關(guān)于高壓/超高壓電力電纜關(guān)鍵技術(shù)及展望探究

羅明 張磊

摘 要 針對(duì)高壓/超高壓電力電纜，在簡(jiǎn)述其特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，深入分析關(guān)鍵技術(shù)，并提出未來(lái)發(fā)展展望。

關(guān)鍵詞 電力電纜;關(guān)鍵技術(shù);展望

如今，輸電提出了遠(yuǎn)距離和大容量要求，加之架空線路對(duì)城市的清潔化發(fā)展有很大影響，這使得電力電纜實(shí)際需求量與日俱增，其應(yīng)用范圍正不斷擴(kuò)大。然而，電力電纜因結(jié)構(gòu)特殊，所以如果產(chǎn)生故障，將導(dǎo)致整個(gè)線路斷電，還存在定位與維修難度相對(duì)較大的問(wèn)題?；诖?，雖然電力電纜運(yùn)行故障率比傳統(tǒng)架空線路低很多，但偶然發(fā)生的電力電纜事故將帶來(lái)更大的麻煩，在這種情況下，有必要明確電力電纜關(guān)鍵技術(shù)，以此避免事故的發(fā)生，并為電力電纜應(yīng)用及后續(xù)發(fā)展明確方向。

1高壓/超高壓電力電纜

電力電纜是指在電能傳輸與分配過(guò)程中使用的電纜，除城市電網(wǎng)外，還可在發(fā)電站、工礦企業(yè)與水下使用。在當(dāng)前的電力線路網(wǎng)絡(luò)中，電纜占據(jù)的比重日益提高。在主干線路當(dāng)中，電力電纜主要用于對(duì)大功率電能進(jìn)行傳輸與分配，不同電壓等級(jí)對(duì)應(yīng)不同類型的電纜。比如，當(dāng)電壓超過(guò)110kV時(shí)（包括110kV），為高壓電纜，一般采用聚乙烯或交聯(lián)聚乙烯材料;當(dāng)電壓在275～800kV范圍內(nèi)時(shí)，為超高壓電纜。此外還包括低壓、中低壓和特高壓，不論哪一種電纜，都對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行具有重要作用，而且不同電壓等級(jí)的電纜，在結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢(shì)上都具有共性。

電力電纜主要由四個(gè)部分構(gòu)成，分別為導(dǎo)體部分、絕緣層、屏蔽層與保護(hù)層。其中，導(dǎo)體部分主要為線芯，作用為輸送電能，在電纜中為主要組成部分;絕緣層的作用是對(duì)纖芯和大地與其他相線芯進(jìn)行電氣隔離，確保電能得以穩(wěn)定輸送;高壓和超高壓電纜都會(huì)配置屏蔽層;而保護(hù)層的主要作用在于避免電力電纜受到水分與其他雜質(zhì)的侵蝕，并避免電纜受到外力破壞。

高壓和超高壓電力電纜在一定程度上代表了所有類型的電力電纜，它本身和實(shí)際應(yīng)用具有以下優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)：第一，減少占地，可埋設(shè)在土中，也可敷設(shè)在隧道、室內(nèi)和溝道當(dāng)中，而且電纜線間絕緣距離相對(duì)較小，無(wú)須搭設(shè)桿塔，從根本上減少占地，尤其是地面上空間，這在土地資源日趨緊張的城市是有極大優(yōu)勢(shì)的;第二，具有較高的可靠性，受外界因素影響較小，電能傳輸性能可始終保持穩(wěn)定;第三，具備向更大容量與更高電壓發(fā)展的基本條件，包括超導(dǎo)電纜與低溫電纜;第四，具有更大的分布電容;第五，無(wú)須大量維護(hù);第六，電擊概率更低。然而，電力電纜容易引發(fā)電樹(shù)枝等問(wèn)題[1]。

2關(guān)鍵技術(shù)

2.1 故障處理

（1）外力損傷

在電纜進(jìn)行運(yùn)輸與敷設(shè)和電纜正常運(yùn)行過(guò)程中，可能會(huì)遭到不同程度的外力損傷，尤其是已處于運(yùn)行狀態(tài)的直埋電纜，當(dāng)其他工程施工時(shí)很容易對(duì)其造成破壞。此類事故可以占到所有事故的50%左右。為有效避免這類事故發(fā)生，需要在加強(qiáng)不同環(huán)節(jié)質(zhì)量控制基礎(chǔ)上，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)動(dòng)土制度，即在其他工程動(dòng)土施工前，認(rèn)真核查施工范圍內(nèi)是否存在電力電纜，若存在，應(yīng)采取有效措施予以保護(hù)，避免電纜受損。

