呂紅志 王洪陽(yáng) 詹偉 何俊杰 鄒貽超

【摘 要】四川風(fēng)電場(chǎng)陸續(xù)投產(chǎn)，風(fēng)機(jī)箱變高壓側(cè)出線電纜由于施工質(zhì)量造成的電纜頭爆炸短路、村民耕地、修路挖斷造成緊急停運(yùn)等事故，給電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來較大隱患。文中主要針對(duì)德昌風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)一至五期工程建設(shè)中未能有效的對(duì)施工單位在高壓電纜選型、運(yùn)輸、臨時(shí)存儲(chǔ)、電纜頭制作等環(huán)節(jié)實(shí)施監(jiān)管而為后期運(yùn)行維護(hù)帶來嚴(yán)重困難的問題進(jìn)行探討。最后，提出了施工期間更為科學(xué)有效的管理措施與監(jiān)管辦法。

【關(guān)鍵詞】導(dǎo)電線芯；絕緣介質(zhì)；電纜屏蔽；電纜護(hù)層；電纜安裝與施工

一、高壓電力電纜結(jié)構(gòu)

要全面地分析電纜發(fā)生故障的原因并準(zhǔn)確地找到故障點(diǎn)，我們需要了解電纜的結(jié)構(gòu)型式，掌握電纜各組成部分材料的選擇，并認(rèn)識(shí)各組成部分在電纜中的用途。

（一）電纜基本結(jié)構(gòu)

所有的高壓電纜的結(jié)構(gòu)基本一樣，均是由電纜保護(hù)層、屏蔽層、絕緣介質(zhì)層及電纜芯四個(gè)部分構(gòu)成。

1.導(dǎo)電線芯。

作為傳遞電流的工具，電力電纜導(dǎo)線會(huì)存在一定的損耗，損耗的大小由導(dǎo)體的導(dǎo)電系數(shù)及截面積來決定。目前主要應(yīng)用的材料為銅、鋁，銅易焊接、導(dǎo)電性能強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度也較高，是當(dāng)前采用最為廣泛的電纜芯材料，鋁的導(dǎo)電系數(shù)比銅要低一些，但鋁資源豐富、價(jià)格低、質(zhì)量小、加工方便等優(yōu)點(diǎn)。多用于長(zhǎng)距離傳輸，如架空線路等。

2.絕緣介質(zhì)層。

電纜絕緣介質(zhì)層最主要的作用是保證導(dǎo)電線芯對(duì)電纜各層間的絕緣，同時(shí)還起到保護(hù)電纜線芯免受機(jī)械、電場(chǎng)等外部環(huán)境的傷害。

3.電纜屏蔽層。

電壓電力電纜的線芯一般由多根導(dǎo)線絞合而成，這在線芯表面與絕緣層間就容易形成較多的間隙。由于間隙的存在，對(duì)電纜的性能影響極大，可降低電纜的游離特性和擊穿強(qiáng)度等。因此，在電纜絕緣層的內(nèi)側(cè)和外側(cè)均設(shè)備了屏蔽層，把間隙屏蔽在電場(chǎng)之外。通過采用一些半導(dǎo)體的導(dǎo)電材料使得電纜中的電場(chǎng)更加均勻。在電纜進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)及投入系統(tǒng)運(yùn)行前，電纜兩側(cè)的屏蔽層必須可靠接地，防止電纜對(duì)地懸浮電位的產(chǎn)生，導(dǎo)致試驗(yàn)電壓對(duì)電纜的擊穿。

4.電纜護(hù)層。

由于電纜是鋪設(shè)在一些復(fù)雜的環(huán)境中，因此需要對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)，用一層保護(hù)層來實(shí)現(xiàn)。從而在電纜的施工和安裝及長(zhǎng)期運(yùn)行中保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不受到外界的破壞。按保護(hù)材料可分為兩大類，第一類是金屬材料如銅、鋁、鋼等，第二類是非金屬材料，如纖維制品，塑料和涂料等，主要是防水和防腐蝕。

二、高壓電纜故障原因分析

電力電纜從生產(chǎn)，運(yùn)輸、施工到投入運(yùn)行，每個(gè)過程都環(huán)環(huán)相扣，聯(lián)系緊密。任何封環(huán)節(jié)的疏漏，都將會(huì)埋下電纜最終運(yùn)行故障的隱患。分析歸納電纜故障的原因和特點(diǎn)，主要有：1、外界環(huán)境中的一些破壞，如一些違規(guī)施工而造成電纜的破壞；2、電纜敷設(shè)的時(shí)候沒有按照規(guī)則來進(jìn)行合理的敷設(shè)；3、電纜出廠存在質(zhì)量問題。

