电缆不停电作业技术

2024-10-03

电缆不停电作业技术（共4篇）

电缆不停电作业技术篇1

1 架空线路与电缆旁路不停电作业技术

为了提高城市电网供电可靠性, 我国带电作业技术、旁路不停电作业技术和装备得到快速发展, 自主知识产权的先进技术、装备和工具有效保证带电作业工作更安全性、更便捷。随着旁路不停电作业系统在国内电力系统中的应用不断加深, 客户对这种作业系统也提出了更高要求。

“旁路作业法”一词一般认为源出日本, 也称“迂回作业法”或“不停电检修”, 是一种运用旁路器材实现不停电检修的带电作业方法, 目前在架空线路中有着较为广泛的应用, 是比较成熟的不停电作业技术。

2011年, 国网公司生技部召集中国电科院、北京公司、天津公司、河北公司、山西公司、上海公司、江苏公司、福建公司、湖南公司、辽宁公司、陕西公司等科研及生产单位, 以及部分电缆相关设备厂家, 对电缆线路不停电作业技术研究技术方案及相关问题进行了多次技术讨论。在开展相关技术研究和装备及工器具研制的基础上, 力求将旁路作业法拓展延伸到电缆线路, 逐步实现电缆线路检修、消缺和故障处理等工作的不停电作业。

2 电缆线路的旁路作业

电缆线路的旁路作业, 其基本原理与架空线路的旁路作业相似。是旁路作业设备在电缆线路上的拓展及应用。根据国网公司2011年带电作业技术统计, 26个省公司中有9个单位配置了旁路电缆作业设备, 5个单位开展了架空线路的旁路作业项目。部分单位开展了电缆线路的旁路作业项目的研究工作。

目前, 全国上下的架空线路或电缆旁路作业主要都是采用柔性电缆、旁通开关等专用设备作为旁路短接设备, 进一步实现带电迁移架空支路或电缆线路上所有载荷的作业效果, 该种作业方式的主要缺点是设备费用高、作业范围因柔性电缆的使用长度受限严重, 且柔性电缆易磨损、不易推广, 经济效益很低, 因此只有在一部分发达城市的10 k V配网得到应用。

3 XLPE交联电缆

但如果采用普通XLPE交联电缆结合柔性电缆作为旁路短接电缆的方式, 则设备费用就可以大大降低, 而普通XLPE交联电缆耐磨损的特性也可以得到很好的发挥, 在大幅降低旁路作业法设备成本的同时, 扩大旁路作业法的应用范围, 提高供电可靠性, 创造良好的经济效益和社会效益。目前, 城市配电网线路中已经构建了大量的地下电缆线路, 但采用的绝大多数电缆都是普通XLPE交联电缆, 而旁路不停电作业系统采用的是橡胶柔性电力电缆, 两种电缆采用的连接方式差异很大。为了使旁路不停电作业系统能够更好的融合到10 k V配网系统中, 就必须考虑两种不同结构电缆的连接和互换性。

目前配电网线路中, 两根电缆之间多采用电缆分接箱或电缆中间接头完成电气连接, 但也仅限于同种规格电缆的对接。如果借鉴电缆分支箱的形式, 通过设置两种不同的电缆接口实现不同结构电缆的对接, 将首次实现旁路不停电系统用柔性橡胶电力电缆与普通XLPE电力电缆的连接, 从而解决了旁路不停电作业系统由架空线路应用到地下电缆网络中的技术瓶颈, 将极大程度丰富完善旁路不停电作业方法, 扩大其应用范围, 因此, 不同结构电缆的快速便捷的对接研究具有非常关键的意义和价值。

基于以上的研究思路, 我们着手开展相关研究, 拟定第一步先研制一种使普通交联电力电缆与旁路柔性电力电缆在运行现场快速完成电气连接的装置, 包括接头转换箱、中间接头、T型接头等, 并将其应用于架空线和电缆网的负荷转移作业。进而研究交联电力电缆、柔性电力电缆、对接转换箱和负荷转移车的配合使用方法, 制定标准的作业指导规范, 形成一套完整的新型旁路不停电作业法, 并能够将这种新型旁路不停电作业法应用于实际架空线和电缆的负荷转移工作。

