電力通信光纜接頭盒隱患防治創(chuàng)新與實(shí)踐

電力通信光纜接頭盒隱患防治創(chuàng)新與實(shí)踐摘要：隨著電網(wǎng)自動(dòng)化控制、智能化運(yùn)營(yíng)和現(xiàn)代化管理水平的不斷提升，電力通信光纜的重要性日趨增強(qiáng)。光纜接頭盒作為通信光纜的重要接續(xù)組件，其進(jìn)水及盒內(nèi)纖芯冗余釋放問(wèn)題是影響光纜正常運(yùn)行的重要隱患。麗水公司創(chuàng)新性地研制新型光纜接頭盒，優(yōu)化接頭盒安裝工藝，從源頭上消除光纜接頭盒設(shè)計(jì)缺陷。同時(shí)，通過(guò)多種實(shí)用化技術(shù)手段以及骨干光纜應(yīng)急處置預(yù)案建立等方式強(qiáng)化光纜接頭盒隱患防治與管控，大幅提升通信光纜安全運(yùn)行水平。1隱患現(xiàn)狀近年來(lái)，麗水地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)不斷提速，電力通信光纜作為承載電力業(yè)務(wù)流、信息流、數(shù)據(jù)流的大動(dòng)脈，是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要基礎(chǔ)和保障，光纜規(guī)模與日俱增。目前，麗水公司電力通信光纜總長(zhǎng)達(dá)到4672.58公里，其中OPGW光纜1939.86公里，自承式ADSS光纜2473.42公里，其它光纜259.3公里。同時(shí)，麗水公司還負(fù)責(zé)多條國(guó)網(wǎng)公司、華東分部、省公司光纜的屬地化運(yùn)維工作，涉及光纜接頭盒近三千個(gè)。光纜接頭盒是電力通信光纜線路中最為脆弱的部分，隨著通信光纜的長(zhǎng)年投運(yùn)，光纜接頭盒內(nèi)部光纖衰耗會(huì)存在不同程度的增大，不及時(shí)處理將造成通信傳輸通道中斷，其承載的國(guó)網(wǎng)、華東、省公司、地市公司等生產(chǎn)控制業(yè)務(wù)會(huì)受到嚴(yán)重影響。近三年來(lái)因電力通信光纜故障造成重要業(yè)務(wù)中斷事件發(fā)生近300起，其中因光纜接頭盒故障引起的占比超55%。而麗水又地處浙西南山區(qū)深處，地理環(huán)境惡劣，大部分電力通信光纜穿梭于高山峻嶺之間，給光纜接頭盒的運(yùn)維消缺造成極大挑戰(zhàn)。同時(shí)，光纜接頭盒隱患存在難發(fā)現(xiàn)、難預(yù)防的特點(diǎn)，一經(jīng)出現(xiàn)可能已經(jīng)對(duì)業(yè)務(wù)造成較大影響。因此有必要建立健全電力通信光纜接頭盒隱患防治體系，為電力通信光纜安全可靠運(yùn)行提供有力保障。2隱患排查麗水電網(wǎng)2010-2020年這十年間，投運(yùn)光纜長(zhǎng)度由原來(lái)的2000公里左右發(fā)展到了現(xiàn)在的近4700公里，光纜接頭盒數(shù)量近3000個(gè)，我們對(duì)近十年來(lái)通信光纜接頭盒檢修紀(jì)錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（如表2.1），發(fā)現(xiàn)通信光纜接頭盒故障數(shù)量在逐年上升，其中因接頭盒進(jìn)水、纖芯釋放導(dǎo)致冗余彎曲過(guò)大、熱縮套管脫落造成光纜接頭盒故障占比分別為28.14%、47.44%、18.6%。表1.1近十年光纜接頭盒故障檢修統(tǒng)計(jì)故障類(lèi)別年份接頭盒內(nèi)進(jìn)水纖芯釋放導(dǎo)致冗余彎曲過(guò)大熱縮套管脫落其它外力破壞合計(jì)20101012422820119145432201214122028201311187339201412246244201592110343

