110kV莱金线过海电缆漏油修复介绍

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  摘要:每年过海电缆遭船只破坏而需维修的事故时有发生,加上海上作业不同于陆地,不可预测因素较多,为积累经验,合理安排维修计划,缩短停电时间,本文按时间顺序详细介绍110kV外金线过海充油电缆的维修过程及一些注意事项。
  关键词:过海充油电缆;破坏;维修;注意事项
  前言
  高压单芯自容式铅包充油电力电缆,具有电气性能稳定、传输能力大、耐电强度高、介质损耗小、使用寿命长等特点,因此被广泛应用于电压等级在66千伏及以上超高压大容量城市电网输配电系统以及跨越江河湖海之间的连接。
  一、电缆及故障基本情况
  110kV莱金线过海电缆从澄海莱芜终端至南澳长山尾终端,全长9.1公里,该电缆为1×300mm2单芯充油式海底电缆,型号为CYZQ241,上海电缆厂生产,于1995年12月13日交接验收,12月26日下午正式投入运行。
  1996年5月2日发现该电缆被船只抛锚导致B相破损漏油,修复工作至96年7月19日直流耐压完成,历时近80天。
  2005年1月5日在对该电缆巡视中发现:C相电缆在莱芜侧的油压为0.08Mpa,在南澳侧的油压几乎为零,两侧终端、电缆及油系统管路均无漏油痕迹,据有关部门反映及现场巡视发现,在电缆过海保护区内有船只违规进行挖掘作业,判断漏油点只能在海底电缆的范围,故障原因为砂石船挖砂所致。
  2008年12月09日中午12时左右,巡视中发现莱芜侧C相油压为0.11Mpa,长山尾侧为0.075Mpa。两侧终端、电缆及油系统管路均无漏油痕迹。据南澳值班人员及巡视人员反映,最近2天时间内并没有发现有船只在电缆路径上作业。故障原因尚未得到明确。
  二、紧急处理
  由于05年也发生过油压降低的情况,发现油压异常后,考虑两端油压力箱内尚存有压力,并且达到充油电缆安全运行所要求的0.06Mpa最低条件,所以不需做紧急停电处理。并打电话到上海电缆厂要求发送电缆油和联系技术人员赶往现场。
  当天下午2:40到达长山尾电缆终端间,到下午4:00,油压为0.067Mpa,5:20开备用2冲油,油压回升到0.078Mpa。并派专人在两侧电缆终端间对油压进行24小时不间断监控。
  三、电缆修复准备工作
  1、联系潜水队伍,配备轻型船只及潜水用具,准备进行电缆漏油点测寻;2、赶制工作平台及修复船定位锚块,待电缆漏油点发现以后将平台及锚块定位;3、联系汕头救捞站的海上打捞队伍,做到一旦确定电缆漏油点,该专业打捞队伍能将该段电缆从海底打捞出水面;4、联系电缆修复队伍,准备好修复漏油电缆所需接头、备用电缆及工器具等赶赴汕头;5、同汕头海事部门联系,做好电缆漏油点测寻、修复电缆时所需的海上封航等措施。
  四、电缆漏油点测寻
  05年发生的漏油事故也是C相,所以本次不需要再确定各相序的排列。自12月10日开始,一边监视油压,一边雇船只到海面上进行漏油点的初步定位,以方便后续工作的开展。在对两端油压下降情况进行分析后发现,莱芜侧油压基本没有下降的趋势,而长山尾侧油压则不断的下降,由于长山尾侧地势比较高,因此可以初步定位漏油点在靠近长山尾侧。
