10 kV重過載線路帶電改造技術(shù)研究

張洪奎，王冠宇，韓培慶

（國網(wǎng)山東省電力公司煙臺供電公司，山東 煙臺 264001）

0 引言

隨著電力技術(shù)的高速發(fā)展以及人民生活水平的提高，電力用戶對供電可靠性提出了更高的要求。配電網(wǎng)帶電作業(yè)作為一種不停電的電網(wǎng)檢修方式，其在保障經(jīng)濟社會發(fā)展和人民安居樂業(yè)中扮演著極重要的角色[1]。在對配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和功能進行改造與升級中，經(jīng)常因作業(yè)內(nèi)容和現(xiàn)場工況的復雜性以及現(xiàn)有技術(shù)水平、作業(yè)經(jīng)驗的限制而采取線路停電改造，從而導致部分甚至整條線路的用戶停電，嚴重影響居民正常生產(chǎn)生活。在配電網(wǎng)停電檢修中，針對重過載線路開展負荷改切以及新建聯(lián)絡點類的作業(yè)占了極大比重[2-3]，因此，采用帶電作業(yè)的方式將重過載線路進行帶電改造成為提高帶電化率、保障居民正常用電的重點。而針對此類項目，國內(nèi)尚無規(guī)范化帶電作業(yè)先例。

對重過載線路帶電改造作業(yè)進行了難點及危險點分析，綜合考慮實際現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境的復雜性，研制出適合多種工況的斷線剪以及通用操作桿，并依照相關(guān)安全標準規(guī)范制定出此類作業(yè)的帶電工作方案，為開展不停電作業(yè)提供技術(shù)以及方法支撐。

1 配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及改造

1.1 配網(wǎng)網(wǎng)架簡述

配電網(wǎng)是將電能從輸電網(wǎng)分配到變電站再向用戶供電的網(wǎng)絡，其結(jié)構(gòu)以及運行狀態(tài)對用戶安全、可靠用電有著決定性影響。配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)基本可分為放射式與環(huán)網(wǎng)式兩大類[2]，根據(jù)負荷對可靠性要求的不同以及負荷密度的不同，兩種結(jié)構(gòu)應用在不同的區(qū)域。

放射式配電網(wǎng)中所有用戶的電能都是通過單一路徑進行傳輸，日常運行和維護成本低，但可靠性差，并且伴隨著新增用戶的增多，線路容易出現(xiàn)重載甚至過載現(xiàn)象。

環(huán)網(wǎng)式配電網(wǎng)又可分為多回路及環(huán)式，環(huán)式配電網(wǎng)中每個用戶節(jié)點都可由不同電源提供電能，但在正常運行狀態(tài)時往往處于開環(huán)狀態(tài)，即開環(huán)運行。線路重載時可調(diào)整運行方式，由輕載線路對部分負荷進行供電，設備利用率及可靠性高。此節(jié)對多回路式不做探討。

1.2 配網(wǎng)停電改造升級

放射式配電網(wǎng)因其設施簡單，運行維護方便，設備費用低，經(jīng)常應用于早期城市低壓配電網(wǎng)或負荷密度低的區(qū)域。但伴隨著社會的發(fā)展，原有區(qū)域單電源供電的模式已經(jīng)無法滿足當前供電可靠性要求。因此，需要建立不同線路之間的聯(lián)絡，以實現(xiàn)配電網(wǎng)在發(fā)生故障或者重載之后，對非故障區(qū)域或重載區(qū)段進行轉(zhuǎn)供，保證用戶正常用電[2，4-5]。

在現(xiàn)有網(wǎng)架基礎(chǔ)之上改切負荷及新建聯(lián)絡點時，一般需要對整條線路進行停電，隨后在適當?shù)奈恢脤⒕€路后端負荷轉(zhuǎn)至鄰近輕載線路，并在轉(zhuǎn)接線路的前端安裝聯(lián)絡型分段器，將線路分成多段運行。在發(fā)生線路重載或者區(qū)段永久性故障等特殊情況時，可以遙控閉合聯(lián)絡開關(guān)，保障用戶的正常用電。但此類作業(yè)方式往往影響大量用戶正常用電，并且在部分區(qū)域因供電可靠性等因素無法進行停電改造。

2 帶電作業(yè)通用工具

為提高電網(wǎng)供電可靠性，減少乃至不發(fā)生檢修工作對電力用戶造成的停電影響等情況，帶電作業(yè)作為一種配電網(wǎng)檢修方式逐漸發(fā)展起來。按照作業(yè)方式，配電帶電作業(yè)可分為間接作業(yè)法和直接作業(yè)法。間接作業(yè)法是通過絕緣工具實現(xiàn)帶電體與人體的隔離，直接作業(yè)法則通過絕緣斗臂車或者絕緣平臺實現(xiàn)隔離[6-8]。

在對配電網(wǎng)進行改造升級的工作中，由于作業(yè)環(huán)境、桿上設備復雜等因素的影響，有時無法通過直接作業(yè)法開展帶電檢修工作。受限于線路布置方式以及線夾種類的多樣，在開展間接法帶電作業(yè)時通常缺乏便捷、輕便、通用性的操作工具。為此，研發(fā)了一種通用的斷線剪和操作桿。