201615259150201710231154920181328141562019182712461合計(jì)121204802543各類(lèi)故障占比:1:,“,18”5.8%「'其中，已投運(yùn)近20年的500kV寧金5906線是連通浙江金華換與福建寧德變的重要骨干光纜傳輸通道，其承載有6條光路（國(guó)網(wǎng)光路3條，華東光路2條，省網(wǎng)光路1條）。由于接頭盒隱患未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除，該條光纜僅2018年12月就發(fā)生了4起因接頭盒故障進(jìn)水結(jié)冰造成其承載的國(guó)網(wǎng)、華東及省公司等重要光路中斷事件，導(dǎo)致500kV寧金5906線繼電保護(hù)通道、金華站-大唐寧德電廠切機(jī)通道、蓮都站-大唐寧德電廠切機(jī)通道、蓮都站-可門(mén)電廠切機(jī)通道、蘇州抽蓄主站-半嶺抽蓄子站通信通道、華東分部-福建省調(diào)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)等生產(chǎn)控制類(lèi)業(yè)務(wù)受到嚴(yán)重影響。同年9月，500kV萬(wàn)象變-220kV?？谧兊娜f(wàn)海4P17線OPGW光纜上承載的萬(wàn)海4P17線、萬(wàn)口4P18線、麗青2333線、鹿青4U94線等4線條路共6套繼電保護(hù)通道發(fā)生非計(jì)劃中斷，經(jīng)搶修人員故障排查最終發(fā)現(xiàn)為萬(wàn)海4P17線58#塔的接頭盒因內(nèi)部纖芯冗余彎曲過(guò)大造成部分纖芯中斷，導(dǎo)致繼電保護(hù)等重要生產(chǎn)控制業(yè)務(wù)非正常運(yùn)行。由此可見(jiàn)，電力通信光纜接頭盒隱患問(wèn)題嚴(yán)峻，影響重大，亟待解決。麗水公司對(duì)此高度重視，組織專(zhuān)項(xiàng)小組通過(guò)登塔檢查、無(wú)人機(jī)巡視等多種方式對(duì)麗水境內(nèi)500kV寧金5906線等13條投運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)的光纜線路中近120個(gè)接頭盒進(jìn)行隱患專(zhuān)項(xiàng)摸排，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）所有接頭盒內(nèi)纖芯均存在纖芯冗余釋放現(xiàn)象，平均每年纖芯冗長(zhǎng)增加超過(guò)1cm，冗長(zhǎng)超過(guò)10cm的纖芯基本無(wú)法使用，會(huì)造成纖芯彎曲角度過(guò)大；（2）所有接頭盒內(nèi)部均存在不同程度進(jìn)水，導(dǎo)致接頭盒內(nèi)部纖芯性能逐步裂化，在極寒天氣下結(jié)冰將直接造成纖芯中斷；（3）約90%的光纜接頭盒存在不同程度的熱縮套管脫落問(wèn)題，影響纖芯正常使用。3原因分析3.1接頭盒自身存在設(shè)計(jì)缺陷（1） 接頭盒密封圈性能較差：密封圈材料一般為耐高溫性較強(qiáng)而防水性能一般的三元乙丙橡膠，在潮濕環(huán)境下易產(chǎn)生肉眼無(wú)法識(shí)別的微型龜裂，水蒸氣和霧氣可輕易穿透。麗水地區(qū)的電力通信光纜接頭盒大部分位于高山峻嶺之間而全年籠罩于霧氣當(dāng)中，水氣在接頭盒內(nèi)外壓差作用下會(huì)不斷地滲透至盒內(nèi)造成積水，并不斷腐蝕熱縮套管內(nèi)的鋼芯和裸露光纖，甚至?xí)M(jìn)入松套管并逐漸形成積水，在冬季嚴(yán)寒下直接凍裂光纖。