據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，電纜投運(yùn)前5年內(nèi)發(fā)生故障原因，多數(shù)因電纜施工或電纜質(zhì)量導(dǎo)致。5至25年為電纜運(yùn)行穩(wěn)定期，運(yùn)行25年后由于電纜附件的老化導(dǎo)致的故障占到80%。根據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，在所有的電纜故障中，外力破壞造成的故障點(diǎn)據(jù)了58%。施工導(dǎo)致的故障占12%，附件質(zhì)量帶來的故障占27%，本體的質(zhì)量問題占3%。表現(xiàn)如下：

1、外力破壞

德昌安臨河峽谷風(fēng)電場(chǎng)布機(jī)均沿河道兩側(cè)展開，箱變高壓電纜出線很大部分沿農(nóng)田地下敷設(shè)或穿越基耕道后上架空線。建設(shè)過程中，施工單位存在不足的方面主要有：不按設(shè)計(jì)要求安裝、敷設(shè)電纜；開挖電纜溝深度、寬度不夠；直接將電纜敷設(shè)在溝道內(nèi)，電纜全程不作任何安全防護(hù)措施；表層未設(shè)立明顯的警示標(biāo)志等。這些施工行為都導(dǎo)致在外力作用下極易造成電纜事故。村民的不當(dāng)行為主要有：

（1）由于村民安全意識(shí)不足，對(duì)電纜敷設(shè)詳細(xì)位置不清楚，每年春耕秋收時(shí)農(nóng)機(jī)反復(fù)碾壓造成電纜事故；

（2）由于村民修橋擴(kuò)路不作任何堪測(cè)，隨意開挖造成電纜破壞、短路事故；

就電纜的破壞原因可以總結(jié)如下：第一，工程管理部站的監(jiān)管不力，沒有責(zé)任感；第二，監(jiān)理施工驗(yàn)收走過場(chǎng)，對(duì)工程質(zhì)量及業(yè)主單位不負(fù)責(zé)；第三，施工信息沒有及時(shí)與當(dāng)?shù)卣蚕?，未及時(shí)組織當(dāng)?shù)卮迕耖_展安全培訓(xùn)、危險(xiǎn)點(diǎn)告知。

2、電纜安裝、施工質(zhì)量及運(yùn)行環(huán)境影響

根據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析大約有12%的10kV以上的電纜由于施工和安裝的不當(dāng)而造成的電纜事故。由于電纜在敷設(shè)的時(shí)候沒有按照規(guī)定以及合理的考察施工的條件而隨意的進(jìn)行敷設(shè)，造成了電纜的壽命縮短為原來的25%，原因如下：

（1）電纜的接頭設(shè)置不當(dāng)。要合理的設(shè)備電纜的中間接頭，比如，在很近距離就設(shè)備兩個(gè)以上班的接頭就以屬于違規(guī)設(shè)備；

（2）導(dǎo)體的連接管接觸不良。制作電纜的過程中，導(dǎo)線壓接的質(zhì)量沒有保證，會(huì)導(dǎo)致接頭處的電阻過大，加大發(fā)熱量會(huì)導(dǎo)致絕緣熱脹冷縮，使得絕緣層的老化擊穿加快，出現(xiàn)接地短路事故；其次，由于兩段電纜之間的連接沒有進(jìn)行很好的處理，存在一些尖角和毛刺等；

（3）電力電纜的終端接頭部位制作質(zhì)量不合格。將半導(dǎo)體剝開時(shí)，內(nèi)絕緣的表面容易被損壞，而且會(huì)在上面留下雜質(zhì)，有時(shí)候由于施工的時(shí)候沒有很好的處理半導(dǎo)層的爬電距離，在今后的運(yùn)行過程中，很容易發(fā)生介質(zhì)游離等；

（4）電纜的終端接地電阻沒有控制好。電纜的金屬屏蔽層需要有效接地，施工過程中往往麻痹大意造成接地不良使接地電阻過大，一旦金屬屏蔽層上感應(yīng)到一個(gè)高電壓，使得絕緣的老化加速；

（5）中間接頭沒有良好的密封。作電纜接頭時(shí)沒有嚴(yán)格按照工藝要求執(zhí)行，造成接口的密封不嚴(yán)，會(huì)導(dǎo)致水分等入侵，產(chǎn)生水樹，使得絕緣劣化；

（6）制作環(huán)境濕度大。電纜的安裝環(huán)境如果濕度較大，容易造成局部受潮，使得絕緣性能下降；

（7）電纜外護(hù)層破損。由于施工單位電纜敷設(shè)隊(duì)伍中絕大部份人員為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民工，對(duì)施工工序與要求根本不清楚，經(jīng)常野蠻施工造成電纜外護(hù)層變形、裂口后僅采用自粘帶包扎處理后繼續(xù)使用，對(duì)于造成裂口的電纜金屬外殼會(huì)長(zhǎng)期形成環(huán)流，環(huán)流會(huì)造成金屬護(hù)套發(fā)熱，使得電纜傳輸功率降低，外殼的損壞使得外界水分和腐蝕氣體進(jìn)入絕緣層，加速絕緣老化；

