高压输电电缆安全管理的探讨

王 军，郭智刚

（国网西安供电公司亮丽电缆工程分公司，陕西 西安 710000）

0 引 言

目前，我国电力系统处于正在不断扩建规模的时期，高压输电电缆施工也在同步推进，对地方高压输电电缆安全管理提出了新的要求。因此，要运用合理的技术做好电缆安全管理工作，在保证电缆线路供输电质量的同时，延长电缆正常运行的寿命周期。

1 高压输电电缆的安全管理的意义

高压输电电缆影响着整个电力系统的供输电安全和企业经济效益，应该遵循正常的电力系统运行规律，保证输电电缆敷设前期设计到电缆施工竣工再到生产供输电阶段都能保持稳定有效地进行。目前，许多地方电力企业从电缆的缆头牢固连接、终端头质量把控、电缆负荷调整等方面实现了电缆的优化管理，做到了电缆的科学安装。同时，企业方面也提出了高压输电电缆危险点设计布局策略，希望能够保证高压电缆日常的安全管理。这些技术操作在一定程度上体现了对高压输电电缆安全管理的意义，希望电力企业部门能够做好电缆质检监督的工作，进而实现对电缆安全运维管理机制的有效调整，使得管理技术能够深度进行全方位应用[1]。

2 高压输电电缆的全寿命管理技术的应用

2.1 基本内涵

高压输电电缆从最初使用XLPE聚敛乙烯材料到目前的绝缘电缆，已经发展形成了电缆线路敷设建议、运行维护便利的创新技术体系。新的绝缘电缆已经被大量应用于从低压到高压的各种输电线路，并发挥了重要作用。但是，对于供电企业而言，不断优化电缆运行维护手段，提出合理有效的电缆资产管理办法是关键。例如，围绕电缆所开展的全寿命管理技术，能够实现对输电电缆的安全管理，达到统筹协调电缆全寿命评价各个环节的目的，并实现电缆安全管理机制的流程化、标准化和一体化。在该技术的应用中，还应该建立专门的数学模型和成本结构分解机制，思考电缆全寿命周期中安全管理技术内容的组成和应用方法。

2.2 对高压输电电缆的寿命评估

高压输电电缆的寿命被划分为设计寿命和使用寿命。其中，设计寿命是指在资产规划和安全因素考量设计阶段所提出的电缆应有的技术寿命，也可理解为经济寿命或自然寿命。技术寿命和自然寿命彰显了高压输电电缆安全管理的本质，即电缆本身从开始应用到被更换淘汰所经历的时间，遵守电力系统“有效使用”判别的准则。同时，电力系统方面也要评判电缆本身的物理损耗，看其达到极限状态是否为达到“有效使用”末期的自然时间界限。

当然，电力企业也会从经济寿命结合安全管理要素思考高压输电电缆的安全性问题。例如，一般高压输电电缆的寿命周期费用包含了购置费用和运维检修费用两大类。如果从资产寿命周期费用角度来看，其中的运维检修费用占到60%以上（其余40%为购置费用）。基于经济角度对高压输电电缆进行安全管理优化，能够实现技术的有效规范和约束，确保电缆安全管理技术选择和技术应用的合理性。

在高压输电电缆的使用寿命方面，要遵照其设备实际服役“年龄”进行展开。基于资产接近或达到报废“年龄”的，可实现对电缆使用寿命的评估，并在正确时间节点提出相应的安全管理措施[2]。

2.3 高压输电电缆的寿命安全管理评估技术流程

基于全寿命管理的高压输电电缆安全管理主要围绕安全管理评估展开流程，包含3个安全管理评估技术方面——转资前寿命设计安全管理，转资后经济寿命延长安全管理和报废时安全性全面评估管理。

如图1所示，全寿命周期安全管理技术应用评估流程专门对高压输电电缆的安全管理技术应用展开分析，并给出了寿命安全评估综合指数计算公式：

其中，T代表电缆设备的寿命评价综合指数，F(x)代表高压输电电缆全寿命周期安全管理和电缆实际寿命之间的函数关系，S代表安全指数，E代表效能指数，C代表周期成本指数，α、β、γ代表权重系数。

