鹽城市區(qū)電力電纜的應用與運維淺談

鹽城供電公司 陳江明

一、應用電力電纜的優(yōu)點

近幾年來鹽城的經濟發(fā)展突飛猛進，城市建設也緊鑼密鼓的進行著，特別是城南新區(qū)的開發(fā)，由此引發(fā)電力架空線入地的城建要求越來越多，2008年至2010年新增110kV新中、新利、新悅與新馬4條架空線路部分下地，10kV架空線路電纜化改造若干。架空線入地是城市發(fā)展的必然趨勢，是世界性潮流。因為地下電纜必定給現代化的城市發(fā)展帶來許多的好處：

第一，可增強城市電網的可靠性。

城市裸露的金屬導線，很容易受大氣中的酸堿氣體和水氣腐蝕，使得架空線存有比較多的危險隱患。而由于城市中大量桿塔暴露在道路邊緣，自然就避免不了架空線發(fā)生撞桿的交通事故，并還會時常發(fā)生吊車碰線、高空拋物、風箏掛線等外損事故，更可能在風暴、大雪等災害性天氣時造成供電和通訊網絡的嚴重損壞，就這些線纜損耗及事故，差不多會直接導致電力供應的中斷與通信斷線率的提高。

在法國，曾經在1999年12月發(fā)生過一場強大風暴，導致8%的高壓和超高壓輸電線路的嚴重故障，電力中斷持續(xù)了1500萬個用戶日，而將全部線路的修復化費了長達6個月的時間，總損失高達13億歐元。在中國杭州，也曾在1988年8月遭遇過一次強臺風，導致大批樹木壓倒了架空線，造成纜線的斷裂，以致引發(fā)杭州地區(qū)的大面積停電，時間長達十多天，損失相當慘重。

一般從通常意義上說，架空線路的事故及故障的發(fā)生率要遠遠大于地下電纜線路，大約有10倍之多。因此，采用架空線入地在城市就顯得非常必要，也尤為重要，地下電纜是完全可以給城市帶來。

如此龐大、蛛網密布的城市架空線，很大程度上破壞了市容景觀，破壞了鱗次櫛比的傳統與現代的建筑立面，還限制了綠色樹木的高度，再加上許多人依然將小廣告、招貼單雜粘在電桿塔上，甚至將架空纜線當成了晾衣繩。不容置疑，這一切嚴重惡化了城市環(huán)境，造成了嚴重的視覺污染。

架空線入地，就可以還城市道路空間于一片純凈，絕對讓人們視覺產生一種舒適美感，更使得城市能賞心悅目地浸透于美麗之中。供電的可靠性，安全更無憂。

第二，可增強城市線路的傳輸能力。

通常架空線路向一個方向輸電最多是兩個桿塔，只有2到4回路的架空輸電線路。而埋設于地下的電纜線路，可以達到20回路，要比架空線路多出5至10倍。

盡管說，地下電纜的每回電纜線路傳輸能量比架空線路低，但是用它的總傳輸能量作對照，卻遠遠要高于架空線路。所以，一旦需要在城市密集地區(qū)輸送大容量時，運用地下電纜線路是一條最好的出路。

再者，地下超高壓電纜一般具有效率更高的銅導體，可在比架空線路低的溫度下工作。這一特點使它能高效地向最終用戶輸送電能，極大地降低電力傳輸的損耗。

第三，可根絕視覺污染，美化城市環(huán)境。

以上海為例，上海城市中心城區(qū)600平方公里范圍內的電力架空線，回路長達1.5萬千米，纜線長度達到46萬千米，加上信息通信1.1萬千米，公交電車饋線136千米，電桿塔的總數量達到了20余萬根，這還不包括大批量有線電視網借用的其他線路桿塔。

第四，可提高城市土地的利用價值。

土地是一種價值含量高但比較稀缺的資源，尤其是在現代化都市的中心區(qū)域，由于架空線的空間安全距離要求比地下管線更高，對相鄰土地的使用限制較多，因而大大降低了土地的利用價值，而改為地下電纜線路，就能提高土地的利用價值。

