高壓輸電電纜安全管理的探討

王 軍，郭智剛

（國網西安供電公司亮麗電纜工程分公司，陜西 西安 710000）

0 引 言

目前，我國電力系統處于正在不斷擴建規模的時期，高壓輸電電纜施工也在同步推進，對地方高壓輸電電纜安全管理提出了新的要求。因此，要運用合理的技術做好電纜安全管理工作，在保證電纜線路供輸電質量的同時，延長電纜正常運行的壽命周期。

1 高壓輸電電纜的安全管理的意義

高壓輸電電纜影響著整個電力系統的供輸電安全和企業經濟效益，應該遵循正常的電力系統運行規律，保證輸電電纜敷設前期設計到電纜施工竣工再到生產供輸電階段都能保持穩定有效地進行。目前，許多地方電力企業從電纜的纜頭牢固連接、終端頭質量把控、電纜負荷調整等方面實現了電纜的優化管理，做到了電纜的科學安裝。同時，企業方面也提出了高壓輸電電纜危險點設計布局策略，希望能夠保證高壓電纜日常的安全管理。這些技術操作在一定程度上體現了對高壓輸電電纜安全管理的意義，希望電力企業部門能夠做好電纜質檢監督的工作，進而實現對電纜安全運維管理機制的有效調整，使得管理技術能夠深度進行全方位應用[1]。

2 高壓輸電電纜的全壽命管理技術的應用

2.1 基本內涵

高壓輸電電纜從最初使用XLPE聚斂乙烯材料到目前的絕緣電纜，已經發展形成了電纜線路敷設建議、運行維護便利的創新技術體系。新的絕緣電纜已經被大量應用于從低壓到高壓的各種輸電線路，并發揮了重要作用。但是，對于供電企業而言，不斷優化電纜運行維護手段，提出合理有效的電纜資產管理辦法是關鍵。例如，圍繞電纜所開展的全壽命管理技術，能夠實現對輸電電纜的安全管理，達到統籌協調電纜全壽命評價各個環節的目的，并實現電纜安全管理機制的流程化、標準化和一體化。在該技術的應用中，還應該建立專門的數學模型和成本結構分解機制，思考電纜全壽命周期中安全管理技術內容的組成和應用方法。

2.2 對高壓輸電電纜的壽命評估

高壓輸電電纜的壽命被劃分為設計壽命和使用壽命。其中，設計壽命是指在資產規劃和安全因素考量設計階段所提出的電纜應有的技術壽命，也可理解為經濟壽命或自然壽命。技術壽命和自然壽命彰顯了高壓輸電電纜安全管理的本質，即電纜本身從開始應用到被更換淘汰所經歷的時間，遵守電力系統“有效使用”判別的準則。同時，電力系統方面也要評判電纜本身的物理損耗，看其達到極限狀態是否為達到“有效使用”末期的自然時間界限。

當然，電力企業也會從經濟壽命結合安全管理要素思考高壓輸電電纜的安全性問題。例如，一般高壓輸電電纜的壽命周期費用包含了購置費用和運維檢修費用兩大類。如果從資產壽命周期費用角度來看，其中的運維檢修費用占到60%以上（其余40%為購置費用）。基于經濟角度對高壓輸電電纜進行安全管理優化，能夠實現技術的有效規范和約束，確保電纜安全管理技術選擇和技術應用的合理性。

在高壓輸電電纜的使用壽命方面，要遵照其設備實際服役“年齡”進行展開。基于資產接近或達到報廢“年齡”的，可實現對電纜使用壽命的評估，并在正確時間節點提出相應的安全管理措施[2]。

2.3 高壓輸電電纜的壽命安全管理評估技術流程

基于全壽命管理的高壓輸電電纜安全管理主要圍繞安全管理評估展開流程，包含3個安全管理評估技術方面——轉資前壽命設計安全管理，轉資后經濟壽命延長安全管理和報廢時安全性全面評估管理。

如圖1所示，全壽命周期安全管理技術應用評估流程專門對高壓輸電電纜的安全管理技術應用展開分析，并給出了壽命安全評估綜合指數計算公式：

其中，T代表電纜設備的壽命評價綜合指數，F(x)代表高壓輸電電纜全壽命周期安全管理和電纜實際壽命之間的函數關系，S代表安全指數，E代表效能指數，C代表周期成本指數，α、β、γ代表權重系數。