（2） 接頭盒殼體設(shè)計(jì)存隱患：早期的方型鋼板結(jié)構(gòu)接頭盒由于殼體上部是平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，易產(chǎn)生積水而加速密封圈老化。目前使用最為普遍的帽式接頭盒則是底座與盒蓋間有一圈明顯的槽道，具備積水條件。而且廠家出于經(jīng)濟(jì)考慮，大幅壓縮制作成本，導(dǎo)致殼體常年投運(yùn)后易發(fā)生變形從而影響氣密性。（3） 接頭盒法蘭盤(pán)設(shè)計(jì)存隱患：接頭盒法蘭盤(pán)卡槽對(duì)熱縮套管的固定不夠牢固，接頭盒內(nèi)釋放的冗余纖芯容易將熱縮套管彈出卡槽，導(dǎo)致纖芯彎曲過(guò)大影響使用。而且法蘭盤(pán)基本采用單層左右各6個(gè)卡槽的12或24芯結(jié)構(gòu)，當(dāng)光纜單管超過(guò)24芯則需跳盤(pán)操作，存在極大地?cái)嗬w隱患。目前公司220kV線路的電力通信光纜設(shè)計(jì)要求采用72芯光纜。3.2接頭盒內(nèi)冗余纖芯缺乏有效約束由于電力通信光纜中纖芯采用彎曲纏繞的方式，投運(yùn)后的光纜內(nèi)部纖芯會(huì)隨環(huán)境溫度、所受張力等變化而發(fā)生拉伸延長(zhǎng)，進(jìn)而向接頭盒內(nèi)部釋放冗余纖芯。因接頭盒內(nèi)光纖缺乏有效約束，釋放的冗余光纖在接頭盒內(nèi)部自由彎曲導(dǎo)致衰耗增大，甚至斷纖。3.3接頭盒管控缺少實(shí)用化技術(shù)手段接頭盒故障存在難發(fā)現(xiàn)、難預(yù)防的特點(diǎn)，平時(shí)只能通過(guò)其承載的業(yè)務(wù)正常與否來(lái)間接判斷光纜及接頭盒有無(wú)故障，故障發(fā)現(xiàn)時(shí)通常已經(jīng)導(dǎo)致了其承載業(yè)務(wù)的中斷，缺乏有效管控措施及技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)接頭盒故障的提前預(yù)防和快速處理。4治理措施4.1制定隱患整改工作方案針對(duì)前期麗水公司對(duì)境內(nèi)500kV寧金5906線等13條投運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)的光纜線路中近120個(gè)接頭盒的隱患專(zhuān)項(xiàng)摸排工作實(shí)際，梳理出光纜實(shí)際承載業(yè)務(wù)情況，制定每條光纜線路中接頭盒故障消缺工作方案。同時(shí)對(duì)麗水境內(nèi)其余投運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)十年以上的71條光纜線路接頭盒制定隱患專(zhuān)項(xiàng)摸排及整改工作計(jì)劃。圖2.1隱患整改工作推進(jìn)計(jì)劃4.2研制新型光纜接頭盒針對(duì)目前普通使用的光纜接頭盒存在的設(shè)計(jì)缺陷，設(shè)計(jì)一款新型光纜接頭盒，徹底解決接頭盒進(jìn)水，熱縮套管易脫落等問(wèn)題，同時(shí)采用隔熱設(shè)計(jì)降低接頭盒在烈日暴曬下的內(nèi)部溫度。具體設(shè)計(jì)如下：第一，在方形側(cè)蓋式、臥式、帽式接頭盒的基礎(chǔ)上，將形狀改為鼓型，采用澆注鋁合金工藝，將厚度增加到5mm。盒蓋與底座的固定方式采用中心焊接螺絲，外部使用特種防盜螺帽，接口處加硅膠墊圈和防水帽。在底座與盒蓋的連接處打磨出一圈1mm深的凹槽，在凹槽上涂一層特氟龍，以達(dá)到最大限度的排水效果；第二，將用硅膠代替普通橡膠密封圈，延長(zhǎng)密封圈的使用壽命，雙層結(jié)構(gòu)，更好的起到防水效果，在戶(hù)外自然條件下的使用壽命在三十年以上，與通信光纜的使用壽命相當(dāng)；第三，內(nèi)置式單盤(pán)扇貝型結(jié)構(gòu)法蘭盤(pán)設(shè)計(jì)，將卡槽置于扇貝底端平行排列，圓形法蘭盤(pán)更有利于光纖松弛布放，平行排列使熱縮套管處于平置狀態(tài)。