一旦架空線入地，建筑物或構造物離纜線的距離可以貼得很近，比架空線的距離縮短2米甚至更多，這樣城市土地的利用價值就可以達到最大化。

在中國珠海地區(qū)，架空線入地僅僅是土地開發(fā)的利用價值就足以補償購置電纜的費用。而在上海、南京、杭州等地，開展架空線入地的原因之一，就是為了充分開發(fā)架空線路所占有的土地資源?？梢姡芸站€入地對于挖掘城市土地資源的潛力是巨大的，并具有無比重大的意義。

第五，可改善電磁場對人類與城市環(huán)境的影響。

電磁場對家庭的影響雖然沒有量化標準，但人們在架空電力導線附近生活總不免會產生許多擔憂。另外，同樣容量的電力架空線與地下電纜相比，網損（傳輸能量損耗）要大得多，其產生的電磁場也要比地下電纜強，對周圍的人群和環(huán)境大為不利。

因為，通常電力架空線30米處的電磁場會產生1.29v/m電場和1.8μT磁場，已經給人類與環(huán)境帶來了較大負作用。而敷設地下電纜，電磁場距離居住處2米就會低很多，顯得絕對微弱，倘如經過巧妙設計還能使外部電磁場幾乎歸零。

在上海，政府為選取磁懸浮軌道列車延伸段的路線，特別召開了附近居民聽證會，以選擇最佳線路，盡量避免由于電磁場給居住區(qū)生活帶來的不利影響。在上海莘莊，也因架空線路距離萬科小區(qū)太近，廣大居民害怕電磁場對他們生活產生危害，遂向當地政府提出了強力反對，最終迫使架空電力線入地敷設。

國際大電網會議聯合工作組就19個國家地下電纜與架空線對環(huán)境的影響進行過比較調研，并做出詳細報告，得出的結論是地下電纜應該是未來城市發(fā)展的方向。而且也是能夠給市民、旅游者良好影響的有價值的形象工程。

二、電力電纜建設要點

隨著城市經濟發(fā)展，電纜線路以其架空線路無法比擬的優(yōu)越性，會越來越多替代架空線路用于城市配電網中。

1.電纜敷設方式的選擇

電纜線路的土建工程建設費用一般比較大，電纜的敷設方式直接影響著土建工程的建設費用，所以合理規(guī)劃、正確選擇電纜敷設方式，是電纜入地工作的首要環(huán)節(jié)。電纜敷設方式應視工程條件、環(huán)境特點和電纜類型、數量等因素，且按滿足運行可靠、便于維護的要求和技術經濟合理的原則來選擇。電纜的敷設方式一般主要有直埋敷設、穿管敷設、電纜溝敷設、隧道敷設等。

直埋敷設方式，一般較易實施，具有投資省的顯著優(yōu)點，但因易受外力破壞、老化和事故后不易更換、敷設后無法檢修的局限，不宜在城市主干線中進行采用，可用于電纜支線或用戶線。電纜溝敷設較為普遍，但運行時間長后，溝蓋板易發(fā)生斷裂和破損不全，地面水易溢入溝內，對地面美觀影響較大。

經過對各種敷設方式的，結合城市地下水位高、城市排水系統不暢，經常出現地面積水的現狀，城區(qū)的敷設方式側重于穿管敷設和隧道敷設兩種方式：1)在電纜回路數較少（規(guī)劃10回路及以下），電力負荷增長較慢區(qū)域；或地下障礙物較多，負荷增長空間較小區(qū)域，如老城區(qū)，應優(yōu)先考慮采用穿管敷設方式；2)在電纜回路數較多（規(guī)劃10回路及以上），電力負荷增長較快、負荷比較重要區(qū)域；或地下障礙物較少，負荷增長空間較大區(qū)域，如新城區(qū)、變電站出線應優(yōu)先考慮采用隧道敷設方式。

2.與街道交叉處的處理

電纜路徑一般位于人行道上，但與街道交叉是非常普遍的現象。在老城區(qū)、重要的街道施工時，政府一般要求盡量減少破路、杜絕嚴重影響交通，所以穿越街道應采用地下牽引或頂管工藝。當一處橫穿街道電纜數量較少時，可考慮一根電纜牽引一根電纜管，牽引管材選用加厚的150mm聚乙烯PE管；當一處橫穿街道電纜數量較多時，考慮多根電纜使用一根頂管，一般采用直徑不小于800mm的砼管，采用機械頂進和人工掏挖相配合的施工。

