電纜附件安裝關鍵點的控制及方法

周亮軍， 劉華偉， 梁仕球， 莊 猛

(1.佛山市三水眾誠電力工程安裝有限公司，廣東佛山528137;2.3M中國有限公司，上海200233)

0 引言

隨著電網的發(fā)展，中壓(額定電壓6～35 kV)電纜附件的使用量逐年增加，故運行中電纜附件也時常發(fā)生故障。電纜附件在電網中運行的質量取決于多方面的因素，包括設計、產品本身質量、施工安裝工藝、電纜線路運行狀況等。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展及材料技術、生產工藝的不斷提高，產品本身質量原因造成故障的概率越來越少，而現(xiàn)場的安裝質量已直接影響中壓電纜附件的故障率。據不完全統(tǒng)計，施工原因導致電纜附件故障的概率超過了80%以上。電纜附件雖然通常只占整個供電系統(tǒng)投資的極少部分，但是產品若選用不當或安裝處理不好，往往是整條電纜線路甚至整個供電系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。

本文結合多年電纜附件施工及管理經驗，通過對目前施工工藝的關鍵點以及對產生故障回路的理論分析，對如何提高電纜附件施工藝質量和管理方法進行了探討，提出了如何保證中壓電纜附件穩(wěn)定運行的要求。

1 電纜附件制作的關鍵工藝

1.1 電纜的預處理

電纜的預處理包含了電纜各層開剝尺寸的準確，以及開剝端口是否平整和圓滑。開剝某層結構時是否有傷及到電纜其他層的結構。其中最為關鍵的工藝就是電纜外半導電層的處理，該工藝的好壞直接影響到電纜附件能否長期可靠運行。不合工藝要求常包括半導電層有翹邊，有尖角或缺口，有環(huán)切或縱切刀痕。圖1所示為未處理好的屏蔽層端口。

圖1 屏蔽層端口的處理

電荷在電極表面上的分布取決于其表面的形狀。表面曲率半徑越小的地方，所聚集的電荷就越多，電場就很強，因此在處理半導電層時，盡可能避免缺口或尖角的產生。圖2所示為有尖角的半導電層的電場模擬。從圖2可看出在尖角或棱邊處的電場強度明顯高于其他處，而當電場達到一定程度時，就可使周圍空氣(或介質)發(fā)生電離而形成大量的自由電子和離子，在一定的條件下，就可導致空氣(或介質)擊穿。

圖2 尖端電極的電場分

外半導電層有翹邊或存在縱切、環(huán)切刀痕，而這些部位又沒有進行必要的填充處理，則很容易產生氣隙。氣隙的存在很容易導致局部放電，長期放電將會影響附件的使用壽命。

1.2 接管的壓接工藝

為了保證可靠的接觸面積，并避免壓接時產生氣隙形成熱擊穿，規(guī)范要求接管的壓接應從中間向兩側左右對稱交錯壓接，壓接完畢后應對接管進行必要的打磨處理。如在1.1中提出的，導體接管作為電極的一種，它的形狀直接影響到電場分布的強弱。圖3所示為未進行處理的接管。

圖3 接管未打磨處理

除了導體電極的曲率半徑對電場分布有影響外，其壓接完棱邊本身的長度也對電場會產生畸變。圖4指出不同尖端長度(分別為2 mm、2.8 mm、4 mm、5 mm)下的電場分布。

1.3 附件的定位

目前市場上，無論是預制式電纜附件還是冷縮式產品，無論是中間接頭還是電纜終端，其電場的控制原理基本是高介電常數或應力錐方式。這兩種電應力的控制方式都對附件的定位點提出了非常高的要求，定位是否準確到位直接影響了電纜附件的使用。圖5所示為收縮定位錯誤的安裝，電纜附件的應力控制單元根本沒起到應有的作用，這種安裝工藝最終只能導致炸頭事故的發(fā)生。

