基于状态评价的输电电缆差异化检修决策策略及检修研究

2022-10-27中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司

电力设备管理 2022年18期

中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司童威

1 引言

当前，随着新能源发电行业及电网系统的持续发展，电缆使用率居高不下，传统模式下的检修计划已无法满足新时期的社会发展要求，无法满足社会的稳定、高效供电要求。故障诊断和在线检测为载体的状态检修逐渐成为未来发展主流趋势，为此需要针对输电电缆的状态评价方法进行深入研究，支持科学决策，提升整体检修质量。

2 不同材质电缆发展概况

针对不同材质的输电电缆主要特性对比分析结果见表1。

表1 不同材质电缆特性对比

铝芯电缆和铜芯电缆是传统电缆类型，拥有长时间应用经验，对应制作工艺十分成熟，为此在选择中需要同时考虑经济性和应用性能。结合铝合金良好的应用性能和低廉价格等特征分析，随着我国相关规范规程以及制作工艺的成熟发展，会进一步扩大铝合金电缆应用范围[1]。

3 电缆截面积选择

针对电缆相关截面积设计中，需要联系以下因素进行综合考虑，一是长期允许载流量，为了延长电缆应用寿命，提升电缆运行安全性，电缆通电后温度参数需要控制在长期允许温度范围内，交联绝缘聚乙烯电缆是90℃，聚氯乙烯电缆是70℃。计算得到相应的电缆载流量后，可以选择长期允许载电流相对偏大或更接近的标准截面积。二是经济电流密度，电缆截面积会对线路电能损耗以及投资成本产生直接影响，为了节约投资，尽量缩小电缆截面积。为了控制电能损耗，建议适当扩大电缆截面积。综合考虑，最终确定最佳电缆截面积是经济截面积，相对应电流密度是经济电流密度。结合设备年运行时间，查表获得经济电流密度，在得到经济截面后，进一步选择偏小标准截面积。三是压降，因为电缆长度较长，结合电缆设备自身阻抗，设备启动运转中会形成压降，设备侧电压小于某种限值，容易使设备发热。假如前两种方法无法对电缆截面积进行合理选择，需要进一步扩大电缆截面积，实施全面复核，到电缆面积满足标准规范要求[2]。

4 电缆附件选择

电缆附件具体设计、制作、选择和安装质量会对设备的稳定、可靠运行产生较大影响。那些质量较差电缆附件以及电缆附件制作、安装工艺不足，容易导致电缆运行中产生漏电、膨胀等问题，导致电缆头故障，出现运行事故。为此，需要慎重选择电缆附件的制作、安装方法，尽量选择质量好，并且与电缆匹配附件以及专业化的电缆附件组装队伍，对于电缆铺设工作具有重要作用[3]。

5 输电电缆状态评价思路

状态维修主要是以设备运行状态为基础进行科学评价，设备整体运行状态能够体现出设备操作质量达标与否，准确显示出状态等级，设备运行状态相关分析评价需要借助各种检测装置和设备运行特征，按照标准规范，科学评估设备实际操作效果。电气设备的实际操作状态可以进一步分成异常状态、注意状态、正常状态以及严重状态四种形式。开始设备状态评价前需要率先明确能够准确反映出不同部件和设备的具体特征量。

针对电力传输电缆实施性能评价中，需要综合考虑预防性故障、运行巡检、试验判断以及检修历史信息等，对不同设备状态开展横纵分析，做好各项数据对比，综合设备实际运行状态，对电力传输电缆整体操作状况进行科学评价。设备评估形式多样，比如神经网络分析、层次判断以及综合评价、故障树与设备评分等。通过分析电力传输线缆的评价指标可以发现分为定量和定性两部分，定性评价指标所占比重较大，采用多种方法开展综合分析和数据对比，考虑评价对象运行特征以及特征量，应用多层分析以及模糊分析等方法评价电力传输效果。

该措施同时兼具多维指标，综合考虑传输电缆的电气、热以及机械性能，综合考虑家族缺陷、运行环境和操作时长等内容。电力传输线缆涵盖电缆传输通道、电缆设备、电缆接头、终端设备以及接地系统等内容，需要密切联系电缆组成结构，对电缆运行效果进行科学设计，优化评价目标层。相关特征量指标涵盖多样设备元件，能够从不同层面呈现出设备运行状态，包含声音、图像以及试验数据[4]。

6 输电电缆相关差异化检修策略

在新时期发展背景下，要想进一步提升电网运行稳定性和可靠性，需要大力开展电网建设工作，重点组建强电网系统，易导致投资规模大范围扩大，为此针对输电电缆实施检修决策中，需要进一步联系现实发展状况，保证满足运行经济性要求，提升设备运行稳定性，选择差异化检修方案，针对继电装置的故障检修损耗实施综合比较分析，明确对应输电电缆的具体检修决策，选择停电检修或是持续运行。如果持续运行，可以给出下次检测时间建议。对应停电检修损失，以及持续运行后果需要联系停电时间进行考虑。