3.電力電纜的選擇

電力電纜的品種和規(guī)格有上千種之多，分類方法多種多樣。通常按電纜的絕緣和結構不同，分為紙絕緣電纜、擠包絕緣電纜和壓力電纜三大類。紙絕緣電纜是繞包絕緣紙帶后浸漬絕緣劑（油類）作為絕緣的電纜，是一種古老的電纜品種；壓力電纜是在電纜中充以能夠流動、并具有一定壓力的絕緣油或氣的電纜，一般可用于63KV及以上電壓等級的電纜線路；目前10KV及以下電纜線路中常用的電纜擠包電纜又稱固體擠壓聚合電纜，是以熱塑性或熱固性材料擠包形成絕緣的電纜，主要有聚氯乙烯（PVC）電纜、聚乙烯(PE)電纜、交聯聚乙烯（XLPE）電纜和乙丙橡膠(EPR)電纜等。

交聯聚乙烯電纜是20世紀60年代以后技術最快的電纜品種，其制造周期較短、效率較高、安裝工藝較為簡便、導體工作溫度可達到90度，由于制造工藝的不斷改進，使得交聯聚乙烯電纜產品具有優(yōu)良的電氣性能，完全能滿足城市電網建設和改造的需要，產品價格呈逐年下降趨勢，價格已有很大優(yōu)勢，我們在城區(qū)的電纜工程中全部選用了三芯交聯聚乙烯電纜YJLV22和YJV22系列產品。

電纜截面和導體，按持續(xù)工作電流確定?？紤]施工和綜合造價，選用電纜截面不應超過300mm2，如果根據超過300mm2截面，應考慮調整接線方式，改由兩根以上電纜并列供電。電纜導體優(yōu)先采用鋁芯，但在變電站出線、廊道緊張、負荷較大區(qū)域可酌情使用銅芯電纜。

4.電氣接線方式及設備

一般街道最少采用兩根主干電纜供電，一根電纜沿線串接大量分接箱，然后由分接箱向各用戶供電，帶沿線主要負荷；一根電纜根據電纜制造長度沿線串接少量分接箱，只帶沿線一些重要負荷，與環(huán)網柜聯絡，在事故情況下轉供其他線路負荷。

環(huán)網柜一般設置在十字街口，作為主干線路聯絡之用，一般不帶用戶，普通選用四路進出線帶負荷開關形式，負荷開關為三位置，可以運行、拉開、接地三種方式，進出線額定電流為600A。

分接箱根據電氣接線、沿線用戶及所處位置，分為一路進線帶負荷開關和不帶負荷開關兩種，可以滿足不同環(huán)網供電方式，均為二路進線，額定電流為600A；多路出線，額定電流為200A。

電纜分接箱、環(huán)網柜體積較小，取得城建局同意安裝于沿線工作井之上；箱式變壓器體積較大，應考慮安裝于道路規(guī)劃紅線以外。

5.電纜的阻燃和防火

電纜是一種可燃物，構成電纜的材料中有一大半為高分子聚合材料，在一定溫度下會熔融，當局部電纜著火燃燒而產生高溫，達到或超過鄰近電纜引燃的溫度時，就會導致電纜群體延燃，嚴重的還會將相連的電器設備全部燒毀。電纜火災事故無論是受外界火源引起還是由電纜自身故障造成，都具有火勢猛、蔓延快、搶救難、損失嚴重等特點，因此可以說，電纜運行中的防火是影響電纜安全運行的一個十分重要的問題，設計必須充分重視。電纜著火的原因多種多樣，目前還難以從根本上加以杜絕，只能從采取阻燃和防止著火的措施出發(fā)，予以防范。

穿管敷設方式的阻燃和防火措施較為簡單，投資較少。首先在所有工作井的進出線管口均需采用FZD-II型非硬化阻火堵料封死，堵料在管口填充長度不得小于200mm，并在工作井段所有電纜上施加3遍A60-Q改性氨基電纜防火涂料；然后有分接箱、環(huán)網柜的工作井（隧道與此相同），在井內頂板分接箱開口處及箱式變壓器工作井在井內頂部不銹鋼通風窗下，采用YJ型阻燃隔熱板設置一道水平阻火墻，并在緊貼阻火墻下部的每根電纜上設置1米長縱向YJ型阻燃槽盒一個，盒內空隙用FZD-II型非硬化阻火堵料填充密實，阻燃槽盒采用L40X4鍍鋅角鋼根據井內情況固定于距離最近的井壁上。