（2）保護(hù)層腐蝕

由地下雜散電流引起的電化腐蝕，以及由非中性土壤引起的化學(xué)腐蝕都會(huì)使電纜的保護(hù)層失去效用，喪失對(duì)電纜絕緣部分的保護(hù)功能。對(duì)此，可采取以下措施解決：當(dāng)?shù)貐^(qū)的雜散電流較為密集時(shí)，可設(shè)置專門(mén)的排流裝置;如果電纜線路覆蓋內(nèi)部分土壤中存在對(duì)電纜不利的化學(xué)物質(zhì)，則可將這一段電纜安裝在管中，同時(shí)用中性土壤進(jìn)行襯墊和覆蓋，最后在電纜表面涂上一層瀝青。

（3）過(guò)電壓與過(guò)負(fù)荷運(yùn)行

如果電纜電壓的選取不合理，或運(yùn)行過(guò)程中竄入高壓，或連續(xù)超負(fù)荷運(yùn)行，則會(huì)使電纜自身絕緣強(qiáng)度大幅降低，最終導(dǎo)致電纜擊穿。對(duì)此，在日常工作重要加強(qiáng)巡檢，并根據(jù)巡檢的成果對(duì)電纜實(shí)際運(yùn)行條件進(jìn)行改善。

（4）終端頭浸水

由于施工方面的原因，絕緣膠沒(méi)有完全灌滿，導(dǎo)致電纜的終端頭浸水，引起爆炸等事故。對(duì)此，首先要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)工藝規(guī)程，加強(qiáng)驗(yàn)收;其次要做好檢查，并根據(jù)檢查結(jié)果及時(shí)開(kāi)展維修。當(dāng)終端頭漏油時(shí)，密封結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致浸漬劑大量流失，直至完全干枯，使電纜熱阻快速增加，絕緣老化速度加快，開(kāi)始吸潮，產(chǎn)生熱擊穿。對(duì)此，若在檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了滲漏油的情況，應(yīng)立即停電處理。

2.2 電纜防火

為避免電纜運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生火災(zāi)事故，需采取下列幾項(xiàng)預(yù)防措施：

第一，所選電纜要達(dá)到熱穩(wěn)定要求。所選電纜在一般情況下應(yīng)可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，滿足額定負(fù)荷條件下發(fā)熱要求，而在短路的條件下，應(yīng)可以達(dá)到短時(shí)熱穩(wěn)定要求，以免電纜由于過(guò)熱而起火。

第二，避免線路運(yùn)行過(guò)負(fù)荷。當(dāng)電纜處于帶負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，通常運(yùn)行負(fù)荷不會(huì)超出額定值，如果超出額定值，則處于過(guò)負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)要對(duì)運(yùn)行持續(xù)時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格控制，否則將由于過(guò)負(fù)荷發(fā)熱導(dǎo)致電纜起火。

第三，電纜敷設(shè)時(shí)，嚴(yán)格遵守各項(xiàng)相關(guān)規(guī)定。在敷設(shè)電纜的過(guò)程中，應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離熱源，不可和蒸汽管道相交叉或相平行，如果必須相交叉或相平行，則應(yīng)有足夠的距離，并采取有效的隔熱措施，不可將整條線路的電纜都平行敷設(shè)于熱管道以上及以下;在已經(jīng)設(shè)有管道的溝道及隧道當(dāng)中，通常不可敷設(shè)電纜，若必須敷設(shè)，則要采取有效的隔熱措施;當(dāng)電纜采用架空敷設(shè)的方法時(shí)，特別是橡膠與塑料電纜，需要采取能避免等熱影響現(xiàn)象發(fā)生的措施;在電纜敷設(shè)過(guò)程中，電纜間、電纜和其他管道間的距離必須滿足相關(guān)規(guī)程提出的要求;另外，還要有足夠的波形余度，避免冬季運(yùn)行時(shí)電纜產(chǎn)生較大的收縮導(dǎo)致電纜絕緣被破壞。當(dāng)電纜轉(zhuǎn)彎時(shí)，應(yīng)使曲率半徑達(dá)到最小，否則將由于過(guò)度彎曲導(dǎo)致電纜的絕緣被破壞;在電纜隧道當(dāng)中不可存在接頭，這是因?yàn)榻宇^是整條電纜中最為薄弱的部分，容易產(chǎn)生故障，若必須在隧道中設(shè)置接頭，則要用具有耐火性能的隔板對(duì)其和其他電纜相隔離。上述規(guī)定的嚴(yán)格執(zhí)行都能有效避免電纜過(guò)熱和由于絕緣部分損傷而起火。

第四，加強(qiáng)定期巡檢。對(duì)已運(yùn)行的電力電纜進(jìn)行定期巡檢，測(cè)量溝內(nèi)溫度、電纜運(yùn)行溫度，尤其是要加強(qiáng)對(duì)大容量電纜及接頭盒的溫度測(cè)定養(yǎng)護(hù)記錄。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢查，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的各類缺陷，并采取有效措施加以處理。