  上午8:30,雇船只出海寻找漂浮的油花,但由于风浪较大,无法找到大概漏油点。1月3日,专业潜水队开始进场。1月6日,风浪较平静,下午2:30船只出海,没发现海面有油迹。1月7日上午8:30—11:00出海,发现海面有油花痕迹,并伴随有黑色的污合物,初步怀疑是沥青。用卫星定位系统定位漏油点的大概坐标。下午1:00—4:00,潜水员下水,即沿着油污垂直下潜,由于风浪加大,无法找到电缆的具体路径。1月8日下午1:00,潜水队派员下水,到3:30,潜水员已找到电缆的具体位置,并用白色浮标标示。1月9日下午1:00,潜水员下水,沿电缆路径细查,3:36发现05年制作的電缆中间接头有油不断泄出,并伴随有黑色的油状物,由此可以暂时性确定,漏油点就在电缆中间接头处。做好标记好,并用卫星系统定位。等待平台到位就可以开展打捞工作。
  五、电缆修复
  原计划设计电缆修复平台,尺寸为宽6米,长度8米,高度12.5米。考虑到制作时间需要20天左右,时间较长,既浪费时间又浪费资金,以及上海电缆厂技术人员建议在船只上搭建临时平台就可以开展修复工作,工期短,耗资少,最后决定在船只上搭建临时平台。
  1月18日,所有手续办理完后,工作平台及锚块就位。开始为电缆中间接头制作工作场所的平台面宽1.5米,长度8米。为确保电缆起吊船的安全,并对起吊船进行定位的4块砼锚块单块重量为15吨,尺寸为2.5×2.5×1(米)。
  18日上午09:00左右,潜水员带电缆起吊架下水,待电缆在电缆架上就位后,10:00左右开始起吊。至11:00左右,电缆吊出水面并固定在平台上。起吊后发现电缆中间接头盒顶端的密封盖已脱落,原灌满的沥青油已有大部分流失,盒内被沙填满。
  下午1:30左右,两端油罐关闭,开始做电缆切断工作,将电缆中间接头切离,加油压冲去铜屑,双侧断口封上铅封,两端分别打开油压,观察电缆封铅头有没有漏油,待油压稳定后记下油压,以防止新的破漏点被遗漏。
  19日上午6:00,查看两侧油压力罐油压,没有降低现象,由此确定破漏点就位于切断的中间接头处。
  由于风浪太大,一直等到8:30左右,中间接头的制作工序才开始。(05年修复时是截取新电缆段在双头对接,本次工程利用电缆预留长度,并且只需重新做一组中间头,所以可以免去截取新电缆工序)
  电缆中间接头制作工序如下:
  1、从中心位置向两侧各量1280㎜和1360㎜处,用铜丝绑扎或金属哈夫法兰固定钢丝。2、将两端压力箱关闭,确定接头中心,锯断电缆,打开压力油箱,冲掉铜屑等脏物,然后关闭压力箱,压力箱油压应在2kgf/cm2左右。3、在电缆钢丝上两端按先后顺序各套上玻璃缸外壳中心定位不锈钢套、钢丝吊紧不锈钢法兰圈、不锈钢锥体6只螺孔法兰圈。4、两端钢丝剥开,翻成弧形,到根部铜丝扎紧处或哈夫法兰固定钢丝处,要求弧形大、以便恢复容易,并将所有钢丝端头用纱带扎紧在固定位置上。5、在钢丝内两端先后顺序各套上不锈钢锥体夹紧钢丝法兰圈、长短铜外壳,长壳套在1360mm电缆一端上,短壳套在1280mm电缆一端上。6、从中心位置向两端各剥防蚀保护层640mm,并去除铅包外沥青,保留1米长不锈钢带及电缆钢丝内麻绳,以便恢复。7、在铅包口两端各剖铅包62.5mm,并剥去绝缘层至线芯,在铅包根部各保留15mm半导电屏蔽纸。 8、导体压接:将压接衬芯塞进一端油道内,两端导体用铜丝扎紧,一端套进压接套管内,然后轻轻将两端电缆抬高,对准芯管,将另一端导体套在压接管内,芯管必须在两端导体中间位置,然后在接管上拧紧螺丝固定,并将多余螺丝锯掉,然后压接,用油压钳及所需电缆截面的模芯,套在芯管压接部位,油泵加压,待模芯闭模后,压力保持1min,然后锉平芯管的压接部位,并用砂布打光,去除所有的铜屑,并用热油冲洗。