以72芯為例，現(xiàn)有接頭盒內(nèi)法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)基本上分為兩類(lèi)，單盤(pán)直列卡槽式及多盤(pán)雙側(cè)卡槽式，該設(shè)計(jì)降低了前者對(duì)預(yù)盤(pán)及施工技術(shù)要求。消除了后者熔接完成后無(wú)法分盤(pán)問(wèn)題，解決兩者熱縮套管垂直布放可能導(dǎo)致纖芯脫落甚至斷纖的出現(xiàn)，并有利于光纖最大限度的舒展。4.3優(yōu)化接頭盒安裝工藝為—e 二——f— 解決接頭盒內(nèi)冗余纖芯缺乏有效約束的問(wèn)題，對(duì)接頭盒安裝工藝進(jìn)行優(yōu)化。在接頭盒法蘭盤(pán)內(nèi)光纖進(jìn)線口到熱縮套管固定槽這一段加裝30cm長(zhǎng)的約束套管，有效約束光纖在接頭盒內(nèi)的彎曲程度，將從外部光纜中釋放過(guò)來(lái)的光纖在套管中完成冗余消耗，又可以讓保護(hù)管口朝下，避免水汽積存，同時(shí)保護(hù)光纖。圖2.2內(nèi)部光纖冗余模擬對(duì)比圖?isnAni圖2.3約束套管加裝示意圖優(yōu)化安裝工藝流程如圖24所示，在按照光纜接續(xù)程序?qū)宇^盒中的光纖進(jìn)行正常接續(xù)前，先對(duì)光纖加裝特制套管處理，然后將套管在光纜接頭盒內(nèi)固定，再進(jìn)行光纖的后續(xù)熔接等工序。約束套管加裝前后對(duì)比如圖4.6所示

尢他Ft?］閉止理I|卻尢他Ft?］閉止理I|卻F朱宙女.1也吞就|4.4接頭盒通過(guò)機(jī)構(gòu)檢測(cè)新型接頭盒送檢至電力工業(yè)通信設(shè)備質(zhì)量測(cè)試中心，重點(diǎn)對(duì)多次封裝后的氣密性等進(jìn)行全面檢測(cè)，重復(fù)封裝3次后，在充氣壓力100kPa±5kPa下，24小時(shí)后，盒體內(nèi)氣壓無(wú)變化，符合相關(guān)制造和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。:-MUiimIir4rranii.qairti!I“wn:-MUiimIir4rranii.qairti!I“wn冊(cè)TUI電力通信光纜承載電網(wǎng)重要生產(chǎn)業(yè)務(wù)，為有效防范重要業(yè)務(wù)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，麗水公司編制本級(jí)應(yīng)急處置預(yù)案，針對(duì)重點(diǎn)區(qū)段聯(lián)合開(kāi)展應(yīng)急演練。一旦有光纜線路異常事件發(fā)生，迅速啟動(dòng)應(yīng)急搶修預(yù)案，組織現(xiàn)場(chǎng)搶修。智能光配應(yīng)用重要業(yè)務(wù)中斷時(shí)按照應(yīng)急處置預(yù)案優(yōu)先開(kāi)展光路迂回完成業(yè)務(wù)恢復(fù)，再安排故障搶修。同時(shí)，采用智能光配系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程光纜纖芯倒換，快速恢復(fù)重要業(yè)務(wù)。光纜迂回與智能光配的應(yīng)用大大降低接頭盒故障在內(nèi)的光纜停運(yùn)時(shí)業(yè)務(wù)中斷時(shí)長(zhǎng)。