文/刘三伟 云柏凝

3月25日，在长沙110千伏红环线的一处接头井内，一支“电博士”青年创新突击队正在对地下高压电缆及安装在接头处的“充取气”组件进行检查，以应对即将到来的新一轮降温降水天气。在强降水天气中，这项由国网湖南电力青年创新团队自主研制的新技术——世界首套“充气复合高压电缆成套装备”成功应用，有力保障了长沙地区重要供电线路安全稳定供电。

“星星之火”：故障抢险激发创新灵感

高压电缆是城市能源与海上风电输送的“主动脉”，如何在节约成本的同时，应对极端天气威胁和潜在缺陷，成为城市电网发展的紧迫课题。

2020年夏天，湖南某地区110千伏电缆发生本体缓冲层烧蚀引发的击穿故障，国网湖南电力电缆专业“电博士”青年团队紧急前往故障现场排查具体原因。

在细长的电缆隧道内，环境非常幽暗，团队成员刘三伟和段肖力在对故障电缆进行现场切割解体的过程中，隐约听到有气体流动声。随着切割作业的继续，故障电缆的金属护套在摩擦作用下，其内部的气体被引燃产生了火星，火星在漆黑环境中显得尤为明显。

正是这小小的“火星”，成为了“电博士”们开辟新研究方向的契机。刘三伟和团队成员意识到，电缆内部的缓冲层结构具有特殊的结构型式，其内部存在一个封闭的螺旋腔体。由于裂解产气等原因，在缓冲层空腔中长期存在甲烷、氢气等可燃气体，电缆发生故障后，这些气体加剧了起火燃烧风险。

“封闭空腔”“特殊气体”，这些词汇扎根在了刘三伟及团队成员的脑海里。2021年，随着国内发生多起缓冲层故障引发起火的问题，他们联想到变压器抽气检测的技术思路，如果利用缓冲层内部的“封闭空腔”，从缓冲层内部抽取气体进行成分分析，可以研判缓冲层烧蚀缺陷问题。而通过对电缆缓冲层密闭气腔注入一定压力的惰性气体，就如同为其穿上了一件“防护服”，电缆内外部形成气压差，便可实现电缆防水又防火的理想状态。

基于这一全新的技术攻关方向，2021年，国网湖南电力组建“电博士”青年创新突击队，全力攻关高压电缆线路状态监测与安全防护技术。

从无到有：潜心研究攻关核心技术

在实验室面红耳赤地争论，挑灯夜战攻读相关论文，对技术方案反复奔赴现场进行验证……都是这支平均年龄33岁的青年创新突击队的日常。突击队涵盖电缆、材料、化学专业，包括4名博士和9名硕士，核心青年成员占比达到85%。

研发成套装置的过程中，一个个难题摆在团队面前。如何基于气体成分进行高压电缆潜伏性缺陷检测？如何从带电运行的高压电缆缓冲层内部提取气体？又该怎样提高气体检测效率？

“每个组件既是个体，也是整套装置的一部分。困难有很多，但只要一个个解决，问题就能迎刃而解！”刘三伟带领团队反复修改完善装置研发的技术路线和方案。

历经1825天潜心攻关、12个版本技术更迭，这支“电博士”青年创新突击队攻克了十余项核心技术，自主研制了世界首套充气复合高压电缆成套装备。这套装备搭载了世界首套充气复合电缆本体、附件及接口组件，可确保10米水深下的电缆不进水，阻燃能力较传统电缆提升60%，实现了电缆防水又防火的周密防卫。

同时，装备可以在传统高压电缆上直接进行升级改造，每公里线路改造成本约为原线路设备成本的8%，极大节约了生产制造费用。而相对于海缆使用昂贵的铅护套、双层绝缘外护套，该装置通过充气实现防水功能，将成本压缩至海缆的一半。

为确保该套装置能够顺利应用，刘三伟带领团队将该装置的部分组件在长沙袁洪线、宋洪线等4回110千伏线路上进行试点应用。去年10月，在110千伏红环线，充气复合高压电缆成套装备顺利落地应用。110千伏红环线是长沙雨花区的重要供电线路，采用充气复合高压电缆后，该段线路防水和防火的能力有效提升。

从有到优：AI赋能新型电力系统建设

位于2米深地下的红环线，在电缆中间接头位置上，可以看到一块仅有80平方厘米大小、2公斤重量的传感器。

这块貌不惊人的“小玩意”能够实时监测电缆内部气压、温湿度等电缆内部状态，在发生电缆过热、受潮、潜伏性缺陷、外力破坏等风险时，只需要5秒钟时间，国网高压电缆精益管理大数据系统就能马上收到预警，并结合AI分析，做出相关处理，解决了传统电缆潜伏性缺陷隐蔽性强、附件状态精准感知难的难题。

为了进一步提升高压电缆智能化运维水平，“电博士”青年创新突击队基于电缆充气的结构，对充气复合高压电缆成套装备进行智能化优化，实现了电缆线路故障从被动运维到主动预警的转变。

“长沙城区的高压电缆接头井有300多个，原来我们需要经常巡检、下井、排水。采用这一新装置后，电缆不仅更安全了，还能够通过AI迅速诊断故障并通知检修，显著提升了我们运维工作的效率和质量。”国网长沙电缆检修公司运检班班长介绍。

自今年3月以来，受强对流天气影响，国网湖南电力累计投入204名电力人员，开展设备保电特巡及监控巡视1890次、电缆工井抽水排水作业130余次。但在已经应用了充气复合高压电缆成套装备的红环线，情况则大不相同。由于该线路已具备自主防水能力，解决电缆进水受潮难题，通过电缆传感器智能监控取代传统的人工巡视、抽水排涝等工作。

据了解，基于该项目展开的研究，“电博士”青年创新突击队获授权发明专利20项、软件著作权5项、发表论文16篇、出版专著2部、发布标准4项，项目经鉴定整体达到国际先进水平。项目研发成果已在湖南、江苏、广东等十余个省份得到推广应用，近三年实现直接经济效益1.22亿元，利润2200万元。

“保障线路的安全稳定运行，就是在保障老百姓们的安全用电。”一颗始于电缆井内的火星，成为国网湖南电力“电博士”青年创新突击队创新攻关的起点，他们以十年磨一剑的韧劲、一辈子干成一件事的执着攻关高精尖技术，生动诠释“人民电业为人民”的初心使命。

责编：胡旻

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来源：湖南日报·新湖南客户端