9、从中心位置向两端部各量385mm,去除铅包,在铅包口各保留15mm半导电纸。10、剥反应力锥:在离铅包口197mm处用重锤吊住,然后按图纸尺寸剥二个反应力锥,第一个从工厂绝缘开始(¢53.8mm)剥到绝缘外径¢40.5mm,锥长55mm,隔15mm再用重锤吊住,剥第二个反应力锥,锥长55mm,到绞线屏蔽外径为止。11、包半导电皱纹纸,从一端15mm半导电纸上开始经连接管,到另一端15mm的半导电纸上。 12、用绝缘皱纹纸垫平两端锥体,要求尺寸一致,外径应在¢40.5mm,然后绕包1#纸卷,外径包到工厂绝缘¢53.8mm,再垫平两个锥体,外径应与工厂绝缘一致,然后绕包2#、3#纸卷,外径包到¢75mm,最后在两个纸卷中间绕包4#纸卷,外径包到¢92mm为止,在垫平皱纹纸及绕包纸卷过程中,应不断绕热油冲洗,防止受潮。   13、用半导电皱纹纸将两铅包口半导电纸连接起来,半搭盖绕包,然后绕编织铜带,在一端铅包上绕3圈,然后绕到另一端铅包上绕3圈,两端与铅包焊牢,半导电纸绕包完及编织铜带绕好后先后用热油冲洗。 14、组装外体,将两外壳移到接头中间位置,两油嘴口一端向上,另一端向下,然后进行封铅,封铅要求封透,封好,千万不能疏忽,要求二次封铅,绝对密封,确保质量。
  制作中间接头时要注意以下事项:
  1、110kV充油电缆制作中间接头,不管是直埋电缆还是海底电缆,捞到作业平台或者在船上,要有足够的交叉长度,一般不少于3m,以防端部受到弯曲。2、确定中心位置,两端去除防蚀保护层至铅包,待连接两电缆校直,拼在一起,然后用0.5m钢板尺垂直在铅包上划一条线,不要放长,也不要缩短,用电锯或钢锯将电缆锯断,保持端部线芯截面垂直,不要倾斜。3、剥反应力锥:110kV电缆间隙式绕包,总层数110层左右,绝缘厚11~12mm,薄纸在内层,厚纸在外层,在剥反应力锥须经常控制尺寸,基本上重锤每移动1.2mm,剥一层绝缘纸。4、填皱纹纸很关键,绕包皱纹纸一定要拉紧,要拉得很紧,不要有空隙,特别在线芯压接两端,一定要用力收紧,这是很关键的地方。5、绕包1#纸卷也是很关键,因为靠在线芯,两端不能存在间隙,如一端很好,另外一端上面有空隙或者下面有空隙,即一定是电缆不直,所以一定要两电缆保持直线,上下水平、位置一定要校直;才能确保纸卷绕包质量。6、在绕包2#纸卷和3#纸卷时,两边电缆外径应一致,严格来说不能相差一层纸,否则就存在间隙。7、在绕包绞线屏蔽及绝缘屏蔽时,应搭盖绕包,压接管两端半导电纸和铅包口绝缘屏蔽半导电纸搭接要求可靠。8、绕包铜编织带在两端铅包口上一定要焊牢,在整个接头上编织带与编织带相互用烙铁焊接牢,焊接连成一条直线。9、铜外殻组装,铅包一定要封透、封好,而铅封一旦发生质量问题,或者漏油,后果严重性不堪设想,所以强调封铅质量,要求两次封铅,绝对密封。10、铅封以外的铅包部位及铅封部位,一定要用铜丝加固,同时还要用环氧树脂胶涂在裸铅包部位及铅封部位,并且还要用玻璃丝带绕包加固,此环氧树脂胶,玻璃丝带加固也很关键,它能承受铅包很大膨胀压力。11、钢丝恢复,在电缆钢丝内有麻绳衬垫,应将麻绳恢复,若麻绳绝缘已损坏、无法恢复,一定要衬垫其它材料,因钢丝节距已成型,无法改变电缆钢丝原来节距形状,即使拉紧也存在间隙,所以一定要恢复麻绳或其它填充物。
  下午4:20开始抽真空,抽真空具体步骤如下:
