江苏电科院自主研发电力电缆防火技术及系列装备

　　3月4日，江苏电力科学研究院有限公司技术人员张伟使用电力电缆防火综合试验平台完成了高压电缆包覆类防火产品电气火灾防范功能评价试验。在试验中，张伟采用电弧引燃技术试验分析防火组合措施应用成效，评估电缆通道防火设计的预期效果。

　　电气火灾是威胁电网安全运行的因素之一。2021年1月份以来，江苏电科院在国网江苏省电力有限公司指导下集中组织开展220千伏及以下电力电缆防火系列装备研发，多措并举提升电缆网络电气火灾防范水平。

　　电力电缆防火综合试验平台

　　评估电缆整体防范能力

　　电力电缆防火综合试验平台是国网江苏电力部署开展的覆盖多电压等级电缆电气火灾防范能力评价的科研建设项目。针对电力电缆应用场景、电气火灾特点，技术团队自主设计了全尺寸电缆通道耐火试验舱，研发电气缺陷特征近似的电弧引燃火源，实现线缆类设备真型电气火情全过程试验反演;利用多维参量监控、数据融合诊断等技术，提出电缆及防火组合措施电气火灾防范能力评价方法，弥补传统单一产品检测造成的整体防火功能评估缺失的不足。

　　“传统防火检测仅针对产品自身阻燃、耐火单项性能予以评价，难以评估产品应用后的整体防火效果。我们依托电力电缆防火综合试验平台开展的全类别电缆及防火产品电气火灾试验，可以全过程记录气体、温度、视频图像等数据。我们通过分析数据研究电气火源影响下缆线类设备的防火行为，再结合试验中电缆及防火产品的炭化形态、温度变化等参量，评估防火组合策略的整体效果。”江苏电科院专家陈杰介绍，试验结果可用于指导高压电缆通道防火设计，在设计阶段提高工程整体的防火能力。

　　江苏电科院已常态化开展国网江苏电力电缆防火产品检测工作，2021年依托该试验平台完成300余次电力电缆防火产品入网检测，使国网江苏电力电缆防火产品入网不合格率明显下降。相关检测结果为国家电网有限公司电缆防火图册、技术规范、标准等文件编制提供数据支撑，辅助电缆防火标准化体系建设。

　　2021年6月21日，江苏电科院技术人员在南京完成了自主研发的小尺寸样本阻燃性现场检测装置现场的应用技术调试，实现了对已敷设电缆阻燃性的现场检测。技术团队基于电缆线路电气火灾试验结论，提出长期运行电缆系统防火性能现场评估技术，并研发小尺寸样本阻燃性现场检测装置。团队已在江苏电网经营区开展阻燃电缆、阻燃包带、防火涂料等多类型在运产品的阻燃性现场评估工作。

　　江苏省地下水位高，天气特点是夏季梅雨，冬季干旱。江苏电科院潜心研究长期运行防火产品的特性，形成防火产品运行后阻燃性评估新技术及判断依据，开展应季评估检测，辅助防火运维决策。评估结果用以科学指导一线运维人员开展防火治理工作，进一步保障电网安全稳定运行。

　　缺陷带电识别装置

　　找出“潜伏”中的电缆火情隐患

　　“电缆外护层出现疑似放电火情隐患，请协助排查电缆缺陷原因。”1月7日20时，江苏电科院高级工程师曹京荥接到位于南通的一座海上风电场工作人员的求助电话。他随即带上江苏电科院自主研发的电缆火情潜伏期缺陷带电识别装置赶赴现场，协助该风电场在并网大功率送电前成功排查出了电缆接地系统隐患缺陷。

　　电缆接地系统隐患是造成电缆线路电气火情的主要原因，隐患点特征微弱，日常巡检难以发现。对此，江苏电科院模拟线路缺陷发展过程，摸索电气火情缺陷隐患发展规律，发现了隐患电气参量敏感特征项，提出高压电缆线路的接地系统隐患电气识别技术路线。

　　技术团队从2020年起开始攻关信号耦合、干扰抑制等带电测试技术难点，针对全类别电缆接地方式发明激励信号带电安全接入、输出信号高精测量方法，突破安全带电测试技术瓶颈。在集中攻关1年后，技术团队研发出拥有自主知识产权的高压电缆火情潜伏期缺陷带电识别装置。该装置能在30安培感应电流、200伏特感应电压条件下完成毫欧姆级缺陷电阻带电测试，在电缆系统火情潜伏期排查出缺陷，进一步降低线路运维成本、提高检测效率。

　　“传统高压电缆带电检测技术的应用导向是解决绝缘缺陷问题，较难挖掘电气火情隐患。而我们的技术力求查找电气火情发生源头，清除接地失效拉弧造成的火情隐患。”曹京荥介绍，2021年，团队采用该技术在江苏省内全面排查了2547组110千伏及220千伏高压电缆接头，发现百余起缺陷。电网运维人员及时消缺，降低了电缆线路带缺陷运行的电气火灾风险。目前，江苏电科院已将缺陷带电检测技术作为典型经验推广应用于上海、西安、厦门等地区电网，取得了良好的应用成效。

　　电气火情监测预警装备

　　在电缆火灾早期精准预警

　　长期以来，高压电力电缆火情监测只能在火灾成型后告警，难以在火情早期探查识别。只有及早精准预警并杜绝电气火灾事故发生，才能充分保障电力线路供电安全。

　　江苏电科院在研究电缆电气火灾早期发展过程的基础上，首次应用电弧引燃技术模拟电缆电气火灾发生发展过程，采用电阻、温度、烟气作为发展阶段划分指标，提出融合“电-温-气-烟”特征辨识的电气火情三级精准预警技术，实现电缆线路自持火焰前快速预警。技术团队建立了计及通道流速、结构尺寸、经济约束的火情预警响应模型，自主研发了火情特征参量分布式自感知、自组网应急勘查技术，实现了在电缆火灾早期10分钟内快速预警。

　　3月9日，江苏电科院技术团队完成了电气火情监测预警装备组网及传感性能调试。调试合格产品将应用于江苏电网的重要电缆通道。

　　电缆通道一般比较狭长，监测死角多、告警响应迟。技术团队针对这些问题，结合典型电缆通道应用场景提出了“响应率优化布点、死角点移动巡检”技术路线，研发了电气火情监测预警装备。

　　电气火情监测预警装备由固定监测端、移动巡检端组成，具备单一防火间隔内边缘诊断分析功能，可融合电缆通道“烟气光温”信息，判别通道火情风险。装置监测端具有无线组网、低功耗的特点，可实现电缆通道内灵活布点;巡检端采用球形机器人群组自组网，可弥补传统固定监测装备存在监控死角的缺陷。

　　结合电力电缆防火综合试验平台内电缆电弧引燃试验，技术团队建立了计及电缆隧道断面尺寸、通风速率、烟气蔓延特性的早期火情预警响应时空融合模型，获得典型通道尺寸下的监测布点策略。

　　2020年以来，江苏电网220千伏电缆隧道已逐步试点应用该类预警装备，江苏电网未发生高压电缆电气火灾事故。

　　1月份，由中国电机工程学会组织、中国工程院院士邱爱慈领衔的鉴定委员会对江苏电科院的电缆防火技术及系列装备进行了鉴定审查。委员会成员一致认为，相关技术成果整体达到国际领先水平。

　　目前，技术团队正通过现场测试数据积累优化应用判断依据，扩展电缆沟等通道应用场景，打造标准化产品，力争丰富电缆运检技术方法，健全电缆防火管控体系。