圖4 不同接管毛刺對場強的影響

圖5 收縮定位錯誤

1.4 附件安裝的安全距離

隨著風電、城市化軌道交通及石油煉化等重工業(yè)項目大面積采用電纜，電纜附件的安全距離無論在設計還是在安裝時，都必須得到相應的重視。

2011年2月24日，甘肅風電發(fā)生重大事故，造成598臺風機脫網、損失出力80多萬千瓦，占事故前酒泉地區(qū)風電出力的54.4%。脫網事故導致電壓大幅波動，甚至波及甘肅電網，對整個西北電網造成威脅。國家電監(jiān)會認定此次事故是近幾年中國風電“對電網影響最大的一起事故”。據事故調查報告分析總結，該起事故的起因之一為甘肅酒泉風電基地因橋西第一風電場35 kV電纜饋線電纜終端發(fā)生三相短路故障，導致設備脫網而引發(fā)電網大事故。

筆者也在某些風電場發(fā)現(xiàn)，由于開關柜內電纜終端的安全距離不足而最終導致事故發(fā)生，如圖6所示。

圖6 接地距離不足導致電場集中而引起的事故

2 電纜附件安裝管理

2.1 關鍵工藝的規(guī)范化操作及交互檢查

所謂的規(guī)范化操作指的是，施工人員在安裝時應嚴格按照作業(yè)指導書進行操作，對于不同生產廠家的附件或者同一生產廠家的不同型號產品，其安裝工藝往往都有不同的要求。例如，對于截面分別是70mm2與300mm2的電纜附件，其要求的施工尺寸就有差異;再如需不需要在金屬接管上繞包電氣膠帶，每個廠家都有不同的要求。因此，在施工中，所有操作都應嚴格按規(guī)范或作業(yè)指導書進行操作，避免犯“經驗主義”錯誤。

在施工過程中除了采取常規(guī)的負責人制度外，筆者認為在電纜附件整個制作過程中，有必要對附件的關鍵工藝制作引入交互檢查制度，如圖7所示。

圖7 交互檢查示意圖

2.2 施工檔案管理

對于中低壓電纜附件而言，因為其電壓相對較低，許多施工方甚至連簡單的安裝記錄都不進行。這樣直接導致了施工人員在工作態(tài)度上輕視電纜附件的制作工藝;同時當線路出現(xiàn)故障時，查找故障點非常困難，也無法還原到施工時的條件或缺失。更勿論將來對存在特殊情況的電纜附件采取一些更有針對性的處理方式。

在此提出建立所謂的“施工檔案”，就不是簡單的安裝記錄，而是對電纜回路信息的集大成者，是電纜附件安裝的“數據庫”。該數據庫包含的基本信息一般包括如下方面:(1)來自設計方的工程信息，包括整個工程回路數，每回線的長度，接地方式等;(2)來自電纜及附件廠家的產品信息;(3)電纜終端與其他設備的連接信息;(4)施工人員的信息;(5)安裝時的環(huán)境條件。以上雖是施工檔案中的基本文件，但對提高項目的管理及穩(wěn)定運行有非常重要的意義。

2.3 風險點評估

對電纜附件安裝施工的控制管理，目的就是在整個過程對安裝質量進行控制，防患于未然，將故障危險點在萌芽狀態(tài)下就解決掉，達到高水平的施工質量。風險點評估可分為兩大類:一為安裝過程中的風險點評估;二為運行中的風險點評估。前者比較容易在安裝過程中通過業(yè)主和監(jiān)理方的監(jiān)督以及施工方的規(guī)范性操作施工來避免，而后者因為涉及到周邊環(huán)境，另外對于重點線路，例如關系到重要工礦企業(yè)、政府、重要場館等線路更應該提前進行風險點評估，必要時應建立專門的文檔信息，納入“安風體系”中的風險預控環(huán)節(jié)建設。

2.4 人員管理

由于電纜附件制作是一項非常專業(yè)的工作，因此對施工人員的培訓也必須是一項長期的、系統(tǒng)的工程。人員的管理能力、工作經驗、技術水平及工作態(tài)度等，都直接或間接地影響到電纜工程項目的施工質量，所以必須對人的因素進行好的控制及管理。在加強操作技能的考核同時，也應該進一步提高其理論知識水平，讓他們知其然，也知其所以然，掌握新技術，了解新工藝，做到理論與實踐相結合。

3 結束語

在日益增多的電纜附件安裝中，如何保證電纜的安全運行是電纜附件安裝管理的一個重點，同時也是難點。本文權作為引玉之“磚”，以期待業(yè)內各位同仁對電纜附件安裝管理獻計獻策，為保證電纜線路安全穩(wěn)定運行營造一個可靠的環(huán)境。

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