选择状态决策检修策略，同时考虑经济性和可靠性等因素影响，该策略消耗资源少，能够有效维持设备稳定性、安全性和可靠性，合理选择逻辑决断措施判断设备在现有状态下是否需要实施检修处理。借助状态检修系统研究电力传输电缆不同检修策略，系统分析供电企业、电力用户的故障率和停电损耗，综合考虑后续稳定运行以及检修成本等内容设计检修计划，联系可靠、经济性指标对不同检修策略的实施效果实施量化分析。可以实施风险评估，比较计划检修执行后成效以及不检修风险，可为检修决策提供有效参考指标，为顺利开展检修决策提供有效参考依据。

7 输电电缆典型故障缺陷和检修方法

7.1 充油电缆对应终端压力箱故障检修

研究充油电缆对应终端压力箱方面的故障缺陷和检修措施，通过分析发现产生漏油的原因主要包括以下几点：一是电缆附件经过长时间运行，油压箱因为长时间的风吹雨淋，产生了严重的锈蚀问题，使油压箱产生失压以及漏油问题；二是运维检修人员针对压力箱实施除锈，未能对压力箱锈蚀状况实施准确判断，导致压力箱加速损坏。

针对充油电缆对应终端压力箱实施故障检修中，对于其中的漏油问题，可以重新替换压力箱。因为备品内的绝缘油整体储存时间较长，初步超出10年，为此需要开展介损试验以及耐压试验，两种试验参数分别是0.0005和50000V，满足具体要求。备品内部绝缘油经过试验后，现场人员即刻实施换箱工作，因为不存在户外充油式终端图纸，需要全面检测户外充油终端配件。拆除三通阀对应端油管，发现该部分存在逆止功能损伤，即刻设置塞止头，避免绝缘油外流。同时，替换全新压力箱，将新型压力箱和油管之间进行有效连接，启动新压力箱对应阀门，顺利排除油管内部空气。

7.2 电缆终端沉降故障检修

总结电缆终端沉降成因包括以下几种因素：一是水土流失，高层建筑以及地铁线路容易使施工部位周围环境产生水土流失问题。如果电缆终端于相关施工点周围实施施工建设中，容易使电缆终端和电缆走廊产生下沉问题。二是地面覆土较厚，并利用各种重型装置实施地面平整和压实工作，容易使该部分地区电缆下沉，尽管不同地质对应下沉程度也各不相同，但会使电缆终端产生一定反应。三是地质原因，比如工程地区的土壤环境以液化砂土以及软土为主，容易增加地面沉降隐患。同时，电缆塔内终端架构未能合理设计，或是在混凝土浇筑施工中产生失误，把混凝土和电缆保护管以及电缆进行共同浇筑。

针对上述问题可以参考以下解决措施，终端场外电缆走廊中的特殊沉降问题，可以结合实际沉降状况拆除原有电缆沟，并于缆沟下层实施基础处理，对电缆沟进行重新制作。对于终端场内走廊实施处理中，需要率先将相关电缆改造成电缆沟，和地面维持齐平，并在电缆沟以及地面进行混凝土浇筑工作。施工中，需要率先对电缆进行砌砖保护以及胶垫包裹，随后实施浇筑，避免将电缆保护管和电缆浇筑融合。电缆塔对应构架改造中，需要从两种层面入手实施改造，第一是提升电缆塔架构机械性能，替换核心受力塔材，增设支撑塔材。第二是增设电缆夹具，将夹具直接设置在电缆中，无需安设在保护管中。

7.3 电缆外保护层故障检修

技术护套在感应电压环境下，导致螺栓和金属护套产生环流，螺栓周围出现较高热量，导致固定螺栓外部胶垫、护套出现烧毁和焦化现象。针对该故障可以选择以下处理措施：一是在停电前进行暂时性处理，直接拆除各种支架，断开过流通道，护套和垫层被烧毁主要原因是接地金属支架以及对应金属护套形成电流回路，需要将其中故障部位及时拆除，全面断开护套过流，控制故障蔓延。故障区域护套需要额外做好防水、绝缘处理。如果处于带电运行状态，不能顺利检测铝护套相关穿孔电缆是否损伤外半导电层以及出现绝缘层破坏，无法对铝护套开展封铅操作。为此，需要做好故障环节的防水、绝缘处理，利用沥青材料填补故障部位，减少绝缘击穿概率，保障隧道内操作人员安全，随后在沥青带中合理缠绕PVC 带以及防水带，结束临时处理后，减少铝套受潮现象，减少渗水问题。

二是进行停电处理，联系电线整体损伤状况，设计差异化检修策略，考虑故障普遍性，在结束检修后做好电力线缆外部保护层检测试验。解剖缺陷部位，有效处理外半导电层，科学处理主绝缘损伤。在现场停电处理过程中，停电后，把缺陷部位铝护套、外护套、阻水带彻底去除，进一步发现电缆外半导电层产生烧焦凹陷问题，将外半导电层去除后，可以发现主绝缘部分产生从白变黄的现象，抛除主绝缘1mm 后细致观察，发现主绝缘依然是焦黄色。按照既定方案借助两端蛇形设置电缆余线，驳接电缆，重新制作接头。