110 kV电缆故障案例分析与防范建议

李演达，郑 勇，杨 浩，徐 琮，陆家康，吴仁宜

(1.国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司，江苏 苏州 215004；2.苏州市新吴城集团有限公司，江苏 苏州 215100)

0 引言

随着城市化建设的大力推进和电力生产技术的显著提升，城市电网由架空线到入地化的电力升级改造已成大趋势。电力电缆具有增强城市线路电力传输能力、提高土地利用价值等优势，其应用愈发广泛。当然，城市地下管线众多，运行环境较为复杂，使得电缆运行上具有较强的隐蔽性和不确定性。设备质量、运行年限、敷设条件、外界施工等因素也给电缆安全运行带来威胁。

1 案例1

1.1 事故描述

2015年2月6日13时许，110 kV线路I保护动作跳闸，线路重合不成。

得到调度通知后，电缆负责单位立即组织力量对该条线路进行了故障巡视。经巡视发现，在位于线路走向上方某交叉路口有疑似施工活动的痕迹，该处为B类危险点。随后，电缆负责单位汇报调度情况，申请将线路I改至检修状态，进一步展开检查。

故障线路I为架空线-电缆混合线路，其中电缆线路共两段，分别为：

(1) 110 kV E变1号户外终端杆至220 kV G变，电缆全长4 200 m。

(2) 110 kV E变2号户外终端杆至220 kV F变(线路I)，共有6组绝缘式中间接头。从110 kV E变2号户外终端杆至J1中间接头，长度590 m，从J1中间接头至220 kV F变，长度2 300 m，电缆全长2 890 m。

1.2 事故原因

得到调度许可后，检修人员在E变1号户外终端杆、2号户外终端杆处做好相关安全措施后，随即对现场展开进一步勘察。经检查发现110 kV线路I (110 kV E变2号户外终端杆至220 kV F变)电缆段的J1接地箱内，B，C两相电缆护层过电压限制器均有被击穿痕迹。之后，检修人员在110 kV E变2号户外终端杆处，利用电缆故障测试车进行故障测距(波速取86 m/μs)。

首先采用二次脉冲法，对电缆进行预定位，测距结果显示故障点距离110 kV E变2号户外终端杆大约640 m。得到故障大致距离后，进一步利用故障测试车的冲击发生单元进行精确定位，在距离J1接地箱50 m处有明显的放电声音。

综合故障精确定位结果以及现场勘察情况，判断电缆故障点位于线路I沿线接地箱J1至J2之间。线路I及故障点相对位置如图1所示。

图1 线路I沿线及故障点相对位置示意

随即对故障电缆进行了路径探测与确认，并对疑似故障点附近区域进行开挖，将敷设于排管内的电缆段暴露以后，确认J1中间接头至J2中间接头间的C相电缆因外界施工破坏导致单相接地故障，故障点距离J1中间接头约50 m。

1.3 解决对策

针对上述故障，电缆负责单位决定将故障点临近两侧工井内的C相电缆切断，抽出两处切断位置间的电缆段，更换为120 m长的新电缆段，并在两处切断位置分别新做一只直通式电缆中间接头，同时对被击穿的接地箱J1内电缆护层过电压限制器进行了修复和更换。此外，对该处危险点标识进行了完好修复。

2 案例2

2.1 事故描述

2016年5月20日20时许，电缆负责单位接到信通部门通知，220 kV H变出线500 m处通信光缆起火。经运检人员巡视发现该处电缆井内有着火痕迹，火虽已熄灭，但下方110 kV线路II接地同轴电缆烧损，因通道积水较深，人员无法进入，难以判断通道内电缆本体的受损情况。

2016年5月21日8时许，运检人员发现上述起火处附近电缆通道有挖机开挖沟槽的施工迹象，110 kV线路II与接地箱J2连接的同轴电缆移位变形且损伤严重(线芯外露)，接地箱内接地排被拉断，由此造成110 kV线路II接地系统损坏。

2.2 事故原因

经调查发现，因施工方用挖机开挖沟槽，破坏了110 kV线路II接地引线，造成该线路金属护套两端悬空，产生较高的悬浮电压，进而导致金属护套对支架放电，最终引起火灾。运检人员还发现，该电缆井内自上而下共有三条110 kV电缆线路，线路II位于下层支架。距离线路II击穿点最近的上层支架电缆本体烧毁最严重，其中两相电缆铝护套裸露并破损，主绝缘裸露并有烧焦痕迹，中层和下层支架的电缆外护层被烧毁。

2.3 解决对策

根据现场勘查情况，电缆负责单位安排3台水泵对通道内积水进行抽排水作业，同时申请线路II停电抢修。最终，完成了线路II同轴电缆及相关的两组接地箱修复和更换工作。同时更换了受损的8段电缆，增加了16只中间接头及相应的接地箱等。该起事故造成的电缆部分修复费用约为200多万元。

