1、運行與檢修高壓電纜在廣州電網的應用與發展石銀霞 賀智濤 張桂燕 劉毅剛（廣州供電局輸電部 510310）【摘 要】廣州電網是省內電纜線路最多，在電纜的應用與發展方面較有代表性的電網。文章介紹了高壓電纜特別是交聯聚乙烯高壓單芯電纜在廣州電網的應用和發展歷程，主要從運行管理、電纜本體結構、附件、工藝等方面進行回顧，同時對近年來管理中好的經驗、方法、新的技術進行了介紹。【關鍵詞】高壓電纜 應用 發展 運行 附件0 引言1985年8月，國內用于城市高壓電網的第一條110kv交聯聚乙烯高壓單芯電力電纜在廣州市投產，自此，我國高壓電力電纜特別是交流聚乙烯高壓電纜開始進入了快速的蓬勃發展時期。隨后的二十幾年

2、來，廣東特別是珠江三角洲地區作為中國改革開放的前沿陣地，經歷了前所未有的飛速發展時期。作為珠三角的中心城市的廣州，供電負荷的飛速增長及中心城市建設的迫切需要給電網高壓電纜的應用和發展提供良好的機遇和廣闊的空間。本文從廣州電纜運行管理、電纜本體結構及附件工藝等各個方面進行了回顧，同時對近年來管理中好的經驗、方法進行了簡單介紹，并對高壓電纜技術發展的方向進行了展望。1 1高壓電纜在廣州電網應用的歷史演進和創造性成果廣州供電局第一回110kv xlpe絕緣電纜是1984年引進日本住友公司用于天河至區莊變電站，開創了城市輸電網交聯聚乙烯電纜應用的先河，使廣州供電局在高壓電纜的安裝技術方面走在國內同行的

3、前列。線路全長約4700米，分三個交叉互聯大段。電纜結構為單芯，銅導體，交聯聚乙烯絕緣，波紋鋁護套，聚氯乙烯外護套。電纜截面700平方毫米，設計輸送容量120兆伏安。電纜接頭采用包帶式，接頭的絕緣部分由包帶機包扎絕緣帶制成。全線共有絕緣接頭18個，直線接頭6個，該電纜由日本廠家派員督導敷設，電纜附件的安裝也由日本廠家派員負責。當時的接頭并沒有安裝防水用的金屬外殼。電纜終端使用應力錐和彈簧壓緊結構，一端使用戶外式終端，另一端在區莊變電站使用gis終端與gis連接。截至2008年6月，廣州已投入運行110kv高壓電纜196回，220kv高壓電纜線路9回，線路長度超過500km。其中兩回為充油電纜，

4、其他均為交流聚乙烯絕緣電力電纜。實踐證明，交聯電纜具有安裝工藝簡單、運行維護費用低廉、載流量高、適用于高落差使用環境等優點，并逐漸被廣泛接受，在220kv以下等級作為充油電纜的換代產品。時至今日，國內新建高壓電纜工程，已絕大部分使用交聯聚乙烯電纜。廣州電網中，交聯聚乙烯電纜占廣州110kv及以上電壓等級電纜的99%以上，所以廣州電網近二十年的高壓電纜發展歷史可以看作是交聯聚乙烯高壓電纜的發展歷史。下面首先回顧一下高壓電纜在廣州應用和發展過程中具有里程碑意義的事件記錄。1.1 1電纜槽盒的研制和應用1985年電纜槽盒開始在廣州地區廣泛應用。在電纜使用槽盒前，直埋敷設的電纜只是用磚塊蓋在電纜上面，

5、防止外力破壞的性能很差，不適應城市建設步伐，外力破壞事故多。電纜槽盒把電纜包圍起來，面上又有鋼筋水泥制造的蓋板，大大增強了電纜線路防外力破壞的能力。槽盒與直埋電纜具有相似的散熱條件，使電纜的載流量不受影響。電纜槽盒使用已達15年，至今仍是廣州地區10kv以上電纜線路的主要裝置形式，也是國內除上海的排管敷設、北京的隧道敷設以外的第三種電纜線路主要裝置形式。1.2 2縱向防水電纜的應用1987年8月，天河變電站1、2號變中110kv電纜投運。雖然這二回路電纜長度只有27米和31米，但它代表了一種新型電纜結構在廣州供電局的首次出現。這二回電纜由瑞典亞細亞公司制造，交聯聚乙烯絕緣，鉛護套。其導體各導線