4 不停电作业技术方案

根据我们多次认真地讨论研究和考察实践的结果, 我们认为该项目的技术关键基本可以归结到以下几点:1) 柔性电力电缆快速插拔式连接器转换接头箱接口设计;2) 普通交联电力电缆转换接头箱接口设计;3) 转换接头箱内异形绝缘套管设计;4) 如何保证转换接头箱防水密封性能;5) 电缆网的旁路作业法负荷转移作业方法的技术方案。

在借鉴吸收架空线路旁路不停电作业和电缆旁路不停电作业的相关标准和国网公司的相关会议指示意见, 特别是国网公司生技部牵头制定了企业标准Q/GDW 710-2012《10 k V电缆线路不停电作业技术导则》后, 我们编制修订了标准的作业指导规范, 构建了完整的新型旁路不停电作业法体系, 并依此开展相关作业研究。在实际应用于安全生产的过程中, 我们利用柔性电缆从架空线路上取电, 经负荷转移车后 (选用步骤) , 使用对接转换箱与普通XLPE交联电缆对接, 并通过敷设长距离的普通XLPE交联电缆拓展了旁路不停电作业的作业范围, 从而实现了远程临时供电作业。

5 架空线路与电缆旁路不停电作业技术的研究

通过开展架空线路与电缆旁路不停电作业技术的研究, 我们取得了显著的效益, 主要体现在以下各个方面。

经济方面:福州地区每年因10 k V架空线支路及其负荷迁移等原因, 常常需要对整条线路进行停电。开展旁路作业法可以大幅度提高增供电量。

社会方面:提高供电可靠性。配合市政道路施工、负荷迁移及一些企业或国家重点项目及紧急项目迁移负荷, 需要提前报停电计划及登报公示, 施工周期长。开展旁路作业法可以大大提高了工作效率、缩短了施工周期。

安全方面:对一些配电网的缺陷和配网改造项目可以做到不停电作业, 缩短整改时间, 有利于提供电网的健康水平, 大大提高了供电可靠性。

降低成本方面:目前开展旁路作业的工器具基本上是从日本进口, 价格高。通过对部分元器件如旁路电缆、接口、固定工具等进行国产化试制, 降低开展作业的整个成本, 为各供电单位开展大规模的旁路作业创造有利条件。

电缆不停电作业技术篇2

所谓“电缆不停电作业”是指：以实现用户的不停电或短时停电为目的，采用带电或短时停电等方式对电缆线路设备进行检修的作业。基于我国配网电缆线路的实际情况，目前我国正在研究以下3类电缆线路不停电作

本文是在开展相关技术研究和装备及工器具研制的基础上，将旁路作业法拓展延伸到10kV电缆线路，以实现电缆线路检修、消缺和故障处理等工作的不停电作业。

1 旁路电缆系统

旁路作业法是应用旁路电缆、旁路开关等旁路引流设备，将需要停电的运行设备(如线路、开关等)引入旁路并对其进行检修或更换，以保持对用户连续供电的作业方法。这种方法在作业过程中不需要切除设备所带负荷，能够保证配电网系统的持续供电，使配电线路和设备的作业在成本、质量和工作效率上得到改善，以提高供电可靠性。旁路作业法通过可靠设备安全通断及转移负荷电流的方式来实现设备的检修或更换，其技术关键就是旁路电缆系统。

旁路电力电缆系统是由柔性电力电缆和自锁定快速插拔式直通中间接头、自锁定快速插拔式T型中间接头以及自锁定快速插拔式终端组成。旁路电缆系统结构见图1。

2 旁路作业系统关键技术

2.1 采用电场有限元数值分析方法，优化插拔式快速终端和接头的绝缘设计

10kV旁路电缆系统中，快速中间接头和快速终端是绝缘薄弱环节，发生运行故障的概率远远大于电缆本体运行故障概率。因此，快速中间接头和快速终端的可靠性决定了旁路电力电缆系统的可靠性。

快速中间接头和快速终端的可靠性取决于其温升(载流量)和电场应力控制。通过采用节点电压法来求解10kV旁路电缆系统的热路问题，可以计算出导体的实时温度，计算公式如下：

其中，状态矩阵A由电缆的结构和材料参数确定;Q由电缆导体损耗、介质损耗以及金属屏蔽层损耗来确定;T1～Tn为电缆结构中主绝缘(含内、外屏蔽等)各分层的温度;T1即为所求的电缆导体温度;T0是电缆外护套的表面温度，可通过直接测量获得。