結合式（1）可以實現對高壓輸電電纜全壽命安全管理技術的優化，為電纜的創新安全管理技術提出提供條件。

圖1 高壓輸電電纜的全壽命周期安全管理技術應用評估流程

2.4 基于全壽命周期的高壓輸電電纜安全管理技術應用

基于全壽命周期的高壓輸電電纜安全管理，應該遵循電纜長效效能可持續應用理念的原則。因此，提出以下3點安全管理技術措施。

2.4.1 合理敷設高壓輸電電纜

高壓輸電電纜電纜接頭部位最薄弱，因為電纜接頭和導線夾之間一般都存在空隙，極易出現壓接不牢固、不緊密等原則性問題，嚴重時可導致電纜接頭發熱。如果該問題不能及時處理，必然會影響電纜終端，導致其出現不可逆的受損。為此，需要切實保證電纜接頭牢固接觸和穩定連接后才能進行敷設，確保高壓輸電電纜全壽命周期安全管理工作穩定開展。具體來講，保護高壓輸電電纜需要做好以下兩點安全管理和檢查工作。

第一，要保護好電纜頭的關鍵部位——終端頭。實際上，終端頭和高壓輸電電纜的主絕緣相聯系。為了避免主絕緣因上述原因受損，必須結合實際電纜生產加工，合理控制電纜局部受熱現象，真正保護好熱縮材料，確保高壓輸電電纜均勻受熱，同時控制電纜頭位置，避免產生氣體或氣泡。

第二，基于全壽命周期管理相關技術原則，可以了解到實際高壓輸電電纜在常規工作狀態下是存在中間地帶和終端環節的，是高壓輸電電纜的隱性脆弱環節。如果無法實現電纜負荷的有效控制，就會導致大電流經過電纜，嚴重時會出現絕緣體介質受熱的情況，一旦超出受熱承受范圍，會出現絕緣受損和老化等問題。該過程中，電介質受損很難得到有效控制，一旦喪失絕緣性能，整個電纜頭局部位置就會發生短路，嚴重時會導致發生火災。

所以，在日常高壓輸電電纜管理過程中，要明確中間地帶和終端環節，盡量遠離危險點，保證電纜敷設過程由專人安排指導并操作，從而確保安全管理基本的安全。此外，在電纜敷設操作過程中，要仔細檢查電纜絕緣頭的擊穿問題，觀察劣化過程的具體程度，并對電纜絕緣材料性能進行長期檢查，最終選擇最合理的電纜敷設方式。例如，可選擇電纜直埋、電纜排管、電纜溝道或者電纜隧道等。目前，電纜隧道的安全管理技術應用最有效，能夠做到同時敷設多條電纜線路，一般在超出電纜溝道容納范圍時使用。另外，該技術可適用于水下或社區管線區域位置，在電纜防水安全保護方面具有重要的作用。

2.4.2 安裝擾流防舞器

一般來說，高壓輸電電纜所在線路會出現舞動故障，嚴重影響電纜輸電質量和輸電安全，需要為高壓輸電線路節點安裝擾流防舞器。防舞器具有擾流聲、擾流器以及防舞鞭3種分支設備。將其安裝于高壓輸電電纜上，能有效改變覆冰導線截面，保證高壓輸電電纜界面呈現不均勻狀，降低導線磨損，適用于覆冰較少的高壓輸電電纜上。此外，要為高壓輸電電纜配備直徑小于其一半左右的防舞動繩，基于動態響應層面優化高壓輸電電纜的安全管理能效[3]。

2.4.3 設計LCTC全壽命周期管理評估模型

要為高壓輸電電纜設計全壽命周期費用模型，即LCTC模型。該模型基于高壓輸電電纜的整個壽命周期進行安全管理，首先對電纜全壽命進行準確評估：

其中，LCC代表全壽命周期費用計算模型；Rcable代表電纜預估使用年限補正系數；CI代表初始投入費用，包含電纜本體、附件購置費用、安裝調試費用以及其他費用；Rconstructure代表電纜構筑物頂估使用年限補正系數。結合這些系數給出高壓輸電電纜的最終全壽命周期安全管理公式：

在LCTC全壽命評估模型中，采用式（2）、式（3）可確保為高壓輸電電纜提供較高的LCTC值，結合LCTC大小實現對電纜全壽命周期的安全管理優化。

3 結 論

除上述多點安全管理技術以外，針對高壓輸電電纜的安全管理還包括超聲波監測儀技術、紅外線檢測儀技術等，都能重點圍繞高壓輸電電纜的局部安全展開安全管理防護，及時發現并解決問題，從而為電力系統高壓輸電提供一個相對安全、穩定的運行環境，為用電戶群體提供安全穩定的供輸電環境。