中油电能公司6～110 kV 电缆线路运行现状分析与治理改造

中油电能公司供电公司配电运维部

随着对市容整齐美观和供电安全可靠性的要求提高，城市供电逐渐以敷设于地下电缆线路来代替架空线路。电力交流电缆等级主要有10 kV、35 kV、110 kV、500 kV 等[1]。中油电能公司供电公司管辖6～110 kV 电缆线路756 条703.562 3 km，其中110 kV 电缆18 条17.649 3 km，35 kV 电缆150条115.784 km，6 kV电缆线路588 条570.129 km。2018 年35 kV 电缆线路共发生22 起故障，6 kV 电缆线路共发生89 起故障，给油田产能建设、居民生活造成了一定影响。近年来，国内外电网大停电事故也时有发生，造成了巨大的经济损失和严重的社会影响[2]。为避免类似故障发生，供电公司对所管辖电缆运行状况进行了分析，制定了应对控制措施。

1 设备运行状况分析

1.1 110 kV 电缆

2018 年发现和处理紧急缺陷3 项（东湖甲乙线和铁人乙线），重大缺陷1 项（铁人甲线）。所辖110 kV 电缆14 条为电缆沟敷设，4 条为电缆桥架敷设，存在隐患明细见表1。

目前，配电运维部对110 kV 电缆开展的试验项目包括带电检测和停电试验，其中带电检测有远红外测温、带电局放检测、绝缘老化测试等；停电试验有绝缘电阻试验和外护套绝缘电阻、交流耐压试验。有交叉互联箱的线路需要将交叉互联箱等附属设备拆除，方可进行外护套绝缘电阻测试。

表1 110 kV 电缆线路隐患Tabl.1 Hidden dangers of 110 kV cable lines

1.2 35 kV 电缆

35 kV 以上电缆于2012 年进行专业化管理，划归中油电能供电公司配电运维部管辖。电缆运行年限情况见表2。所辖35 kV 线路115 条195 段，电缆沟敷设97 条，桥架64 条，直埋26 条，穿管8 条。2018 年发生电缆停电故障22 条29 处，故障类型统计见表3。本年度发现和处理紧急缺陷4 项，重大缺陷3 项、一般缺陷19 项。

表2 35 kV 电力电缆运行年限统计Tab.2 Statistics of operation life of 35 kV power cable

表3 35 kV 电力电缆故障类型统计Tab.3 Statistics of fault types of 35 kV power cable

从表3 可以看出，2018 年主网电缆故障次数明显高于2017 年，主要原因为：

（1）电缆绝缘强度降低。电缆在恶劣环境下运行，绝缘强度会逐渐降低，并且可能集中在某段时期爆发。其原因主要有外力损伤、绝缘受潮、热效应作用、电缆本身老化、化学腐蚀等。从2018 年的故障分析来看，电缆绝缘强度降低主要包括以下几方面：①相当多的电缆故障都是外力损伤引起的，比如电缆敷设安装时不规范施工容易造成机械损坏，有时损伤不严重，经过几个月甚至几年才会导致损伤部位彻底击穿形成故障；如中一线电缆外护套被电缆支架割伤，电缆铜屏蔽长时间对支架进行慢放电，导致绝缘击穿。②电缆沟内普遍存在积水，大庆地区属于碱性土壤，对电缆外护套有一定腐蚀。③多次故障电压冲击和交流耐压试验对电缆绝缘部分造成损伤，使得电缆本体绝缘强度逐步减低，引发电缆事故；如在西四线5 次故障，中一线4 次故障，西广线4 次故障。④电缆运行年限较长，部分超过18 年以上，接近电缆寿命临界值(在目前国内外电缆材料的技术水平下，交联聚乙烯绝缘和聚烯烃绝缘这一类材料的热寿命通常为20～40 年) 。⑤电缆交叉互联箱等附属设备安装在电缆沟内，积水没过设备，使其失去降低屏蔽层感应电压的作用，接地环流增大加速了绝缘老化，导致电缆故障。