快速中间接头和快速终端电场应力控制锥的几何形状和电气参数可以采用有限元计算方法计算，根据标量电势求解边界条件和初始条件下每个节点处的电势，然后计算出应力锥内部每个点的电场分布状态。通过调整应力锥曲线形状、应力锥轴向长度和应力锥端部曲率，控制和改善中间接头和终端内部电场分布。由泊松方程和电流连续方程，建立电流场的综合数学模型的泛函形式以及电场的综合数学模型的泛函形式。

根据预优处理和一维压缩的数学方法，建立快速寻址指针，即预优处理双共轭梯度法(PBCG)解析式方程组，可以得到较为精确的数值解。

2.2 研究复合材料的界面压强、永久变形率及介质界面沿面放电的电压值变化规律，对材料及配方进行筛选

电缆插拔式快速终端和接头绝缘结构是典型的固体复合介质绝缘结构，界面沿面放电和界面压强与界面状态是密切相关的。应用模拟试品来等效插拔式快速终端和接头的多层固体复合介质绝缘结构，通过试验研究界面沿面放电电压和界面压强与界面状态之间的内在关系。

由于XLPE绝缘体的直径DXLPE等于常数，当选取不同原始直径DSR的高弹性硅橡胶绝缘体，且DSR≤DXLPE，即可改变高弹性硅橡胶绝缘体与XLPE绝缘体之间的界面压强(握紧力)。

实际测量界面压强或握紧力比较困难，试验研究中，把高弹性硅橡胶绝缘体的定伸强度换算成界面压强的物理量，然后调整硅橡胶绝缘体的配方可以得到不同定伸强度的硅橡胶绝缘体，最后制作成为不同的原始直径的硅橡胶绝缘体试品，弹性变形套在XLPE绝缘体表面，便具有持续弹性回复力，为硅橡胶绝缘体与XLPE绝缘体之间的界面提供握紧力。

2.3 设计插拔式快速终端和接头绝缘组件，消除或减少材料界面损耗

减小插拔阻力应首选锥形主绝缘结构，利用斜面力学原理提高界面正压强，并在插拔过程中快捷地排除界面气隙。通过提高模具的配合精度和表面光洁度，可以保证产品表面平整光滑，使界面配合准确完好。

每次插拔时均应涂抹润滑剂来降低界面摩擦系数，避免表面磨损，使得产品经历1000次插拔后仍具有足够的过盈量，保证界面始终保持足够的界面压强。

2.4 插拔式快速终端和接头的触头采用表带触头设计

表带触头的特点是体积小，结构简单，无需压紧弹簧;接触点多，导电能力强，额定电流可达500A;动稳定性及热稳定性好;插拔多次后能保证接触良好，不出现发热现象。

3 旁路作业系统典型作业项目

根据国家电网公司《10kV电缆线路不停电作业技术导则》，结合我国目前电网结构情况，并充分调研现有的配电设备以及作业工具设备等情况，现汇总10k V电缆不停电旁路作业系统的具体作业项目。

3.1 两环网柜间电缆线路不停电（少停电）检修

两环网柜之间地下电缆异常需要维修时，采取地面敷设旁路电缆并做好安全防护措施后，由旁路电缆代替地下电缆为环网柜供电，达到不停电(少停电)检修的目的。作业现场示意图如图2所示。

3.2 环网柜的不停电（少停电）检修（旁路环网柜）

环网柜异常需要维修可能导致与之相关的负荷随之停电时，可使用旁路电缆替代故障环网柜和原有负荷，地下电缆均不再使用。如有两路为电缆分支箱，可在旁路电缆上T接旁路开关，逐一发出各路负荷。作业现场示意图如图3所示。

3.3 架空线路与环网柜之间负荷转移

使用环网柜电源，通过地面敷设旁路电缆，可将供电范围内一条停电的架空线路带出。反之使用架空线路的电源，通过地面敷设旁路电缆，可将供电范围内的环网柜带出。作业现场示意图如图4所示。