6、之間夾有遇水膨脹的粉末；鉛護套和主絕緣之間包有帶膨脹粉末的包帶。這是一種稱為縱向防水結構的電纜。這種電纜在金屬護套受到破壞時，其膨脹粉末可以阻止水分沿電纜縱向侵入電纜，使電纜受潮的范圍減至最少。1.3 3gis“t”接終端的應用1991年，為解決從天區(天河-區莊)線“t”接電源到龍潭變電站，把三個gis電纜終端連接在一起，完成電纜的“t”接。這種結構形式的電纜“t”接，占地面積相對較小，技術成熟，解決了線路規劃建設中的實際困難。這種接法是在線路走廊受限的情況下的無奈選擇，給電纜故障查找帶來了困難，增大了故障查找的難度，但在當時亦不失為一種創新。1.4 4新型電纜接頭的應用高壓交聯聚乙烯電纜的

7、接頭，早期采用的大部分為包帶式。歐洲廠家也有生產預制式的，如1987年7月投產的西盤（西村盤福）線，電纜和附件由意大利皮拉里公司生產，其中接頭就是全預制結構。但由于價格等方面的原因，打入廣州市場的大部分是日本廠家。日本廠家清一色的采用包帶式接頭。雖然1998年曾在運行了13年的天龍區線上截取了一個包帶式接頭，按型式試驗項目進行過試驗，證明包帶式接頭的性能是可靠的。但由于包帶式接頭受材料、安裝環境和操作技術水平等因素影響較多，制作質量又無法測定，曾發生過多次運行中爆炸和接頭質量不良的事件。隨著運行經驗的積累和廠家技術水平的提高，用預制式接頭代替包帶式接頭在國內已成為共識。全預制式接頭的主要絕緣部

8、分在工廠內制造，并可進行局部放電檢測等出廠檢查，保證了接頭的質量。接頭的現場安裝工藝簡單，時間短，與包帶式接頭相比具有明顯的優點。1998年開始，在新安裝的接頭中，逐步淘汰包帶式接頭，使用預制式接頭。93年8月在伍文東（伍仙門文德東堤）線上還使用過一組日本三菱公司生產的“y”接頭。這種接頭能在原有線路上“t”接出分支線。由于這種接頭的可靠性要求高，實際需求量少，制造和運行經驗在世界范圍內都較少，對它的推廣使用運行部門持審慎態度。1.5 5電纜終端的研制1994年,廣州供電局與長沙電纜附件廠合作成立南達公司，研制110kv的交聯電纜戶外終端。該電纜終端于1999年在廣州電網掛網運行。1.6 61

9、10kv繞包式接頭性能研究1996年7月3日，天龍區（天河龍潭區莊）線5號接頭運行中爆炸，事故分析結果沒有發現明顯的原因。由于該電纜是國內第一回110kv交聯聚乙烯電纜，使用的是包帶式的接頭，運行時間已達11年。對于類似的大量老式的繞包型接頭經過十多年的運行后是否能滿足預期運行壽命的要求成了運行人員十分關心的問題。為回答這一問題，1998年從運行中的該電纜線路上截取一個接頭，進行了二個試驗：一是按新電纜要求的形式試驗項目進行試驗；二是提高交流試驗電壓的試驗。結果是前一個試驗順利通過，第二個試驗在650kv時才被擊穿。這一試驗說明，正常情況下包帶式接頭的性能是可靠的，從而消除了對幾百套運行中包帶