第五，在封閉好電纜孔洞的同時(shí)安裝防火門(mén)與隔墻。為避免電纜起火，需將所有電纜孔洞實(shí)施嚴(yán)密的封閉，在保證封閉嚴(yán)密性的基礎(chǔ)上，還要注意平整性與美觀性，避免將電纜損傷。當(dāng)電纜隧道長(zhǎng)度相對(duì)較大時(shí)，還要做好隔墻及防火門(mén)的設(shè)置。一般情況下，防火門(mén)應(yīng)常閉，以此避免起火后火勢(shì)快速蔓延。

第六，對(duì)于大多數(shù)直埋電纜，其外表都采用黃麻保護(hù)層，以起到一定保護(hù)作用，但整個(gè)保護(hù)層具有易燃性，所以在進(jìn)入到豎井、電纜溝與隧道當(dāng)中時(shí)，需將這一保護(hù)層剝除干凈，以避免產(chǎn)生火災(zāi)。另外，完成電纜敷設(shè)后，還要在電纜溝表面蓋好蓋板，以防電焊火渣掉入引起火災(zāi)。

第七，電纜隧道應(yīng)始終保持潔凈與良好通風(fēng)，不允許堆放其他雜物與垃圾，并且隧道中的積水還應(yīng)及時(shí)抽吸干凈;電纜正常運(yùn)行時(shí)，隧道中還應(yīng)有良好的通風(fēng)。

第八，電纜隧道中應(yīng)有良好的照明，并在需要人員上下的位置設(shè)置專門(mén)梯道，以此為電纜的運(yùn)行檢查及火災(zāi)撲救提供便利條件。

第九，電纜溝中不允許進(jìn)入任何火種，尤其是在電纜的附近開(kāi)展明火作業(yè)的過(guò)程中，必須采取有效防護(hù)措施，避免起火[2]。

3展望

在高壓與超高壓電力電纜應(yīng)用和發(fā)展過(guò)程中，需要注意下列幾點(diǎn)：其一，加強(qiáng)對(duì)高端產(chǎn)品的研制，以解決低端和中端產(chǎn)品目前嚴(yán)重過(guò)剩的問(wèn)題;其二，避免重復(fù)性生產(chǎn)與建設(shè)，解決生產(chǎn)能力過(guò)剩的問(wèn)題;其三，進(jìn)一步規(guī)范電力電纜市場(chǎng)，消除壟斷與地方保護(hù)，為市場(chǎng)的穩(wěn)定發(fā)展創(chuàng)造良好條件;其四，逐步降低原材料價(jià)格，優(yōu)化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，確保電力電纜產(chǎn)品價(jià)格合理性，使企業(yè)得以良性持續(xù)發(fā)展;其五，逐步增加研發(fā)投入，并提高產(chǎn)品的創(chuàng)新能力;其六，低價(jià)中標(biāo)對(duì)整個(gè)電力電纜行業(yè)持續(xù)發(fā)展有很大影響，對(duì)此，需要對(duì)行業(yè)的招投標(biāo)環(huán)境予以改善，避免下游企業(yè)占用過(guò)多上游企業(yè)資金，確保整個(gè)行業(yè)得以良好發(fā)展;最后，精簡(jiǎn)電網(wǎng)的入網(wǎng)資格，避免企業(yè)為了獲得資格而過(guò)于疲憊，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)銷費(fèi)用明顯增加。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高壓和超高壓電力電纜是現(xiàn)階段電能傳輸主要途徑，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行與發(fā)展都有重要作用。對(duì)此，需在認(rèn)識(shí)到電力電纜重要性的基礎(chǔ)上，做好電纜的故障預(yù)防與處理及防火，并根據(jù)現(xiàn)階段實(shí)際情況，明確未來(lái)發(fā)展和改進(jìn)方向，使電力電纜更好地服務(wù)于電力事業(yè)。

參考文獻(xiàn)

[1] 高飛，黃洪，羅繼輝.XLPE高壓直流電纜附件安裝關(guān)鍵工藝研究實(shí)踐[J].機(jī)電信息，2017，（18）：104-105.

[2] 王沐雪，王紫葉，陳語(yǔ)柔.高壓電力電纜故障分析及相關(guān)技術(shù)[J].通信電源技術(shù)，2019，（5）：55-56.

作者簡(jiǎn)介

羅明（1985-），男，江西省萍鄉(xiāng)人;學(xué)歷：本科，中級(jí)職稱，現(xiàn)就職單位：中機(jī)國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，研究方向：從事電力系統(tǒng)輸變電設(shè)計(jì)。