3.4 环网柜连接移动箱变车给负荷供电

该项目使用环网柜电源，通过地面敷设旁路电缆和装有高压负荷开关及变压器的电源车，可将供电范围内的低压负荷带出。作业现场示意图如图5所示。

采用旁路作业方式进行两环网柜之间的设备不停电作业时，旁路电缆两侧的环网柜等设备均应带开关，并预留备用间隔。采用旁路作业方式进行两环网柜之间的设备短时停电作业时，旁路电缆两侧的电缆环网柜等设备没有预留备用间隔。进行架空线路与环网柜之间负荷转移作业，以及环网柜连接移动箱变车带低压负荷时，环网柜应有预留间隔及相应的负荷开关。

4 关键作业步骤

旁路作业检修两环网柜之间的电缆线路或环网柜(分支箱)作业项目，项目的关键步骤是利用旁路电缆作业设备，采用不停电或短时停电方式进行作业。两种作业的原理图如图6、图7所示：

图6、图7中，1—10kV电缆线路;2—环网柜;3—10kV电缆线路;4—待检修电缆(或环网柜);5—柔性电缆与环网柜连接终端;6—10kV柔性电缆;7—10kV旁路开关;8—柔性电缆连接头;9—10kV用户。

4.1 不停电检修电缆线路关键作业步骤

(1)确认负荷电流小于旁路系统额定电流;

(2)确认两侧备用间隔开关及旁路开关已断开;

(3)将旁路系统两端的电缆终端连接至备用间隔;(4)合上送电侧备用间隔开关;

(5)合上受电侧备用间隔开关，在旁路开关两侧核相后，合上旁路开关，使旁路系统投入运行，并监视旁路电缆电流;

(6)断开待检修电缆线路两侧的开关;

(7)实施电缆线路检修，完成后投入运行;(8)顺序断开受电侧、送电侧备用间隔开关;(9)拆除旁路设备。

4.2 短时停电检修电缆线路

(1)确认负荷电流小于旁路系统额定电流;

(2)断开待检修电缆线路两侧的开关，拆除与此开关连接的电缆终端;

(3)确认两侧开关已断开;

(4)将旁路系统两端的终端连接至待检修电缆线路两侧的开关;

(5)确认旁路系统与原系统相序一致;

(6)合上送电侧开关;

(7)合上受电侧开关，使旁路系统投入运行;

(8)监视旁路电缆电流;

(9)实施并完成电缆线路检修;

(10)参照(2)～(7)的操作顺序，退出旁路系统，恢复已检修电缆线路运行。

配电不停电作业技术发展综述篇3

关键词：配电作业方式,不停电作业,旁路作业,综述

0引言

随着经济社会发展和人民生活水平的提高,用户对供电可靠性的要求越来越高。配电网担负着就地或逐级向各类用户供给和配送电能的任务,是确保供电质量最直接最关键的环节。国内外的电网运行资料表明,目前用户遭受的停电绝大部分是由于配电系统环节造成的,其中因中低压配电网造成的停电约占总停电的90%。又据国内多年的供电可靠性统计分析,目前用户停电原因中有70% 以上来自配电网的网络改造、业扩接电、计划检修等,而这些作业通过实施配电不停电作业技术可以大幅度减少用户的停电。

1 基本概念

配电设备的施工或检修作业一般有两种作业方式:1停电作业方式,即对需要检修作业的线路或设备停电隔离后再进行施工、检修,作业完成后再恢复供电的作业方式,这是传统的作业方式;2不停电作业方式,即采用对用户不停电而进行电力线路或设备测试、维修和施工的作业方式。不停电作业方式主要有两种:一种是直接在带电的线路或设备上作业,即带电作业;另一种是先对用户采用旁路或移动电源等方法连续供电,再将线路或设备停电进行作业。

1.1 配电带电作业

作业人员直接接触带电配电线路或设备的作业或作业人员利用专用作业工具、装置在带电配电线路或设备上的作业,实现不停电对配电线路或设备进行检修等的一种作业方式。根据作业人员的人体电位来划分,可分为地电位作业法、中间电位作业法、等电位作业法3种。等电位作业法一般仅用于35k V及以上电压等级,中低压配电的线路杆型结构相间距离小,不适合等电位作业法。

中压配电带电作业一般有两种方式:1采用以绝缘斗臂车绝缘斗(臂)或绝缘平台为主绝缘、作业人员戴绝缘手套直接接触带电体,穿戴绝缘防护用具为辅助绝缘的直接作业方式,见图1;2采用以绝缘工具为主绝缘、穿戴绝缘防护用具为辅助绝缘的间接作业,即作业人员借助绝缘工具进行作业,与带电体保持足够的安全距离,见图2。这两种方式,若严格按作业人员的人体电位划分,都属于中间电位作业法。

