江蘇電科院自主研發電力電纜防火技術及系列裝備

　　3月4日，江蘇電力科學研究院有限公司技術人員張偉使用電力電纜防火綜合試驗平臺完成了高壓電纜包覆類防火產品電氣火災防范功能評價試驗。在試驗中，張偉采用電弧引燃技術試驗分析防火組合措施應用成效，評估電纜通道防火設計的預期效果。

　　電氣火災是威脅電網安全運行的因素之一。2021年1月份以來，江蘇電科院在國網江蘇省電力有限公司指導下集中組織開展220千伏及以下電力電纜防火系列裝備研發，多措并舉提升電纜網絡電氣火災防范水平。

　　電力電纜防火綜合試驗平臺

　　評估電纜整體防范能力

　　電力電纜防火綜合試驗平臺是國網江蘇電力部署開展的覆蓋多電壓等級電纜電氣火災防范能力評價的科研建設項目。針對電力電纜應用場景、電氣火災特點，技術團隊自主設計了全尺寸電纜通道耐火試驗艙，研發電氣缺陷特征近似的電弧引燃火源，實現線纜類設備真型電氣火情全過程試驗反演;利用多維參量監控、數據融合診斷等技術，提出電纜及防火組合措施電氣火災防范能力評價方法，彌補傳統單一產品檢測造成的整體防火功能評估缺失的不足。

　　“傳統防火檢測僅針對產品自身阻燃、耐火單項性能予以評價，難以評估產品應用后的整體防火效果。我們依托電力電纜防火綜合試驗平臺開展的全類別電纜及防火產品電氣火災試驗，可以全過程記錄氣體、溫度、視頻圖像等數據。我們通過分析數據研究電氣火源影響下纜線類設備的防火行為，再結合試驗中電纜及防火產品的炭化形態、溫度變化等參量，評估防火組合策略的整體效果。”江蘇電科院專家陳杰介紹，試驗結果可用于指導高壓電纜通道防火設計，在設計階段提高工程整體的防火能力。

　　江蘇電科院已常態化開展國網江蘇電力電纜防火產品檢測工作，2021年依托該試驗平臺完成300余次電力電纜防火產品入網檢測，使國網江蘇電力電纜防火產品入網不合格率明顯下降。相關檢測結果為國家電網有限公司電纜防火圖冊、技術規范、標準等文件編制提供數據支撐，輔助電纜防火標準化體系建設。

　　2021年6月21日，江蘇電科院技術人員在南京完成了自主研發的小尺寸樣本阻燃性現場檢測裝置現場的應用技術調試，實現了對已敷設電纜阻燃性的現場檢測。技術團隊基于電纜線路電氣火災試驗結論，提出長期運行電纜系統防火性能現場評估技術，并研發小尺寸樣本阻燃性現場檢測裝置。團隊已在江蘇電網經營區開展阻燃電纜、阻燃包帶、防火涂料等多類型在運產品的阻燃性現場評估工作。

　　江蘇省地下水位高，天氣特點是夏季梅雨，冬季干旱。江蘇電科院潛心研究長期運行防火產品的特性，形成防火產品運行后阻燃性評估新技術及判斷依據，開展應季評估檢測，輔助防火運維決策。評估結果用以科學指導一線運維人員開展防火治理工作，進一步保障電網安全穩定運行。

　　缺陷帶電識別裝置

　　找出“潛伏”中的電纜火情隱患

　　“電纜外護層出現疑似放電火情隱患，請協助排查電纜缺陷原因。”1月7日20時，江蘇電科院高級工程師曹京滎接到位于南通的一座海上風電場工作人員的求助電話。他隨即帶上江蘇電科院自主研發的電纜火情潛伏期缺陷帶電識別裝置趕赴現場，協助該風電場在并網大功率送電前成功排查出了電纜接地系統隱患缺陷。

　　電纜接地系統隱患是造成電纜線路電氣火情的主要原因，隱患點特征微弱，日常巡檢難以發現。對此，江蘇電科院模擬線路缺陷發展過程，摸索電氣火情缺陷隱患發展規律，發現了隱患電氣參量敏感特征項，提出高壓電纜線路的接地系統隱患電氣識別技術路線。