10、式接頭的擔心。1.7 220kv交聯聚乙烯電纜的應用97年5月220kv羅鹿（羅涌鹿鳴）線投運，這是廣州供電局第一次在220kv等級使用交聯聚乙烯電纜。該線路使用日本三菱電纜工業有限公司的電纜和附件，全長7.640公里，分4個交叉互聯大段。電纜采用銅導體、交聯聚乙烯絕緣、波紋鋁護套、聚氯乙稀外護套結構；全線共有33個接頭，采用“背靠背”式結構，這種結構類似于兩個終端對接在一起；終端采用繞包紙卷的電容錐式瓷套戶外終端。1.8 8參與500kv交聯乙烯電纜的施工和附件的安裝2006年開始，廣州供電局開始參與國外制造的500kv的高壓電纜的施工和附件安裝工作，再次走在了國內高壓電纜施工安裝技術的前列

11、。2 2交聯聚乙烯電力電纜的技術發展歷程2.1制造技術初期的xlpe使用蒸汽作為化學反應的加壓和加熱媒質稱為濕法交聯。一般認為濕法交聯的水蒸汽在高濕高壓下容易向熔融的pe中滲透,這種方法會增加xlpe中微孔數量及增大微孔尺寸。七十年代初,各國廠家相繼推出干法交聯，減少了xlpe中的微孔和水分,提高了xlpe電纜運行可靠性。后來xlpe制造方面又有了更大發展,除了完善xlpe本身的良好物理和電性能外，又出現了新型的半導電屏蔽材料,以及超凈絕緣材料,使絕緣體中的雜質含量進一步減少,在工藝上又引進了多層共擠法，減少了層間界面空隙,使xlpe電纜局部放電量大為下降,為超高壓電纜的發展奠定了基礎。2.2

12、半導電屏蔽最初xlpe電纜上使用的是涂石墨層布帶繞包在絕緣上的方法,這種方法由于界面問題，使得電纜局部放電很大,同等電纜一旦進水,水分直接和絕緣接觸,易引發水樹、電樹。因此在國外七十年代就已經淘汰,而在我國直到八十年代各廠商才逐步淘汰了這一工藝,繼而半導電屏蔽使用三層同時擠出工藝,材料也采用xipe,且在材料中加入防水樹劑和防電子發射劑,使得電纜性能更加優異。 2.3電纜接頭絕緣制造九十年代開始為了減少xlpe絕緣退縮問題,而采用消除應力裝置,使得電纜回縮問題得到改善。日本住友公司中間接頭采用屏蔽罩將電位從接頭線芯引向預制件內半導體絕緣的同時，采用在主絕緣上刨兩條環狀溝，將屏蔽罩邊緣的凸起鑲入

13、其中，以達到減少接頭兩側絕緣退縮的目的。2.4電纜外護套交聯電纜外護套一般采用pvc材料，或者是pe（熱塑性聚乙烯）厚度一般為35mm，pvc是典型的護套材料。從燃燒損害的觀點來看，它的性能特別好，因為它是阻燃的。這種結構已在我國廣大地區大量使用。pe具有較寬的溫度范圍，且吸水率小于pvc，但另一方面它不能阻燃。在護套制造中采用不同的添加劑有助于調整護套的性能。最近的研究表明，采用不同的增塑劑來調整護套的硬度，以適應其安裝場地的氣候條件，在寒冷的地方不會開裂，在熱帶也不會變成軟面條。采用在護套中添加驅蟲劑，使白蟻避而遠之，這一方法特別適應天氣潮濕的我國南方。2.5主絕緣廠家采用三層共擠給出緊密

14、的，可靠的絕緣和內、外半導電層，具有完美的層間接觸。交聯是在高壓和完全干燥的情況下進行。為了使雜質減少到最小，使用超凈交聯聚乙烯料，并且材料處理系統是完全封閉的。因偏心度的改善，解決了電纜的偏心度影響電場均度的問題，從而減少了絕緣厚度，增加了電纜的載流量。2.6附件電力電纜附件分為終端與中間接頭兩類。目前各廠家基本拋棄了傳統的繞包式中間接頭，趨向于預制式附件。預制式附件以其體積小、性能可靠、安裝施工簡易、經濟和使用壽命長等諸多優點深受用戶的歡迎，目前已基本取代了繞包式接頭廣泛應用于高壓電纜。2.7電纜接頭導體的連接方式目前常用的電纜接頭導體的連接方式有：上螺絲方式、壓接方式、焊接方式。壓接方式