中低压配电设施有其自身特点,架空配电线路的杆型、装置、绝缘子、导线布置等形式多样,有些线路杆塔与导线一杆多回、多层布置、互相交叉;架空配电线路三相导线间的距离小,且配电设施密集,这是不利因素。但由于中低压配电电压较低,可以使用绝缘遮蔽器具来组成组合绝缘以弥补安全距离的不足。绝缘遮蔽隔离措施是在带电体、接地体上安装一层绝缘遮蔽罩或挡板,遮蔽罩或挡板与空气组合形成了组合绝缘,延伸了气体放电路径,提高放电电压值,从而提高作业的安全度。

配电带电作业项目已达几十项,涵盖了配电线路电杆类、导线类、开关类、金具横担类和绝缘子类等项目,简单常规的作业项目如导线修补、引流线空载断(引)接、更换绝缘子(耐张、针式等)及横担、更换(加装)避雷器等。复杂综合作业项目如带电立撤杆、直线杆改耐张杆、带负荷更换柱上设备、带负荷加装柱上开关等。

1.2 旁路作业法

应用旁路电缆(线路)、旁路开关等临时载流的旁路线路和设备,将需要停电的运行线路或设备(如线路、开关、变压器等)转由旁路线路或设备替代运行,再对运行的线路或设备进行停电检修、更换,作业完成后再恢复正常接线供电方式,最后拆除旁路线路或设备,实现整个过程对用户不停电作业,见图3。

旁路作业法是在常规带电作业中注入了新的理念,它是将若干个常规带电作业项目有机组合起来,实现“不停电作业”。由此也可看出,将“旁路作业”和常规“带电作业”灵活地组合起来,可以彻底改变现在电网作业以停电作业为主、带电作业为辅的局面。配电电缆线路、环网柜等的不停电作业就是采用旁路作业法。

1.3 移动电源法

电网的很多作业,如配电变压器的更换(增容)、迁移杆线、更换导线等作业项目无法直接采用带电作业来实现。移动电源法的基本思路是采用把需检修的线路或设备从电网中分离出来,利用移动电源形成独立网而对用户连续供电,作业完成后再恢复正常接线,最后拆除移动电源,实现整个过程对用户少停电(停电时间为倒闸操作时间)或者不停电。移动电源可以是移动发电车、应急电源车或者移动箱式变压器等,见图4。

2 发展历程

2.1 起步阶段

我国的带电作业始于20世纪50年代, 时值国民经济恢复和发展时期,由于当时发电量迅速增长,而供电设备容量明显不足,大工业用户对连续供电要求较高,因而常规的停电检修受到了限制。为了解决设备停电检修与不间断向用户供电之间的矛盾,带电作业便应运而生。1953年,鞍山电业局成功研制了带电清扫、更换和拆装配电设备及引线的简单工具。1954年,3.3k V配电线路带电更换横担、木杆和绝缘子的作业项目取得成功。1956年又进一步发展到更换44 ~ 66k V的木质直线杆、横担和绝缘子。1957年底,154 ~ 220k V输电线路带电更换绝缘子的全套工具研制成功,3.6 ~ 66k V线路的全套带电作业工具也得到了进一步完善。1958年,当时的沈阳中心试验所又开始了人体直接接触带电设备检修的研究工作,并首次成功地在试验场完成了人体直接接触220k V带电线路的等电位试验。所有这些尝试,为带电作业在我国的推广和发展奠定了物质和技术基础。

2.2 逐步普及阶段

1959年至20世纪80年代, 带电作业在我国进入了逐步普及阶段,各地大、中型供电单位相继开展了带电作业项目的开发和工具的研究工作。作业方法从间接作业、等电位作业向带电水冲洗等迈进。作业工具从最初的支、拉、吊杆等硬质工具向组合化、绳索化、轻便化发展。作业项目也拓展到带电更换导线、避雷线等领域。1977年,水电部将带电作业纳入部颁安全工作规程,进一步肯定了带电作业技术的安全性。

