入夏以来,不少工业配电运维团队、市政供电管理部门都遇到了电力电缆中间接头突发故障的难题,轻则导致局部供电中断,重则引发生产安全事故,很多用户咨询,如何快速完成故障排查,怎么从施工、运维全流程降低故障发生概率?
我们整理了近3年全国范围内的200起配网电缆故障案例,发现电缆中间接头故障占全部电力电缆故障的62%【1】,其中热熔接头故障占中间接头故障的47%,是主要的诱因之一。常见的故障类型主要包括绝缘击穿、接触不良过热、密封失效进水三类,对应的诱因分别是施工时绝缘处理不到位、压接工艺不达标、密封胶涂抹不符合规范,此外长期过载运行、外力破坏也是常见的诱发因素。对于B端的工业企业用户来说,一次电缆中间接头故障可能导致整条生产线停运,单小时损失可达数十万元,还可能引发原材料报废、设备损坏等次生损失,我们曾遇到过某汽车零部件制造企业,因为车间外的热熔接头故障,导致整条焊接生产线停运12小时,直接经济损失超过200万元,事后排查发现是施工时密封处理不到位,地下水进入接头内部引发绝缘击穿,如果施工验收时做了局放检测,完全可以提前发现这个隐患。对于G端的市政供电、应急管理部门来说,公共区域的电力电缆中间接头故障可能引发大面积居民停电、公共服务中断,还可能面临安全生产考核的相关责任,某市区去年发生一起主干道电力电缆中间接头故障,导致周边3个小区、2所学校停电超过8小时,被纳入安全生产*示案例,事后排查发现是热熔接头运行5年之后绝缘老化,日常运维时没有做局放检测,没能提前发现隐患。
发生故障后,首先要完成故障类型判定,通过检测故障相的电阻、绝缘性,确定是低阻故障、高阻故障还是闪络故障,之后采用设备完成定位排查,相比传统的人工排查方式,设备的排查效率和准确率都有明显提升。
第一步是粗定位,采用KGT R-9高能量电缆故障定位仪完成故障范围锁定,这款设备支持*高10kV的脉冲输出,适配1kV到35kV电压等级的电力电缆,可通过行波反射原理快速锁定故障范围,测量距离*长可达30km,误差不超过1%,能将故障点范围缩小到百米以内,相比传统的电桥法,排查效率提升4倍以上,非常适合厂区、园区这类电缆铺设路径复杂的场景,减少无效开挖的时间成本。
第二步是精准定点,完成粗定位后,采用偃月声磁同步法电缆故障定点仪完成故障点的精准定位,这款设备可同步采集故障点放电产生的声波信号和电磁信号,通过时差算法排除周边施工、交通等环境噪音干扰,*算是埋深3米的铠装电缆,也能将故障点定位误差控制在30厘米以内,大幅减少路面开挖的成本,也能缩短抢修恢复供电的时间。
第三步是质量验证,完成故障抢修后,还需要采用RDAC-10振荡波局放测试仪对修复后的电缆中间接头做质量验证,这款设备可输出0.1Hz的振荡波电压,模拟电力电缆的实际运行工况,检测接头内部的微小绝缘缺陷,检测过程不会对电缆本体造成损伤,检测数据可直接生成标准化报告,符合电力行业交接验收的相关要求,既可以避免抢修后的二次故障,也能作为运维台账的归档资料,满足监管部门的合规要求【2】。
热熔接头作为目前中低压电力电缆应用广泛的中间接头类型,其施工质量直接决定了电缆中间接头的使用寿命。从大量故障分析案例来看,热熔接头的常见质量隐患主要集中在三个环节:一是加热温度控制不当,部分施工人员未严格按照工艺要求控制加热模具的温度和时间,导致绝缘层熔融不充分或者过度碳化,内部产生气泡或者裂纹,形成绝缘薄弱点;二是导体压接不规范,压接模具选型不符、压力不足,导致导体接触电阻过大,长期运行时发热加速绝缘老化;三是密封处理不到位,防水胶涂抹不均匀、铠装层焊接不牢固,导致地下水或者潮气进入接头内部,引发绝缘击穿。
对于B端用户来说,在热熔接头施工完成后,应第一时间采用RDAC-10振荡波局放测试仪做交接检测,及时发现隐性缺陷,避免投入运行后发生故障,不少制造企业反馈,引入交接检测环节后,新铺设的电力电缆中间接头故障发生率下降了六成以上。对于G端的监管部门来说,应将热熔接头的局放检测报告作为工程验收的必备资料,要求施工单位严格按照DL/T 342-2010的相关规范完成施工,从源头上减少质量隐患,部分城市已经将局放检测纳入配网工程验收的强制要求,区域内电缆中间接头故障年发生率下降了近五成【3】。
要降低电缆中间接头的故障发生率,需要建立覆盖施工、验收、运维、应急全流程的防范措施体系,兼顾B端用户的成本控制需求和G端用户的合规监管需求。
首先是施工阶段的管控,针对热熔接头等关键部件,要做好施工人员的技能培训,严格执行工艺标准,每完成一个接头的施工都要做好施工记录,留存加热温度、压接压力、密封处理等核心参数,方便后续溯源排查。其次是验收阶段的管控,所有新建、改造的电力电缆回路,都要采用RDAC-10振荡波局放测试仪完成中间接头的局放检测,检测不合格的不得投入运行,从源头阻断不合格接头入网。第三是日常运维阶段的管控,B端的工业企业、园区要建立电缆中间接头的运维台账,每季度对重点回路的接头做红外测温,每年开展一次全线的局放普测,及时发现绝缘劣化的隐患;G端的市政、电网部门要建立区域电缆的健康档案,将接头的检测数据纳入电力管理平台,实现隐患的提前预*,符合安全生产管理的相关要求。第四是应急响应体系的建设,B端用户可配置KGT R-9高能量电缆故障定位仪和偃月声磁同步法电缆故障定点仪,组建内部的抢修团队,故障发生后可快速完成排查抢修,减少停电损失;G端部门可建立区域的应急抢修联动机制,配备的检测设备,定期开展应急演练,提升公共区域电缆故障的处置效率。
我们在长三角某制造产业园的试点数据显示,采用这套防范措施体系后,该园区近两年的电缆中间接头故障发生率下降了78%,年均运维成本减少了62%,供电可靠性提升至99.95%,应用效果良好。
参考文献
【1】 10kV配网电力电缆故障统计与分析报告
【2】 电力电缆故障定位技术应用规范
【3】 热熔式电缆中间接头施工质量管控指南