3 案例3

3.1 事故描述

2017年9月10日12时许，110 kV线路III开关动作，重合不成功。得到调度通知后，电缆负责单位立即组织力量进行了故障巡视。14时，巡视人员汇报110 kV线路III通道及周边环境均无异常，随即电缆负责单位申请对110 kV线路II改至检修状态，并展开事故原因排查。

3.2 事故原因

线路III为架空-电缆混合线路，其中电缆线路一段。检修人员首先对该段电缆进行了绝缘测试。测试结果为A相绝缘3 GΩ，B相绝缘3.2 GΩ，C相绝缘0 Ω。经判定C相电缆存在接地故障，随即对该相电缆进行了故障定位。最终确认故障点位于距1号终端杆300 m处的中间接头处。经现场检查发现该处双保护接地箱内保护器及接地线均已被盗。

3.3 解决对策

电缆负责单位对被盗的接地箱内部保护器及接地线进行了修复，同时切除了C相故障电缆中间接头，更换为一段120 m长的电缆，并重新制作了两处中间接头。

4 分析和建议

4.1 实现闭环管理

(1) 建设电缆精益化管控平台，有效提升电缆线路的本质安全和巡检效率。该平台系统融合电缆通道环境监控系统、沉降系统、局放监测系统和接地护层监测系统，通过调取后台信息可准确获取电缆及通道运行状态和危险点变更情况等。以在线监测、缺陷、巡检数据为基础，建立专家系统，对采集到的各类数据进行综合计算、分析，判断设备是否存在异常，并根据异常情况给出科学的决策。同时，平台终端具备电子表单自动生成功能，运维巡视人员手持终端即可完成现场危险点审批工作，真正实现危险点管理电子化、智能化。

(2) 建立防外破管控机制，实行分区分级差异化管理。电缆负责单位应与城市地下管线领导小组及政府相关部门形成防外破管控联动，提前获取施工信息，制定电力安全保护方案。同时，巡视人员应发挥自身主观能动性，对危险点、隐患点、重要及保电线路进行加密巡视，向施工单位明确安全措施及现场交底并对相关工程责任人进行必要的电力安全法制宣传教育，包括《中华人民共和国电力法》、国务院《电力设施保护条例》及地方相关的电力保护法规，增强对施工人员的法制约束力，从源头降低电缆外破事故发生概率。

(3) 规范电缆通道和设施的标识、标志。常见的标识标志有通道标志桩、路径临时标识、电缆通道(工井)标志、通道路面标识、穿越河道警示牌和禁止开挖标识等。电缆负责单位应对丢失、污损和错误信息标识、标志进行及时修复或更换。同时应加强对电缆接地箱、工井盖板及支架等电缆附属设施的巡检，必要时需安装防撞围栏及防盗设施。

(4) 常态化组织开展电力安全宣讲及培训活动。电缆负责单位应加强与施工单位以及其他市政管线单位开展电力安全保护知识交流。针对施工作业现场出现的电力保护难题，电缆负责单位应结合日常运检工作经验，从电缆敷设、迁改和就地保护等多方面为相关单位进行技术培训。通过开展输电电缆电力保护宣讲和培训，切实提升现场作业人员电力保护意识和解决工程难题的能力。

4.2 探究前沿技术

(1) 应用可视化智能设备对电缆通道及危险点进行全天候监拍。后台服务器可利用AI人工智能算法将监控范围内的异常情况识别标记并发送预警信号。技术人员将对识别出的告警图片进行预处理，并根据不同的情形按照规定流程及时告知运维人员。该系统可融合移动拍摄终端和无人机等巡检技术，根据危险点的变动情况及时做好监控区域的动态调整，确保监控无盲区，最终实现数据融通和智能联动。

(2) 推广应用基于差异化运维决策的智能接地箱，该箱有效适用于电缆沟敷设型式电缆接地环流的监测。智能接地箱灵活集成各个监测功能模块并预留拓展接口，各模块可插拔、可拓展，根据用户差异化需要灵活集成、自主定制。监测功能模块分为运行参数和运行环境两大类。运行参数包含护层环流、中间接头温度、电缆载流量等；运行环境包含箱体振动报警、开门报警、井盖报警、水位监测等。智能接地箱能够适应未来各种运行环境和运维需求，显著提高电缆运行状态在线监测水平。

(3) 采用全新一代视频监控——分布式多防区振动光纤系统，以完成整条电缆的实时监测，实现电缆沿线全线、连续、分布式测量。该套系统可对距光缆5 m范围内的机动设备启动、停止和通过等振动进行监测，可以准确探测对电缆的机械和人工挖掘监测。系统具有自诊断功能，在光缆破坏时能够进行自身断点检测及定位。应用该系统可以极大提高人工巡检效率，规避巡检盲区。

(4) 安装适用于110 kV及以上电压等级的电缆故障快速精确定位与预警装置，将其核心部件“监测终端”分别安装于终端电缆本体和终端接地箱接地线上，用于采集放电行波、故障行波和工频电流等信号，实时监测电缆本体和接地线上的故障情况。该装置较原来离线式故障查找时间大大缩减，可极大地提高运检人员的电缆故障排查和运维管理水平，提升电缆线路的安全运行能力。