2.3 全面发展阶段

20世纪90年代初期,我国社会经济快速发展,电力需求剧增,电力供需矛盾突出,多数地区出现了限电的局面,因而大量中低压配电的检修施工采用结合停电的方式进行,仅输变电设施还持续开展带电作业,致使配电带电作业的开展中断了好几年。到90年代末,随着电力供需矛盾的缓和,为了提高供电可靠性,配电带电作业又开始逐步推广,带电作业的技术和工具又迅速发展,作业项目和应用次数也逐年上升,目前几乎所有的供电单位都开展了配电带电作业,并向配电不停电作业发展。

2.4 国外发展概况

从国外先进国家带电作业的发展情况来看,苏联的带电作业开展得最为广泛,作业项目也较多,几乎覆盖所有电压等级的输、变、配电网,尤其是作业工具及手段先进,形成了一整套完善的带电作业体系。美国的带电作业发展史最长,作业方法和作业工具最先进,目前,直升飞机和机械手已成为美国带电作业的主要工具。其他诸如法国、英国、加拿大、德国、意大利、丹麦的带电作业在作业工具和方式上也各具特色,自动化、机械化程度也较高,但在作业项目上各有侧重。与我国相毗邻的日本,带电作业虽然起步较晚,但发展较快,尤其是配电带电作业,自动化程度较高,作业工具也很先进。目前在日本普遍采用人在绝缘斗臂车的绝缘斗内操作机械手的作业,同时现已向机器人的方向发展,技术比较领先的日本九州电力公司已经开始采用第二代机器人的方法,机器人站在地面上进行作业操作,十分灵活、安全。

3 作业功效

配电不停电作业是可靠供电的技术手段,对减少社会停电有着直接和重要作用。同时对供电企业而言,避免和减少各种停、送电操作,改善作业环境,客观上提高了人身安全和设备安全,进而提升供电企业的技术水平、服务水平和企业形象。配电不停电作业具有以下功效:

1)是当前提高供电可靠性的最直接最有效的措施。据国内多年的供电可靠性统计分析,用户停电原因中有70% 以上是配电的预安排停电,即网络改造、业扩接电、计划检修等。目前,我国还处于工业化、城镇化建设的快速发展阶段,网络改造、业扩接电工程占了很大的比例,由此可见,不停电与停电两种不同作业方式产生截然不同的结果,采用不停电作业能保证向用户不间断供电,是提高配电供电可靠性的最有效的措施。

2)具有良好的经济效益和社会效益。停电不仅给供电企业、发电厂因减少供电量造成自身直接损失,减少发供电企业的营业收入,延长电力投资回收周期;同时停电更是直接影响了用户的生产、生活,造成用户的停电损失,甚至影响社会稳定。以F省电力公司为例,2014年不停电作业次数近1.6万次, 减少停电时户数44.6万时·户, 多供电量1.16亿k Wh, 按照用户停电损失20 ~ 60元 /k Wh计算,可减少用户停电损失23.2亿~ 69.6亿元;同时按平均销售电价0.6元 /k Wh计算,则供电企业增加售电收入近7000万元。

由此可见,开展不停电作业,多供少停,供电企业可增加售电收入,提高经济效益;用户将少停电、少损失,企业效益和社会效益十分明显。

3)大大提高了劳动效率,同时在一定程度上也提高了作业的安全性。常规的停电作业除了现场施工安装外,作业前应对作业范围内的电力线路或设备通过倒闸操作进行转电、停电、验电后装设接地线并布置现场安全措施,作业完毕后再拆除所有接地线,通过倒闸操作恢复送电,这些保证安全的技术措施是必不可少的,并且要遵循正确的作业顺序,才能确保作业人员和操作人员的人身安全。对简单的辐射型配电网来说,作业前布置安全措施和作业后拆除安全措施以及停送电,通常要花费操作人员1h以上的时间,若是多分段、多联络等接线复杂的配电网,线路设备及地点多而分散,花上2 ~ 3h是常见的事,这样,即耗时又耗力。同时在倒闸操作和设置现场安全措施时,若工作不到位或有所疏忽而发生误操作,都可能带来安全生产事故,甚至造成人身伤害。