结合式（1）可以实现对高压输电电缆全寿命安全管理技术的优化，为电缆的创新安全管理技术提出提供条件。

图1 高压输电电缆的全寿命周期安全管理技术应用评估流程

2.4 基于全寿命周期的高压输电电缆安全管理技术应用

基于全寿命周期的高压输电电缆安全管理，应该遵循电缆长效效能可持续应用理念的原则。因此，提出以下3点安全管理技术措施。

2.4.1 合理敷设高压输电电缆

高压输电电缆电缆接头部位最薄弱，因为电缆接头和导线夹之间一般都存在空隙，极易出现压接不牢固、不紧密等原则性问题，严重时可导致电缆接头发热。如果该问题不能及时处理，必然会影响电缆终端，导致其出现不可逆的受损。为此，需要切实保证电缆接头牢固接触和稳定连接后才能进行敷设，确保高压输电电缆全寿命周期安全管理工作稳定开展。具体来讲，保护高压输电电缆需要做好以下两点安全管理和检查工作。

第一，要保护好电缆头的关键部位——终端头。实际上，终端头和高压输电电缆的主绝缘相联系。为了避免主绝缘因上述原因受损，必须结合实际电缆生产加工，合理控制电缆局部受热现象，真正保护好热缩材料，确保高压输电电缆均匀受热，同时控制电缆头位置，避免产生气体或气泡。

第二，基于全寿命周期管理相关技术原则，可以了解到实际高压输电电缆在常规工作状态下是存在中间地带和终端环节的，是高压输电电缆的隐性脆弱环节。如果无法实现电缆负荷的有效控制，就会导致大电流经过电缆，严重时会出现绝缘体介质受热的情况，一旦超出受热承受范围，会出现绝缘受损和老化等问题。该过程中，电介质受损很难得到有效控制，一旦丧失绝缘性能，整个电缆头局部位置就会发生短路，严重时会导致发生火灾。

所以，在日常高压输电电缆管理过程中，要明确中间地带和终端环节，尽量远离危险点，保证电缆敷设过程由专人安排指导并操作，从而确保安全管理基本的安全。此外，在电缆敷设操作过程中，要仔细检查电缆绝缘头的击穿问题，观察劣化过程的具体程度，并对电缆绝缘材料性能进行长期检查，最终选择最合理的电缆敷设方式。例如，可选择电缆直埋、电缆排管、电缆沟道或者电缆隧道等。目前，电缆隧道的安全管理技术应用最有效，能够做到同时敷设多条电缆线路，一般在超出电缆沟道容纳范围时使用。另外，该技术可适用于水下或社区管线区域位置，在电缆防水安全保护方面具有重要的作用。

2.4.2 安装扰流防舞器

一般来说，高压输电电缆所在线路会出现舞动故障，严重影响电缆输电质量和输电安全，需要为高压输电线路节点安装扰流防舞器。防舞器具有扰流声、扰流器以及防舞鞭3种分支设备。将其安装于高压输电电缆上，能有效改变覆冰导线截面，保证高压输电电缆界面呈现不均匀状，降低导线磨损，适用于覆冰较少的高压输电电缆上。此外，要为高压输电电缆配备直径小于其一半左右的防舞动绳，基于动态响应层面优化高压输电电缆的安全管理能效[3]。

2.4.3 设计LCTC全寿命周期管理评估模型

要为高压输电电缆设计全寿命周期费用模型，即LCTC模型。该模型基于高压输电电缆的整个寿命周期进行安全管理，首先对电缆全寿命进行准确评估：

其中，LCC代表全寿命周期费用计算模型；Rcable代表电缆预估使用年限补正系数；CI代表初始投入费用，包含电缆本体、附件购置费用、安装调试费用以及其他费用；Rconstructure代表电缆构筑物顶估使用年限补正系数。结合这些系数给出高压输电电缆的最终全寿命周期安全管理公式：

在LCTC全寿命评估模型中，采用式（2）、式（3）可确保为高压输电电缆提供较高的LCTC值，结合LCTC大小实现对电缆全寿命周期的安全管理优化。

3 结 论

除上述多点安全管理技术以外，针对高压输电电缆的安全管理还包括超声波监测仪技术、红外线检测仪技术等，都能重点围绕高压输电电缆的局部安全展开安全管理防护，及时发现并解决问题，从而为电力系统高压输电提供一个相对安全、稳定的运行环境，为用电户群体提供安全稳定的供输电环境。