15、最為常用，采用接線管將兩側導體壓接，接觸電阻較大。上螺絲方式由于對可靠性問題的擔心，廣州及周邊地區未有采用，其也存在接觸電阻較大的問題。焊接方式在歐洲廠家如abb、阿爾卡特、雪力克等廠家的產品中廣泛采用，可降低接觸電阻，但其工藝復雜，耗時較長，現場安裝不受歡迎。3 3電纜運行管理的新技術和新方法3.1 1電纜終端頭紅外測溫監控近年來，廣州供電局廣泛使用紅外線探測技術，對電纜終端表面溫度進行巡檢。通過發現終端表面局部發熱，能及時發現和處理終端缺陷。紅外測溫技術操作簡單、方便，不影響線路正常運行，可以提前發現和處理終端缺陷，為線路的安全運行創造了良好的條件。3.2 2高壓電纜隧道實時監控系統廣州供

16、電局在運行中的隧道安裝實時監控系統，實現了包括視頻、通風、排水和照明等的實時監控，使用供電局本身的網絡資源，實現對珠江新城電力電纜隧道9個出入口的遠程圖像監控。它具有以下功能：1）、利用已有光纖線路進行圖像或數據傳輸。2）、當有人自出入口進入隧道時實行自動報警錄像，并可利用電話線路撥打相關人員的手機或固定電話。3）、可遠程手動開關各出入口內的照明設備和風機設備。4）、可通過報警觸發自動開關各出入口內的照明設備。5）、可滿足廣州局網絡任一個節點上多人同時監控珠江新城電力電纜隧道9個出入口的現場情況。3.3 3電纜溫度實時監測系統廣州供電局2005年開始積極探索實施電纜溫度實時監控系統，通過采集高

17、壓電纜表面的溫度計算電纜沿線各點芯線的溫度，為確定電纜實時載流量提供依據，以確保電纜運行安全和不影響電纜運行壽命的前提下充分挖掘高壓電纜線路載流能力，對高壓電纜供電網絡來說有著重大的意義和廣闊的應用前景。3.4 4新型電纜管理系統2006年開始，廣州供電局輸電部利用kml技術和免費的google earth平臺開發了一個新型的電纜管理系統，通過三維全景電網信息展示系統高效、直觀地展示關鍵業務數據。該系統可以在三維地理背景上展示電纜敷設方式、電纜走向、電纜接頭、接頭互聯段、電纜剖面圖，可以方面的查看電纜運行信息、電纜線路缺陷信息、接頭信息，還可以展示違章建筑的位置、所處的地形、受影響的線路和實地

18、拍攝的照片，展示需要特別重點巡視的施工工地位置和施工范圍。具備標準化程度高、安全性好、易用、易維護、建設成本低等優勢，在廣州供電局輸電部內得到了廣泛的應用，大幅度提高了各項輸電管理工作的效率和質量。3.5 5電纜橫跨長距離大橋的伸縮裝置220kv佛吉線#11#23塔架空線改電纜工程中的一段經過佛山東平大橋，由于主橋兩側與引橋相連處各設有一處伸縮縫，故在此位置的電纜需敷設在伸縮裝置上，以吸收橋梁伸縮產生的水平方向位移。對于電纜經過橋梁敷設時所采用的電纜伸縮裝置目前我國尚未有具體的設計規定，廣州供電局輸電部根據工程的實際情況對伸縮裝置進行設計。該裝置對于避免電纜在橋梁伸縮變化時產生局部彎曲變形現象發揮著較好的作用，使得電纜的彎曲半徑不會小于電纜的最小允許彎曲半徑，對電纜的安全運行提供了保障。3.6 6采用電子標識系統隨著經濟建設和城市建設的快速發展，輸配電網絡中地下電纜和設施越來越多，由于時間的變化或者其他因素，地上標識與線路所在實際位置不符，給運行維護工作帶來很多不便。為準確掌握現有地下高壓電纜的位置、埋深、規格等信息，給運行維護和施工交底提供信息支持和技術保障，廣州供電局