而采用不停电作业,无需停、送电的倒闸操作,现场安全措施布置地点固定而且操作简单,减少了工作量和时间,提高了劳动效率。

4)提升服务效能和质量,树立良好的供电企业形象。供电企业经常要面对新增用户在业扩报装时希望尽快接入电网供电,市政和城镇建设涉及迁杆移线迫切希望早日得到实施等情况。这些作业按照传统的作业方法必须是有计划的停电作业,为此要整合各类计划停电,做到“月度控制,一停多用”,这样势必造成实施时间的拖长,同时也增加了停电时间。实施不停电作业,快速地满足各类涉及电网的作业需要,从而提高了服务效能和质量,更好地履行供好电、服好务的宗旨,树立了供电企业的良好形象。

5)促进检修方式的进步,更好地保障电网安全。实施不停电作业,电网设备的检修方式就不再局限于在传统的停电方式下进行,采用带电检修、旁路替代运行等均可以实现对需要检修的线路或设备及时检修,不需等待停电计划,线路或设备缺陷及隐患得到及时消除,缩短了电力设施带病运行时间,有效地保障电网设备的安全运行。

6)促进配电装置的标准化。不停电作业受线路装置和天气等外部环境的制约,对配电线路和设备装置标准化要求提高了,如杆型设计、材料和设备的选型、装配等都要求尽量标准化,因此可带动整个配电装置的标准化。

4 发展展望

4.1 向作业机器人方向发展

目前的配电带电作业都是由操作人员手工作业,作业时操作人员都处于高电压、强电场的环境之中,研发使用带电作业机器人进行作业将是该技术领域的发展方向。

1)国外带电作业机器人发展状况。为了进一步提高作业的安全性和可靠性,许多国家都开展了电力应用机器人的研究,并投入带电作业实际应用中。20世纪80年代,美国电力研究院研制生产了一种称之为Tom Cat的遥控操作机器人,同期日本九州电力公司也研制出了称为第一代的主从控制带电作业机器人,并在一定范围得到应用。近30年来带电作业机器人的发展历史可分为三代:

第一代,主从控制机器人。这也是国外正在使用的形式,采取主从控制,有两个作业机械臂,人在操作斗里控制机械臂的动作完成带电作业工作。

第二代,半自主机器人。操作人员在地面控制机器人作业,应用了一些视觉、激光测距等传感器,能识别作业目标的大体位置,通过人机交互来精确定位,但不能识别较为复杂的环境。

第三代,全自主机器人。目前尚处于研制阶段,具有较高的智能、三维识别、自身控制以及自主作业决策的功能。

2)国内带电作业机器人的研发。在我国,很多供电单位都充分认识到了带电作业的重要性,因此对带电作业机器人的需求也越来越强烈。由于国外带电作业机器人的价格太高,此外国外配电电压等级设置与我国有所不同,国外带电作业机器人适用的电压等级不能满足我国的需要,因此我国也有不少电力部门和科研单位提出了带电作业机器人的研制问题。

20世纪90年代初,国防科技大学等单位就提出研制带电作业机器人的技术报告,但由于当时许多条件不具备而搁浅。1999年,山东电力公司在国内首次对带电作业机器人项目进行了立项。同年底,又被国家电力公司列为1999年第二批科研项目,委托山东电力研究院进行我国首台带电作业机器人样机的研制。2002年3月,研制出了我国具有自主知识产权的带电作业机器人样机。该作业机器人样机是根据我国电网的实际情况,选择了主从控制操作带电作业机器人的研发道路,该样机的性能介于国外带电作业机器人第一代和第二代之间,即操作人员在绝缘斗内进行操作,采用局部人机交互智能控制技术。2005年完成产品化样机的研究,在山东济宁和山西长治通过了试用,其主要使用范围是:作业电压等级10k V及以下;绝缘防护标准45k V;作业高度19m等。

4.2 向不停电作业方向发展

目前配电网作业方式还是以停电作业为主、不停电作业为辅,随着不停电作业技术的迅速发展以及作业项目的日趋完善,不停电作业的项目逐步覆盖停电作业的项目。同时,随着旁路和移动电源作业法的广泛应用,配电网作业方式就可实现不停电作业方式,这是电网作业技术领域的一场新的革新,必将带来供电可靠性的大幅提升,同时具有良好的企业效益和社会效益。

