.4  敷设于公用通道中的电缆应制定专项管理措施。

随着城市化建设的不断发展,公用通道逐步被应用于城市地下管线的综合走廊。公用通道中,往往同时运行着电力、热力、上下水等市政管线,必须避免在其他管线正常状态和发生渗漏等异常时危及电缆安全运行,同时还需防止由于电缆正常运行和故障时的电磁场、热效应、电动力等危及其他管线,进而造成次生事故。因此,敷设于公用通道中的电缆,应有专项管理措施。


3.2.5  应及时清理退运的报废缆线,对盗窃易发地区的电缆设施应加强巡视。

电缆通道内的退运、报废缆线经常是盗窃目标,同时在盗窃过程中窃贼可能破坏在运电缆或支架、地线等辅助设置。所以必须及时清理退运报废线缆。


[案例]2001年,某市电力隧道内一路数千米长退运10kV油纸电缆被盗,盗窃人员为便于运输将电缆就地剥开,仅拿走芯线,隧道内堆积大量油浸绝缘纸,造成严重火灾隐患。



4. 防止单芯电缆金属护层绝缘故障

4.1  设计基建阶段应注意的问题

4.1.1  电缆通道、夹层及管孔等应满足电缆弯曲半径的要求,110(66)kV及以上电缆的支架应满足电缆蛇形敷设的要求。电缆应严格按照设计要求进行敷设、固定。

由于电缆材料和结构特性的原因,电缆承受弯曲有一定的限度,过度的弯曲将造成绝缘层和护套的损伤,因此作为电缆线路敷设的通道,无论隧道、夹层以及管井等,结构本体的转弯半径都应不小于电缆线路的转弯半径,确保电缆不受损伤。

电力电缆在运行状态下因负载和环境温度变化引起导体和绝缘热胀冷缩,产生机械应力,所以在隧道中敷设高压电缆时采用蛇形敷设,电缆支架横档长度、强度及电缆布置都应满足电缆蛇形敷设要求。

电缆固定的作用在于把电缆因热胀冷缩产生的蠕动量、机械应力进行分散,避免电缆、接头受到机械损伤。


[案例]2003年,某公司一路运行中110kV电缆本体击穿,原因是通道拐弯处的电缆固定方式不当,电缆在较高负荷时蠕动伸长,挤压角钢制电缆支架,电缆护层、绝缘受损,导致故障。


4.1.2  电缆支架、固定金具、排管的机械强度应符合设计和长期安全运行的要求,且无尖锐棱角。

电缆支架应具备足够的机械强度和耐腐蚀性能,避免由于支架老化、锈蚀导致电缆发生故障。电缆固定金具以及接头托架也应具备足够的机械强度和耐腐蚀性能,避免金具失效导致电缆、接头移位和故障。排管应具备一定的机械强度及耐久性,具备承受一定抗外力破坏的能力。


4.1.3  应对完整的金属护层接地系统进行交接试验,包括电缆外护套、同轴电缆、接地电缆、接地箱、互联箱等。交叉互联系统导体对地绝缘强度应不低于电缆外护套的绝缘水平。

高压电缆护层绝缘必须完整良好才能保证电缆稳定运行,如果外护套破损,电缆线路将形成多点接地,金属护套上将产生环流,并可能导致故障。对金属护层接地系统进行交接试验,能够提早发现接地系统中存在的问题,避免接地系统绝缘缺陷以及施工缺陷引发事故。


[案例1]2010年,某公司试验发现某220kV电缆接头交叉互联线短路,后经检查判定为错误施工所致。


[案例2]2003年,试验发现某厂商提供的接头铜壳内部短路,造成绝缘接头两侧金属护层导通,交叉互联混乱。



4.2  运行阶段应注意的问题

4.2.1  应监视重载和重要电缆线路因运行温度变化产生的蠕变,出现异常应及时处理。

电缆蠕动后极易与支架等部件紧密接触,长期受力下可损伤电力电缆,进而引发事故。因此,应重点监视重载线路的蠕动情况,发现异常及时采取措施,避免电缆受损。


4.2.2  应严格按照试验规程对电缆金属护层的接地系统开展运行状态检测、试验。

接地系统是电缆系统中较为薄弱和缺陷易发环节,经验表明,一般在电缆线路的交叉互联系统出现缺陷时,电缆护套接地电流将较明显变化,在日常运行工作中应给予重点关注。目前电缆金属护套接地系统常采用的试验方法主要有在线测接地电流、红外测温以及停电开展外护套直流耐压、测试护层保护器绝缘电阻等。


[案例1]某110kV电缆线路自变电站第一个交叉互联段的接地电流异常,最大值达到124A,而负荷为190A,接地电流与负荷比超过50%,按照国家电网公司状态检修试验规程要求需要停电处理和查明原因。经过故障测寻,共发现故障点9处,其中外护套缺陷7处,交叉互联线缺陷2处。


[案例2]由于南方地区属于白蚁高发区,并且电缆运行中温暖、潮湿、阴暗的环境也为白蚁提供了最适宜的生活条件,所以电缆外护套受白蚁蛀蚀的问题也相当严重。2006年,某地区发现多路电缆外护套、铜屏蔽被白蚁蛀蚀,严重影响了电缆的安全稳定运行。 


4.2.3  应严格按试验规程规定检测金属护层接地电流、接地线连接点温度,发现异常应及时处理。

通过测试金属护层接地电流,可以发现接地电流不平衡现象,进而判断接地系统缺陷。常用的检测方式是直接使用钳形电流表直接测量外护层接地线电流值,根据电缆负载情况,以及历次检测数据、相间数据的对比判断外护层绝缘情况。目前,部分公司也采用了在线监测的手段,可以实时掌握接地电流数据。

在电缆接地系统失效的情况下,金属护套将会产生较高的感应电压,在感应电压作用下金属护套可能对临近金属放电,最终引起电缆主绝缘发生击穿。接地线连接点温度异常也往往说明线路接地系统存在问题,需要及时解决。


[案例]2001年,某110kV电缆C相终端温度高达110℃,当时负荷电流为550A。A、B相终端温度约为45℃,环境温度为27℃左右。同时C相电缆本体的温度略高于A、B相。A、B、C相终端接地线中电流远大于30A,有很明显的发热。经停电检查,发现接地系统连接出错。


4.2.4  电缆线路发生运行故障后,应检查接地系统是否受损,发现问题应及时修复。

电缆线路发生故障时,过电压和接地电流可能损坏电缆外护套、过电压保护装置等,所以在查线过程中应仔细检查接地系统,必要时还应进行耐压试验,避免电缆带缺陷投运后发生次生故障。


[案例]2010年,某公司一路220kV线路故障造成电缆多处护层保护器击穿,抢修人员全部进行了更换,同时对整个交叉互联系统进行了耐压试验。


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