隧道敷設方式由于隧道內有大量的可燃物，所以阻燃和防火較為復雜，投資也較多。所有進出隧道或工作井、管徑在300mm及以下的管口，均需采用FZDII型非硬化阻火堵料封死，堵料在管口填充長度不得小于200mm；在電纜分支處、長距離隧道中相隔約200m或通風區(qū)段處、至控制室或配電裝置的溝道入口等部位，各采用YJ型阻燃隔熱板設置一道縱向阻火墻加防竄燃檔板，并在阻火墻緊靠兩側各5米的每根電纜上施加3遍A60-Q改性氨基電纜防火涂料；長距離隧道中相隔1000m，采用YJ型阻燃隔熱板設置一道帶門（遇煙火可自行關閉）縱向阻火墻，并在阻火墻緊靠兩側各5米的每根電纜上施加3遍A60-Q改性氨基電纜防火涂料；工作井段的所有電纜上施加3遍A60-Q改性氨基電纜防火涂料。

三、電力電纜故障發(fā)生的主要原因

電力電纜的生產、敷設、三頭制作工藝、附件材料、運行條件等與電纜的運行情況密切相關。上述任何環(huán)節(jié)的疏漏，都將成為電纜故障的隱患。電纜故障的原因和特點如下。

1.機械損傷

機械損傷類故障比較常見，所占的故障率最大（約為57%)，其故障形式比較容易識別，大多造成停電事故。一般造成機械損傷的原因有以下幾種：

(1)直接受外力損壞：如進行城市建設，交通運輸，地下管線工程施工、打樁、起重、轉運等誤傷電纜。

(2)施工損傷：如牽引力過大，彎曲過度，超低溫的野蠻施工，電纜剝切損傷等。

(3)自然損傷：如因自由行程而使電纜管口、支架處的電纜外皮擦破；因土地沉降、滑坡等引起的損傷；因惡劣氣候造成的電纜損傷；因電纜線路頻繁振動而造成的損傷等。

2.絕緣受潮

絕緣受潮是電纜故障的又一主要因素，所占的故障率約為13%，絕緣受潮時可在絕緣電阻和直流耐壓試驗中發(fā)現，表現為絕緣電阻降低，泄漏電流增大。一般造成絕緣受潮的原因有以下幾種：

(1)電纜中間頭或終端頭密封工藝不良或密封失效。

(2)電纜制造不良，電纜外護層有孔或裂紋。

(3)電纜護套被異物刺穿或被腐蝕穿孔。

3.絕緣老化

電纜絕緣長期在電和熱的作用下運行，其物理性能會發(fā)生變化，從而導致其絕緣強度降低或介質損耗增大而最終引起絕緣崩潰者為絕緣老化，絕緣老化故障率約為19%?？梢鸾^緣過早老化的主要原因有：

(1)電纜選型不當，致使電纜長期在過電壓下工作。

(2)電纜線路周圍靠近熱源，使電纜局部或整個電纜線路長期受熱而過早老化。

(3)電纜工作在具有可與電纜絕緣起不良化學反應的環(huán)境中而過早老化。

4.過電壓

一般來講，電力電纜不應因雷擊或其他沖擊過電壓而損壞。因為電纜絕緣在正常運行電壓下所承受的電應力，約為新電纜所能承受的擊穿試驗時承受電應力的1/10。因此，一般情況下，3-4倍的大氣過電壓或操作過電壓對于絕緣良好的電纜不會有太大的影響。但實際上，電纜線路在遭受雷擊時被擊穿的情況并不罕見。從現場故障實物的解剖分析可以確認，這些擊穿點往往早已存在較為嚴重的某種缺陷。雷擊僅是較早地激發(fā)了該缺陷。容易被過電壓激發(fā)而導致電纜絕緣擊穿的缺陷主要有：