　　技術團隊從2020年起開始攻關信號耦合、干擾抑制等帶電測試技術難點，針對全類別電纜接地方式發明激勵信號帶電安全接入、輸出信號高精測量方法，突破安全帶電測試技術瓶頸。在集中攻關1年后，技術團隊研發出擁有自主知識產權的高壓電纜火情潛伏期缺陷帶電識別裝置。該裝置能在30安培感應電流、200伏特感應電壓條件下完成毫歐姆級缺陷電阻帶電測試，在電纜系統火情潛伏期排查出缺陷，進一步降低線路運維成本、提高檢測效率。

　　“傳統高壓電纜帶電檢測技術的應用導向是解決絕緣缺陷問題，較難挖掘電氣火情隱患。而我們的技術力求查找電氣火情發生源頭，清除接地失效拉弧造成的火情隱患。”曹京滎介紹，2021年，團隊采用該技術在江蘇省內全面排查了2547組110千伏及220千伏高壓電纜接頭，發現百余起缺陷。電網運維人員及時消缺，降低了電纜線路帶缺陷運行的電氣火災風險。目前，江蘇電科院已將缺陷帶電檢測技術作為典型經驗推廣應用于上海、西安、廈門等地區電網，取得了良好的應用成效。

　　電氣火情監測預警裝備

　　在電纜火災早期精準預警

　　長期以來，高壓電力電纜火情監測只能在火災成型后告警，難以在火情早期探查識別。只有及早精準預警并杜絕電氣火災事故發生，才能充分保障電力線路供電安全。

　　江蘇電科院在研究電纜電氣火災早期發展過程的基礎上，首次應用電弧引燃技術模擬電纜電氣火災發生發展過程，采用電阻、溫度、煙氣作為發展階段劃分指標，提出融合“電-溫-氣-煙”特征辨識的電氣火情三級精準預警技術，實現電纜線路自持火焰前快速預警。技術團隊建立了計及通道流速、結構尺寸、經濟約束的火情預警響應模型，自主研發了火情特征參量分布式自感知、自組網應急勘查技術，實現了在電纜火災早期10分鐘內快速預警。

　　3月9日，江蘇電科院技術團隊完成了電氣火情監測預警裝備組網及傳感性能調試。調試合格產品將應用于江蘇電網的重要電纜通道。

　　電纜通道一般比較狹長，監測死角多、告警響應遲。技術團隊針對這些問題，結合典型電纜通道應用場景提出了“響應率優化布點、死角點移動巡檢”技術路線，研發了電氣火情監測預警裝備。

　　電氣火情監測預警裝備由固定監測端、移動巡檢端組成，具備單一防火間隔內邊緣診斷分析功能，可融合電纜通道“煙氣光溫”信息，判別通道火情風險。裝置監測端具有無線組網、低功耗的特點，可實現電纜通道內靈活布點;巡檢端采用球形機器人群組自組網，可彌補傳統固定監測裝備存在監控死角的缺陷。

　　結合電力電纜防火綜合試驗平臺內電纜電弧引燃試驗，技術團隊建立了計及電纜隧道斷面尺寸、通風速率、煙氣蔓延特性的早期火情預警響應時空融合模型，獲得典型通道尺寸下的監測布點策略。

　　2020年以來，江蘇電網220千伏電纜隧道已逐步試點應用該類預警裝備，江蘇電網未發生高壓電纜電氣火災事故。

　　1月份，由中國電機工程學會組織、中國工程院院士邱愛慈領銜的鑒定委員會對江蘇電科院的電纜防火技術及系列裝備進行了鑒定審查。委員會成員一致認為，相關技術成果整體達到國際領先水平。

　　目前，技術團隊正通過現場測試數據積累優化應用判斷依據，擴展電纜溝等通道應用場景，打造標準化產品，力爭豐富電纜運檢技術方法，健全電纜防火管控體系。