（2）电缆附件制作工艺不够规范。高压电缆目前大多为交联聚乙烯绝缘电缆，其配套的附件多为预制式，具有安装简便、产品结构紧凑、体积小、电气性能好、抗老化、防腐蚀、抗漏电等优点[3]。但电缆附件是电缆线路中最薄弱的环节：①电缆附件制作工艺不良。②电缆附件安装时环境恶劣（低温、高湿、灰尘），安装后放置在有积水、淤泥的沟内，也是导致电缆附件频繁发生故障的原因。③电缆热缩头运行年限超过15 年（国家标准规定：热缩头有效期＞30 年，未使用前，保质期10 年；冷缩头有效期＞20 年），其绝缘性能逐步下降，应力材料老化，失去改善电场分布、降低金属护层边缘处电场强度的作用。

1.3 6 kV 电缆

配电运维部管辖6 kV 电缆线路588 条570.129 km，其中运行年限为5～10 年的有316条，10～15 年的有117 条，15 年以上的有155 条。2018 年6 kV 电缆线路89 起故障，故障统计见表4。

从表4 看出，2018 年6 kV 电缆故障高于2017年，电缆故障呈增长趋势。

（1）电缆本体故障59 起，占故障总数的66%。6 kV 电缆长期低绝缘运行，电缆受潮、受热，绝缘已老化，其绝缘电阻值普遍低于规范标准值。造成的原因如下：①电缆敷设施工不规范，6 kV 电缆60%为直埋，多条堆积在一起，随意用土填埋，散热效果差，加上运行环境潮湿，金属屏蔽层会腐蚀；电缆沟敷设也普遍存在多条电缆相互叠罗的现象，而且电缆沟内支架破损严重。②野蛮拉拽电缆，敷设电缆时无视周围环境野蛮拖拉，电缆因受拉力过大或弯曲过度导致绝缘介质和电缆外护套损坏。③电缆受到多次冲击会造成电缆绝缘不可逆性损伤，电缆绝缘性下降。

表4 6 kV 电缆故障类型统计Tab.4 Statistics of fault types of 6 kV cable

（2）电缆附件故障13 起，占故障总数的14.6%。目前电缆线路共计有电缆中间箱352 座、电缆开关箱98 座。2018 年电缆开关箱发生故障3起，电缆中间箱发生故障2 起，插件故障8 起。故障原因为：①电缆箱厂家受局内采购体系限制，不能采购国内知名厂家产品，现采购厂家只能生产箱体，内附电缆配件外购。②采购附件质量不过关，如分支手套、绝缘套管的收缩紧压力不足，导致电缆附件的防水密封不良，使导体绝缘受潮而引发故障。

（3）外力破坏7 起，占故障总数的7.8%。主要是外来施工单位在施工过程中动用大型施工设备，造成电缆被挖断。如东湖小区等绿化施工。

（4）用户自管电缆故障10 起，占故障总数的11.2%。由于设备分界规定产权及运行维护归用户自管，但部分用户无资质、无能力，设备只是运行，从不进行检修试验，从而导致故障频发。配电运维部无法进行强制约束，对配网的安全运行带来重大隐患。

2 6～110 kV 电缆急需解决的问题

（1）电缆沟、预留池内普遍有积水、淤泥等。敷设时电缆外护套有微小损伤，外界水分入侵，铜屏蔽腐蚀，而后主绝缘形成水树枝、电树枝放电，最终导致主绝缘击穿。这是电缆线路运行的重大隐患。

（2）电缆沟内支架、电缆桥架割伤电缆。电缆在运行时会产生舞动，沟内铁质支架就会像小刀似地割伤外护套，铜屏蔽对支架慢放电，长时间导致电缆接地击穿。2018 年由此原因造成故障占故故障总数的48%。

（3）目前超过1 000 m 的电缆线路有10 条，对于较长的高压电缆线路，工程上常采用金属护套交叉互联双端接地的形式以限制感应电流和感应电压[4]。共计44 台交叉互联箱均安装在电缆沟内，沟内积水没过设备，使其失去降低护层感应电压的作用，接地环流增大加速了主绝缘老化，导致电缆故障。

（4）电缆属于隐蔽工程，完工后在电缆路径上都要附上很厚的一层土，绿化部门都要在上面种植草木，巡视人员不能直观查看电缆在沟内的运行情况。

（5）电缆质量存在缺陷。投产的电缆本体存在偏心、主绝缘及半导厚度不均、铜屏蔽薄且局部断裂用透明胶布粘和、外护套薄且松动严重、电缆线芯有水等问题。缆芯是否圆整直接影响到钢丝排列的均匀程度[5]。运维部所辖电缆90%由大庆庆子电缆厂或其他小厂家生产。未投产的电缆长时间放置室外，电缆本体进水，还要挂网运行，如喇六线电缆。