  1、连接盒制作完,即应连接抽真空及注油管路,并保持管路清洗密封。2、打开二端油箱,待上油嘴出油后,关闭油箱,并从下油嘴排油,冲洗外壳。3、抽真空在外壳上端,注油在下端,真空度达到13.33Pa(0.1mmHg贡柱)后,连续抽真空4h,抽真空时应在下油嘴处连接溢油罐,注意操作高度,务必调整,以便使连接盒外壳最低部位,高于溢油罐最高部位,这样能放出腔内积油,溢油罐另一端应连接真空源。4、注油,電缆油在油车内经真空脱气后,油样达到tgδ≯0.003,工频击穿耐压≮50kV/2.5mm后,慢慢从外壳下端内注入,直到真空车上溢油罐出油量约20L后,关闭阀门,停止充油,用压力箱保压。5、注油结束后,立即从上油嘴取油样,100℃tg<0.005,室温下耐压45kV/2.5mm为合格,如不合格允许继续冲洗,直至合格。6、油样合格后,拆除压力箱油路,并将上下油嘴用闷头闷牢。
  晚上8:30,开始恢复铠装层,步骤如下:
  1、在两端铅封以外的裸铅包部位,包二层PVC带,然后恢复不锈钢带到铅封处,用铜丝从防蚀保护层处,紧密扎紧绕到铅封上,如图所示:在铜丝上加固部位涂一层环氧树脂胶,包一层玻璃丝带,再涂一层环氧树脂胶,再包一层玻璃丝带,要求涂环氧树脂及玻璃带3-4层,待冷却固化。2、恢复钢丝,首先恢复麻绳,然后将钢丝轻轻恢复到铅封外的裸铅包部位,四周钢丝在二个锥体法兰中间,然后用6只螺丝固定旋紧,使二锥体法兰将所有钢丝夹紧,并弯成90°后去除多余钢丝,最后将钢丝外两不锈钢法兰用M16mm 6只。1.7m长不锈钢螺栓将两端电缆上所有钢丝收紧固定。3、组装环氧玻璃缸外壳,两端装上不锈钢套,作为玻璃缸中心定位,然后两端电缆钢丝上安装不锈钢哈夫法兰,哈夫法兰内垫上橡皮,用螺丝旋紧两不锈钢哈夫法兰,作为环氧玻璃缸外壳两侧电缆钢丝加固。4、灌胶,本次采用“一宁”牌高压电缆密封胶,此胶分A、B胶两种,浇灌前必须混合搅匀,才能使电缆胶充分凝结,达到最佳的密封效果。
  晚上10:20浇灌结束,打开两端油罐,让电缆充满油。由于需要静止一段时间以及晚上视线不好,电缆头下吊工作决定在20日早上进行。 20日上午9:00,开始下吊工作。吸取上次下吊经验教训,本次下吊采用平行吊装方式。
  9:30吊装工作结束。
  11:10,中试所在110kV莱金线莱芜侧做耐压试验,11:30耐压工作完成,110kV莱金线C相电缆通过耐压实验,达到16kV。
  全部工作完成后,电缆试运行24小时正常,至此,110kV莱金线过海电缆修复工作全面完成。本工程共历时43天。消耗电缆油约10吨。
  其他注意事项:
  1、缆起吊时应控制好拉力,这个过程需潜水员配合,确保不拉伤电缆,同时应控制好电缆的弯曲半径,一般要求弯曲半径大于2.5米;2、在电缆切断过程中,应防止电缆下滑海中及反弹;3、中间接头制作时,应选择天气晴朗无雨,适合制作要求;4、线芯压接正常,增绕纸卷绕包应完成符合图纸及工艺要求,绕包紧密,时间短,纸卷在大气中暴露时间不应超过3小时;5、中间接头制作完毕放入海中时,应防止电缆在海底扭曲,这个过程也需要潜水员配合。
  从本次修复工作分析,吊装过程是要特别注意的,假如吊装时使电缆接头受力不均匀,会使得封铅口断裂,从而使绝缘油外泄,慢慢腐蚀沥青胶。日积月累,沥青胶被腐蚀透后,油压力冲破电缆环氧玻璃钢外壳的顶端盖,使电缆油泄露。本次使用“一宁”牌高压电缆密封胶,耐腐蚀性比沥青胶要好。
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