圖2.5光纜故障應(yīng)急演練及應(yīng)急通道建立5治理成效本典型經(jīng)驗(yàn)對(duì)電力通信光纜接頭盒隱患現(xiàn)狀進(jìn)行深度分析，通過(guò)新型光纜接頭盒的研制、安裝工藝優(yōu)化、多種實(shí)用化技術(shù)應(yīng)用以及骨干光纜應(yīng)急處置預(yù)案建立等方面構(gòu)建光纜接頭盒隱患防治管控體系，全方位地提高通信光纜接頭盒運(yùn)維管理水平。（1）減少光纜接頭盒檢修成本新型光纜接頭盒的研制與安裝工藝的優(yōu)化，從根本上解決光纜接頭盒長(zhǎng)年投運(yùn)后出現(xiàn)進(jìn)水、纖芯冗余彎曲過(guò)大、熱縮套管脫落等隱患問(wèn)題，將光纜接頭盒的使用壽命從5年延長(zhǎng)至15年以上，實(shí)現(xiàn)與光纜線路同壽命周期運(yùn)行，每年可減少光纜接頭盒因自身缺陷造成的故障檢修約50次，每次光纜接頭盒檢修成本約9000元（安全措施2000元、施工費(fèi)3000元、接續(xù)費(fèi)2000元、交通工具200元、接頭盒等材料費(fèi)1800元），共計(jì)可節(jié)約檢修成本約45萬(wàn)元/年。目前新型接頭盒的使用未發(fā)現(xiàn)存在其它問(wèn)題隱患。1.提升重要業(yè)務(wù)保障可靠性光纜接頭盒的故障檢修會(huì)造成該光纜線路上承載的所有業(yè)務(wù)中斷，新型光纜接頭盒的使用與安裝工藝的優(yōu)化可大幅減少光纜非計(jì)劃中斷時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)通過(guò)多種實(shí)用化技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)故障接頭盒的提前發(fā)現(xiàn)與消缺，提升對(duì)公司系統(tǒng)各層級(jí)的繼電保護(hù)、安穩(wěn)控制、自動(dòng)化等各類(lèi)生產(chǎn)控制業(yè)務(wù)保障水平，減少因光纜接頭盒故障而造成的一次線路停電，間接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益近120萬(wàn)/年。（3） 提升公司經(jīng)濟(jì)效益新型光纜接頭盒應(yīng)用前景廣闊，不僅在系統(tǒng)內(nèi)有重要推廣意義，還具有向各運(yùn)營(yíng)商等全行業(yè)推廣的價(jià)值。一旦得到廣泛認(rèn)可和應(yīng)用，通過(guò)創(chuàng)新成果的商業(yè)轉(zhuǎn)化，按年產(chǎn)1萬(wàn)套計(jì)算（單個(gè)接頭盒售價(jià)1800元），預(yù)計(jì)每年公司可盈利1800余萬(wàn)元。（4） 成效得到省公司高度認(rèn)可今年10月，省公司光纜技術(shù)柔性團(tuán)隊(duì)赴麗水調(diào)研考察，就麗水公司研制的新型光纜接頭盒防水性能、纖芯冗余釋放控制性能等進(jìn)行充分論證及研判。高度認(rèn)可其先進(jìn)性和創(chuàng)新性，建議在全省范圍內(nèi)推廣使用。6改進(jìn)措施麗水公司通過(guò)在電力通信光纜接頭盒隱患防治上的創(chuàng)新和實(shí)踐，形成了一套技術(shù)工藝先進(jìn)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范全面的長(zhǎng)效管控機(jī)制。光纜接頭盒隱患防治成效突顯，為全省電力通信光纜運(yùn)行管理提升進(jìn)行有益的探索和實(shí)踐，加強(qiáng)信通專(zhuān)業(yè)對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的可靠支撐。后續(xù)將開(kāi)展以下幾個(gè)方面的優(yōu)化提升：（1） 擴(kuò)大新型接頭盒應(yīng)用推廣。在