（6）电缆施工队伍不专业。施工质量差，施工不规范，如西四线，单芯电缆穿铁管；偷工减料，电缆沟、池采用非承重盖板，易断裂，不能保护电缆反受其伤害；野蛮施工致使外护套划伤。

（7）2011 年以前施工的电缆，都存在电缆预留池内电缆预留过多，电缆多圈罗列压在一起，电缆散热不好，热效应作用加速了电缆老化。如中一线3 相电缆罗列9 圈，影响电缆散热。龙南线电缆每相10 多圈，打开盖板，电缆表面温度高达50 ℃以上。

（8）电缆附件质量不过关。电缆系统敷设距离长，不可见，敷设环境多变，电缆附件需要现场安装[6]。主要问题是电缆头绝缘套管松动，与电缆结合不紧密，这也是造成故障的原因。如目前正在使用的6 kV 电缆附件、油田产能单位投资的35 kV电缆，均采用国内生产非品牌电缆附件，质量很差。

（9）接地环流在线监测系统90%已不能运行。2014 年安装8 套，2016 年安装15 套，故障烧损2 套，现运行接地环流装置21 套，大部分不能运行。不能运行的原因包括：①原有设备制作粗糙，部分元件已损坏；②电子元件在温差较大环境下大批量地损坏、老化；③数据传输功能失灵等。

（10）电缆试验手段存在局限性。2017 年底引进的0.1 Hz 介损综合测试仪只适合于35 kV 及以下电压等级电缆，且试验用无局放专用接线过短，较高的电缆终端杆塔试验困难；该设备不能对110 kV电缆进行测试。购进的带电局放测试设备精度不高，检测局放信号功能弱。

（11）由于110 kV 电缆终端杆(钢管塔) 塔翅长度3 m，电缆终端高度2 m，检修人员走到检修位置过程中将失去安全保护，存在严重的安全隐患，致使110 kV 电缆无法开展常规检修。

（12）6 kV 电缆线路因电压低，除受到环境影响外，还有大部分直埋敷设，且有多条同路径直埋敷设，故障查找困难，特别是冬季开挖十分危险，易伤及其他电缆或施工人员。

3 电缆治理改造

为提高电缆正常运行水平，配电运维部对电缆进行治理改造：

（1）电缆改造。2018 年运维部对存在重大隐患的17 条电缆进行了改造，如星火出口电缆和登封出口电缆改造和南十九电缆改造。对存在重大缺陷的中六线全线更换铁质桥架（运维部自己施工自己安装）。西四线切断部分频发故障的旧电缆更换为新电缆。友院线中二十分支电缆电源运行且为橡套电缆，2018 年9 月将该电缆进行更换，并在原友院线重新T 接，改造后与友院线形成双电源，保证重要负荷供电。

（2）预留池改造。110 kV 电缆预留池深埋地下，且无观察口，2018 年对铁人甲乙线4 个预留池改造，将预留池抬高至地面。东湖甲乙线4 个预留池更换盖板；在修建预留池的同时，对电缆支架都垫上了绝缘垫，防止再度割伤电缆外护套。

（3）接地极改造。在处理东湖甲乙线紧急缺陷时，发现沟内接地箱及接地装置已锈死，测试接地电阻超量程。重新安装接地极，保证接地良好。

（4）电缆护层接地引下线的改造。电缆护层接地电流的变化是判断电缆外护套是否破损的最直接手段。为加强接地电流的测试，2018 年开始加大对电缆护层接地线加长至杆塔接地位置的改造工作，以便于人工测试，目前改造25 条。

4 结束语

为了确保电缆线路平稳运行，对管辖电缆进行有效性分析并采取预防措施是确保电缆可靠运行的有力手段。一是要做好电缆的检测和日常维护，把可能发生的隐患消灭于萌芽状态；二是加大电缆线路改造力度，更换绝缘电缆线路，确保电缆正常运行；三是引入新技术，提高电缆线路智能化；四是改进电缆安装平台，降低电缆在杆塔上固定的起吊高度，提升电缆安装效率[7]。