5 结语

电缆不停电作业技术篇4

基于智能型旁路开关的不停电作业技术, 即旁路作业, 是一项提高配网供电可靠性的新型带电作业技术, 但在实际操作过程中存在发生单相接地故障的隐患。若发生单相接地故障后接地电容电流在故障点形成的电弧不能自行熄灭, 同时间歇电弧产生的过电压又使事故扩大, 就会对操作人员的安全造成危害。我国10kV配网线路中性点主要采用非有效接地的方式, 在发生单相接地故障时, 故障特征不明显, 因此, 本文针对中性点非直接接地电缆网络在采用旁路作业方式时发生单相接地故障的安全性进行分析与研究。

1 旁路作业的工作原理及开展旁路作业存在的问题

旁路作业最早应用于10kV架空线路故障抢修, 它是一种由旁路电缆、旁路接头、旁路开关及相关辅助器材和设备组成的临时旁路电缆供电系统, 其工作原理如图1所示。目前, 利用旁路作业方式开展电缆线路不停电作业时, 还存在以下共性问题: (1) 使用的普通负荷开关不带全套保护功能, 不能实时监测旁路负荷电流和零序电流, 所以当旁路电缆出现故障或带电插拔旁路电缆终端接头时, 若出现接地及相间短路不能实现可靠动作, 存在较大安全隐患; (2) 带电插拔电缆终端接头时防护措施不甚理想, 如果空载容性电流过大, 极易产生电弧对接地体放电, 造成接地故障, 也很可能对操作人员造成伤害, 对操作人员的操作技巧要求较高; (3) 作业中没有对分接箱内旁路电缆进行有效的安全隔离, 在进行带电插拔电缆头时, 极易产生电弧对地放电, 造成接地故障。因此, 必须设计相应的保护措施, 来提高施工人员的安全系数和供电的安全可靠性。

2 中性点不接地系统发生单相接地故障时的特性分析

我国10kV电力系统中普遍采用中性点不接地或经消弧线圈接地的非有效接地方式, 同时采用中性点不接地方式的线路又较中性点经消弧线圈接地的线路应用更为广泛, 所以本文主要分析采用中性点不接地方式的线路。由于接地回路的阻抗和容抗较大, 中性点不接地系统发生故障时零序电流数值较小, 因此接地故障特征较其他线路而言不是十分明显。同时, 一般的10kV不接地系统的保护措施因考虑到供电可靠性, 都是选择性地发出报警信号, 而非跳闸, 对于旁路操作人员的人身安全不起保护作用。下面对中性点不接地系统发生单相故障时的特征进行分析。

假设各因素都为理想状态, 可画出简单网络示意图, 如图2所示。其中三相线路在正常运行条件下对地电容都为C0, 因此每相电容电流都超前电压90°流入大地, 而三相电流之和为0。现假设A相发生了单相接地, 则A相与大地等电位。其他两相的对地电压升高至原来的倍, 相应对地电容电流也升高至倍。其向量关系如图3所示。

在A相接地后各相对地电压为:

则零序电压为:

同时B、C两相电容电流为:

B、C两相电流有效值相同, 都为 (Uφ为相电压的有效值) 。另外, , 因此可算出ID=3UφωC0, 即三相对地电容电流的算术和。

通过以上分析可知, 当发生单相接地时, 零序电压将不为0;在非故障相上容性电流为本身的对地电流, 容性无功功率方向为由母线流向线路;故障相线路零序电流为非故障相对地电容电流之和, 数值较大, 容性无功方向为线路流向母线。

3 中性点不接地电缆网络旁路不停电作业的单相接地保护

根据上述分析以及作业中的实际情况, 可以通过以下方式来构成单相接地保护:

(1) 零序电压保护。当发生单相接地时, 线路中都会产生零序电压, 若日常10kV线路发生接地故障, 该办法由于不能判定出是哪条线路故障, 还需采用拉路法进行判定。但是在不停电作业中, 会很明确哪相线路发生了单相接地, 因此该零序电压可以作为一种判据, 判定线路是否单相接地。

(2) 零序电流保护。利用故障线路零序电流较非故障线路零序电流大的特点, 确定哪条线路发生故障, 并发出信号跳闸线路。

(3) 零序功率方向保护。通过故障线路与非故障线路零序功率方向不同的特点, 对线路进行保护, 该保护措施可作为零序电流保护措施的后备保护。

4 不停电作业的单相接地保护的改进方向

以上为单相不接地系统的保护方式, 但实际运行中仍存在误判率较高的问题, 且硬件的可靠性较低, 因此, 小电流的接地检测和保护技术的有效实施应从以下两个方面进行改进: