Page 58 - 电力与能源2024年第五期

590 沈位军：面向中压配电电缆的多维状态评价体系研究

的配电电缆设备建立起有效的评价体系具有重要 缆本体和附件两部分构成。其中，电力电缆本体
意义。 主要由传输电流的导体部分，保持电压、限制电场
目前，关于配电电缆设备评价体系的研究尚 的绝缘部分，以及保护电缆不受外力破坏和外界
不充分 ［12-15］ 。文献［16］针对 10 kV 交联聚乙烯电 影响的电缆护层 3 个主要部分组成。不同的工作
缆从微观和宏观角度分别选取了绝缘电阻、绝缘 电压、不同的使用条件和使用环境，对电缆结构的

结晶度等指标，并结合运行年限、运行环境等因 要求不同，电力电缆的设计实际上就是根据电缆
素，提出了电缆运行状态评估模型。该模型虽考 的工作电压、传输容量、使用条件和环境，对电缆
虑了多角度、多类指标，但采用了固定权重的打分制 导体、绝缘和护层进行选择、计算和优化的一个
对电缆状态进行评估，对人工经验依赖性较强，且验 过程。
证场景较为单一。文献［17］则构建了包含平均负
2 中压配电电缆典型风险场景
荷、在役时间、环境湿度、环境温度、制作质量以及网
架可靠性这 6 项指标的综合评估体系，由熵权法确 2.1 电缆故障规律
定各指标权重，基于理想解-秩和比方法对电缆状态 电力设备长期运行经验证明，在不考虑环境
进行评估，并在 80组不同运行工况的 10 kV 交联聚 差异类特殊因素以及外力破坏等偶然因素的情况
乙烯（XLPE）电缆上进行了验证，该方法适用于 下，绝大部分电力设备的故障率会随着运行时间
绝缘检测前的状态预判。 的延长呈现出典型的“浴盆曲线”发展趋势，包括
为了建立全面的配电电缆状态评价体系，本 电力电缆。

文研究中压配电电缆的结构构成，明确易出现异 电力设备的故障率具有明显的阶段性，可以
常的部位；考虑到中压配电电缆在不同阶段的风 将其工作周期分为 3 个阶段：早期故障期、中期故
险倾向差异，对典型风险场景进行梳理，确定电缆 障期和晚期故障期。
的常见风险类型，同时补充非电缆本身质量问题 通常来说，正常运行电缆的设计寿命为 30 年，
导致的风险场景；最后，基于梳理的中压配电电缆 对应至“浴盆曲线”，工程上定义电缆早期故障期

典型风险场景，筛选确定可以有效表征电缆状态 为 0~5 年，中期故障期为 5~25 年，晚期故障期为
的特征量，构建面向中压配电电缆的多维状态评 25~30 年 。 电 缆 在 不 同 时 期 出 现 的 风 险 倾 向
价体系。 如下。
（1）早期故障期。运行初期，部分制造水平或
1 配电电缆的结构构成
安装质量较差的电力电缆，因自身绝缘缺陷无法
中压电力电缆主要有 35，20，10，6 kV 这几个 承受工作电压而发生放电，导致故障。故新的电
电压等级，广泛应用于城区、变电站等需采用地下 力电缆设备也处于故障高风险期。
输电的场所。目前国内中压电力电缆多用于配电 （2）中期故障期。安全可靠地度过投运初期

网，其特点是大部分为多芯，包括用于单相回路的 的高故障率时段后，电力电缆步入稳定运行阶段，
双芯电力电缆，三相系统的三芯电力电缆，三相四 工作环境和性能均保持稳定，此时故障率维持在
线制的四芯电力电缆，以及高要求场合下的五芯 较低水平。
电力电缆（四芯电力电缆中加一根保护线）。常用 （3）晚期故障期。随着运行时间的延长，电缆
的中压配电电缆为三芯结构，其本体可分为导体、 系统中的各类微小缺陷逐渐累积，导致电树枝、水

绝缘层和保护层，对于 6 kV 及以上电压等级的电 树枝现象，绝缘发生老化，品质下降，最终引发击
缆，导体外部和绝缘层外部还有屏蔽层。 穿，故此阶段故障率逐步上升。
尽管电力电缆种类繁多，结构各异，但将其结 2.2 五类典型风险场景
构按功能和作用来划分，电力电缆主要由电力电 XLPE 中 压 电 缆 在 不 同 时 期 的 风 险 倾 向 不