电缆通道结构健康管理技术提升电网安全运行水平-凯发官网首页

近年来，城市电网电缆化率不断提高，电缆通道的建设和规模保有迅速增加。然而，伴随着这一趋势，电缆通道的结构病害问题也变得更为突出。

中国电力科学研究院有限公司、国网吉林省电力有限公司、联合国网福建省电力有限公司、中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司、中国地质大学组成的攻关团队，自2020年开始进行了为期三年多的研究，成功确立了电缆通道结构病害检测与健康评估方法，并研发了电缆通道结构状态智能感知和远程监测系统。同时，提出了包含非开挖注浆法和喷筑法在内的电缆通道结构病害修复技术，构建了全面覆盖检测、监测、评估和修复的电缆通道结构健康管理技术体系，从而显著提升了电缆通道结构的安全管理水平。

建立检测和评估方法

为有据可依的电缆通道结构病害防治

电力电缆广泛应用于我国城市电网、抽水蓄能、海洋输电等场景。作为电力电缆敷设的结构载体，电缆通道主要包括电缆沟、电缆排管、电缆隧道、电缆桥架、综合管廊电力舱等形式，其主要功能是保护电缆。由于地下环境、材料寿命、施工、运维等多方面因素的影响，部分电缆通道可能会出现裂缝、渗漏水、材料劣化等结构病害问题。这些问题不仅会影响日常运维工作，还会增加通道坍塌的风险。

一线运维人员通常只能发现结构表观的病害，很难发现通道建筑结构内部隐蔽的病害。为了更好地了解电缆通道结构病害的特点和区域分布规律，解决通道结构病害检测和评估方法的不足，攻关团队在2017年至2022年期间，对国家电网有限公司系统下的19家省级电力公司的260余条电缆通道进行了调研。他们将电缆通道结构病害划分为八种类型，深入研究了各种病害产生的原因以及对通道结构的影响。攻关团队揭示了电缆通道结构病害与结构类型、建设时间等内部因素以及地层环境、气候环境等外部因素之间的相关规律。通过实地验证，攻关团队对现有各种电缆通道结构病害检测和健康评估方法进行了对比分析，最终提出了以无损手段为主的检测方法，并建立了基于“层次分析法 模糊综合评价法 专家打分法”的健康评估方法。

该方法已成功应用于吉林、辽宁、福建等地，取得了显著效果。为了进一步规范相关技术要求，攻关团队制定了中国电机工程学会的团体标准《电缆通道结构检测与评估技术规程》。该标准于2021年3月正式发布，标志着电缆通道结构病害检测评估有了明确的依据。

“智能感知 远程监测”

实时了解电缆通道结构状态

电缆及通道数量的迅速增长对电缆运维工作提出了新的挑战，需要提升对电缆及通道状态的智能感知能力。过去，用于监测电缆通道结构状态的设备功能较为单一，需要人工现场采集监测数据，并且这些数据不便于集中管理。

因此，自2021年起，攻关团队结合电力物联网建设，确定了“边-端-云”的设计架构，将监测电缆通道结构应力、变形、温度等状态的多个传感器集成为一个，安装在通道内的监测断面上。通过自组网络，采集到的数据定时传输至安装在通道出口处的边缘智能终端，再通过公网将数据传回远端的软件平台进行处理分析，实现对通道结构状态的远程智能感知。

在传感器集成方面，攻关团队提出了将温度、湿度传感器安装在应变传感器内部的方案。为了应对电缆通道内复杂的电磁环境，攻关团队采用了电路硬件屏蔽、传感器光电隔离等四项抗干扰措施，提高了数据采集及传输的质量。在数据传输方面，由于许多电缆通道仅在检修口、通风井处有公网信号且信号较弱，攻关团队设计了基于远距离无线电自组网的多跳通信方式，确保了信号的可靠传输。

应用非开挖结构病害修复技术

提升电缆通道的使用寿命

拥有了检测和评估方法，建立了状态智能感知系统，攻关团队还开展了病害治理技术的研究，以构建完整的电缆通道结构健康管理技术体系。他们围绕渗漏水和结构损伤这两种常见的电缆通道结构病害展开了治理技术研究。

在渗漏水治理方面，攻关团队研发了非开挖注浆法，选择水性聚氨酯作为注浆材料，并提出了注浆顺序、注浆角度、注浆孔间距、钻孔方式、布孔方式等注浆工艺关键要求。他们推出了基于水性聚氨酯单一注浆材料的“土体 裂缝”联合注浆修复方法，形成了适用于电缆通道渗漏水的注浆法典型修复方案。该技术在福州的电缆通道中进行了工程应用，注浆后一次有效止水率达到了100%。

对于结构损伤治理，攻关团队提出了非开挖喷筑法，基于电缆通道内部环境特点，设计了用喷筑法修复电缆通道的流程，并研发了适用于电缆通道的新型材料。今年4月，攻关团队利用该方法修复了福州220千伏建新—先农电缆隧道一处管节侧面开裂段和一处火灾导致的管节保护层脱落段，使相关部位的结构承载力相较原设计提高了10%以上，修复段隧道寿命在原结构基础上增加了约55年。