（8）由于峽谷風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速變化較大，使得風(fēng)機(jī)出力不穩(wěn)定，造成電纜的發(fā)熱量也不斷的變化，使電纜不停的熱脹冷縮，但電纜的附件不能夠發(fā)生熱脹冷縮，這樣就導(dǎo)致密封失效，出現(xiàn)一種類似呼吸的效應(yīng)，使得空氣中的水分、雜質(zhì)滲入到電纜中，造成絕緣故障；

施工上導(dǎo)致的事故是完全可避免的，如果施工過程中嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行電纜敷設(shè)，并注意敷設(shè)環(huán)境條件就可以有效的避免施工帶來的電纜事故。

3、電纜本身質(zhì)量問題

由電纜本體質(zhì)量問題導(dǎo)致電纜故障占比較少，但也不能忽略，由于電纜的質(zhì)量問題導(dǎo)致電纜進(jìn)水、受潮造成絕緣下降，以至發(fā)生擊穿事故也時(shí)有發(fā)生。由于目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)電纜的廠家很多，質(zhì)量參差不齊，因此施單位在選擇廠家時(shí)要對(duì)電纜的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控。

4、長(zhǎng)期運(yùn)行造成的絕緣問題

一般電纜經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行后，易出現(xiàn)絕緣故障，由于電纜的外殼是由一些金屬和橡膠構(gòu)成，長(zhǎng)期的運(yùn)行中會(huì)導(dǎo)致絕緣的老化和電老化現(xiàn)象。由于介質(zhì)長(zhǎng)期受到高壓的作，從而不斷的產(chǎn)生游離使得絕緣性能下降。絕緣介質(zhì)電離時(shí)，產(chǎn)生一些化學(xué)氣體，這些化學(xué)氣體具有腐蝕性；絕緣層中存在的水分也導(dǎo)致橡膠發(fā)生水解，使絕緣性能下降。

三、應(yīng)對(duì)措施

1、加強(qiáng)源頭管理。業(yè)主單位、總承包單位必須加強(qiáng)對(duì)電纜設(shè)計(jì)施工方案的評(píng)審，確保施工方案與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相符。

2、加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量管控。業(yè)主單位、總承包單位必須加強(qiáng)對(duì)施工單位采購(gòu)的電纜組織專項(xiàng)驗(yàn)收，確保電纜產(chǎn)品滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

3、加強(qiáng)施工過程監(jiān)管。監(jiān)理、總承包應(yīng)制定切實(shí)可行的管理制度，監(jiān)理單位安排專人執(zhí)行旁站管理制度，總承包單位設(shè)立專人開展不定期抽查制度，確保對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效管控。

4、強(qiáng)化考核管理制度。監(jiān)理、總承包嚴(yán)格執(zhí)行對(duì)電纜施工中的違章行為進(jìn)行懲罰。

5、強(qiáng)化施工單位責(zé)任落實(shí)。

（1）對(duì)施工單位電纜施工管理上實(shí)行從領(lǐng)導(dǎo)到基層人員層層落實(shí)崗位負(fù)責(zé)制度。

（2）施工班組負(fù)責(zé)編制危險(xiǎn)點(diǎn)辨識(shí)和控制方案，在電纜施工的危險(xiǎn)點(diǎn)位置指定專人監(jiān)護(hù)，定時(shí)定點(diǎn)進(jìn)行檢查。

（3）提高電纜敷設(shè)安裝質(zhì)量。鋪設(shè)電纜的時(shí)候要做好施工組織的設(shè)計(jì)，對(duì)施工人員進(jìn)行必要的培訓(xùn)，要做好技術(shù)交底，盡量用用先進(jìn)的鋪設(shè)方法。

（4）電纜頭制作。必須要求具有相關(guān)資格的人員來進(jìn)行電纜接頭的制作，對(duì)該類人才要進(jìn)行培訓(xùn)上崗。

（5）電纜的接口要盡可能的少，一般情況下要盡量將接頭位置在一些隧道和槽架中，從而有效的保護(hù)接頭。

（6）施工中要小心處理半導(dǎo)體、屏蔽層和保護(hù)套的剝削工作，要對(duì)絕緣的表面細(xì)致的打磨，消除所有的毛刺，以及將絕緣層中的灰塵和微粒清除干凈。

（7）電纜施工完成后應(yīng)及時(shí)復(fù)耕，標(biāo)明電纜位置與走向，同時(shí)，及時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)信息與當(dāng)?shù)卣蚕怼?/p>

除了上述要求之外，還需對(duì)技術(shù)人員的操作進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)定和控制，要求他們按照規(guī)定進(jìn)行操作，從而使得電纜的中間接頭質(zhì)量得到保證。由于電纜的接頭在制作過程中都是在現(xiàn)場(chǎng)完成，因此需要選擇合適的時(shí)間和地點(diǎn)來進(jìn)行電纜頭的操作，要求在一個(gè)合適的濕度、濕度甚至要求周圍的灰塵以及工人的汗液等不良影響因素，盡可能的消除外界環(huán)境造成的影響。