(1)絕緣層內含有氣泡、雜質或絕緣油干枯。

(2)電纜內屏蔽層上有節(jié)疤或遺漏。

(3)電纜絕緣已嚴重老化。

四、地埋線纜管理迫在眉睫

10千伏及以下線路入地在城市中得到了廣泛應用，但由于部分電纜缺乏明顯的地面標識、埋深標識和線路走徑圖，遭到破壞的現象日趨嚴重，既給供電企業(yè)增添了負擔，也給人民群眾用電帶來隱患。當前電力行業(yè)對地埋電纜的管理僅限于規(guī)范地埋深度，如何設置地埋電纜“線路走廊”標識當前還沒有具體的技術標準。即使設置了地埋電纜“線路走廊”標識，但仍存在只注重完善架空線路、不注重檢修地地埋線路的的問題，地埋電纜“線路走廊”標識缺乏管理，甚至出現被挪動、搬遷的現象。對于電力用戶來說，很多都擁有自己的地埋電纜，但有的地埋電纜就連最基本的深埋標準都達不到國家要求。

加強對地埋電纜的管理和維護，不單單是供電企業(yè)的責任，更是全社會的責任。政府部門、居民小區(qū)、用電企業(yè)等都應負起相應的責任，只有齊抓共管才能解決這項社會問題。一是電力行業(yè)要制定與之相匹配的標準，便于各級地埋電纜施工、維護者遵守和執(zhí)行，供電企業(yè)在設計電纜時要留足發(fā)展的空間；確保一次投資，幾年內有保障；二是當地供電企業(yè)、當地政府、居民小區(qū)等要共同肩負起監(jiān)管責任，不論什么電壓等級的地埋電纜都應符合相應的深埋標準，設置線路深埋標識、走廊標識、走徑圖；三是加大宣傳力度，讓地埋電纜施工、維護者及客戶懂得標準，并且嚴格遵守標準；四是加強社會監(jiān)管，在宣傳的基礎上，讓廣大人民群眾了解電纜不按照標準深埋，或不按標準設置“線路走廊”標識的社會危害性，共同監(jiān)督，切實保障地埋電纜的安全；五是對供電企業(yè)自身產權的地埋電纜要建立檢修巡視機制，對客戶產權的要督促客戶進行檢修巡視，共同解決各方產權、各電壓等級電纜的管理問題。

五、電纜線路日常維護

電纜線路日常維護工作的基本任務是滿足電網和用戶不間斷供電的需求，預防各類電纜事故發(fā)生，確保電纜線路安全供電。日常維護工作的重點在于提高線路供電可靠性、降低電纜事故率、縮短停電維修時間和減少維修費用支出等。

(一)電力電纜的巡視工作。巡視工作可分為周期巡視和狀態(tài)巡視。日常巡視的周期是以電力電纜設備評級結果為依據，分為不同周期開展巡視工作。(電力電纜設備的評級是指電纜線路及其附屬設備的評級，是供電設備安全大檢查的重要環(huán)節(jié)，也是供電設備管理的一項基礎工作。)日常周期巡視工作正常開展是保證電力電纜安全可靠運行的基本保證。而電力電纜狀態(tài)巡視周期是以電力電纜路徑周邊施工地段情況而定，巡視周期從一天到一個月不定。狀態(tài)巡視周期是保證電力電纜安全可靠運行的必要保證。

(二)電力電纜的絕緣監(jiān)督。目前電力電纜絕緣監(jiān)督主要通過高壓電氣設備的交接試驗和預防性試驗以及運行情況綜合分析，若發(fā)現絕緣缺陷，先摸清絕緣老化規(guī)律和發(fā)展趨勢以利于及時消除存在的缺陷，保持設備良好的絕緣水平。

(三)電力電纜的負荷監(jiān)控。電力電纜的日常負荷監(jiān)控是一個有效監(jiān)控手段，對于一些電流重載的電纜需要對電纜進行必要的輔助測溫工作，以保證運行電纜的各項運行指標在可控范圍之內。

[1]曹欣春編.電力線路工程技術標準規(guī)程應用手冊[M].光明日報出版社,2003(第1版).

[2]史傳卿編.電力電纜安裝運行技術問答[M].中國電力出版社,2002(第1版).

[3]國家電力公司電力機械局等編.電線、電纜及其附件實用手冊[M].中國電力出版社,2000年第1版.

[4]電力工程電纜設計規(guī)范.

[5]電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規(guī)范.