2.1 通用絕緣斷線剪

進行地電位帶電斷分支線路引線時，由于現(xiàn)有絕緣斷線剪的刀口與引線處于平行狀態(tài)，時常導致保留的引線端頭過長，甚至難以完成開斷工作，為此研制出一種通用絕緣斷線剪，如圖1所示，由支撐構(gòu)件、傳動構(gòu)件和刀座3部分組成。刀口采用可拆卸橫向設計，利用棘輪傳動機構(gòu)連接傳動桿和絲杠，實現(xiàn)刀口咬合或張開，達到快速、便捷剪斷引流線的目的。

使用時，工作人員登桿至適當位置，手握支撐桿下端將剪刀頭上舉至導線高度，將刀口卡在垂直導線的適當位置，以把手作為軸上下推動傳動桿的把手，通過傳動桿帶動剪刀頭上的雙向棘輪扳手上下運動，使刀口不斷閉合剪斷導線，剪斷導線后，調(diào)節(jié)雙向棘輪扳手上的開關(guān)，用相同的方法操作傳動桿，傳動桿帶動雙向棘輪反向旋轉(zhuǎn)，使刀口逐漸張開。

刀頭采用高強度合金鋁材料制作，并且在刀座橫向滑動軌道處采用了鏤空設計，支撐桿和傳動桿采用環(huán)氧樹脂和玻璃纖維合成材料制成，質(zhì)量輕、機械強度大、絕緣性好。刀頭采用滑動軌道設計，可前后平穩(wěn)滑動，操動機構(gòu)采用雙向棘輪的原理，可以自由控制刀口開合，操作簡單。刀口開口可以剪斷絕大部分型號的配電線路導線。

圖1 絕緣斷線剪

2.2 通用絕緣操作桿

采用操作桿進行帶電作業(yè)時，由于一種操作桿僅適用于一項操作或安裝一種器具，所以，作業(yè)過程中往往需要頻繁更換絕緣操作桿才能完成多項操作。為此，研制了一種能夠?qū)崿F(xiàn)一桿多用的絕緣操作桿。操作桿的端頭內(nèi)部采用六棱孔設計，同時，外部帶有閉鎖功能，防止工具脫落。并且采用卡槽進行連接，便于拆卸。設計的通用絕緣操作桿如圖2所示。

使用時，先將工器具下端部與鏤空卡槽相插接，使六棱孔與工器具插裝牢固，然后下壓工器具，鎖緊環(huán)受力下移，鏤空卡槽全部暴露，從而使工器具固定穿釘插入鏤空槽內(nèi)部。此時，鎖緊環(huán)在彈簧的作用下復位，鎖緊環(huán)的頂部將穿釘卡于弧形鏤空槽內(nèi)，從而固定器具。當需要拆卸時，只需反方向旋轉(zhuǎn)操縱桿，使穿釘沿著弧形鏤空槽脫出即可。

絕緣操作桿設有防止連接頭脫落的鎖緊環(huán)，且能夠匹配多種連接頭。同時該操作桿能夠匹配用于帶電接火的猴頭線夾，實現(xiàn)帶電接火作業(yè)。降低了現(xiàn)場作業(yè)強度，提高工作效率。

圖2 絕緣操作桿

2.3 工器具檢驗

帶電作業(yè)工器具在正式應用前，需要按照相關(guān)標準及規(guī)范的要求進行一系列檢測及試驗。因此按照DL／T 976—2017《帶電作業(yè)工具裝置和設備預防性試驗規(guī)程》規(guī)程要求，對已經(jīng)通過出廠試驗的斷線剪及操作桿分別進行外觀及尺寸檢查、電氣試驗、機械試驗。試驗的要求及規(guī)定如表1～3所示，試驗結(jié)果均滿足要求。

表1 外觀檢查時各部分長度要求

表2 電氣試驗的性能要求

表3 機械試驗的性能要求 N·m

3 線路帶電改造方案實施

10 kV配電網(wǎng)線路帶電改造類作業(yè)涉及范圍廣、作業(yè)點多、作業(yè)環(huán)境復雜，需對作業(yè)過程中可能存在的危險點進行分析，制定相應的安全、技術(shù)措施。做好作業(yè)點現(xiàn)場環(huán)境的“雙勘查”，明確開工前各類工器具的配備以及人員分工，制定嚴格的作業(yè)流程，如圖3所示[10]。

圖3 線路帶電改造方案流程

3.1 現(xiàn)場勘查及作業(yè)方式分析

項目需求部門提出帶電作業(yè)申請之后，應按照《電力安全工作規(guī)程》（配電部分）3.2中的相關(guān)規(guī)定，由工作票簽發(fā)人或工作負責人組織，工作負責人、設備運維管理單位（用戶單位）和檢修（施工）單位相關(guān)人員參加，履行現(xiàn)場勘查制度。

現(xiàn)場勘查執(zhí)行“雙勘查”方式，即在制定工作計劃前對現(xiàn)場環(huán)境、設備及線路狀況、作業(yè)開展方式進行分析，填寫現(xiàn)場勘查記錄；在執(zhí)行工作計劃并到達作業(yè)位置時實施現(xiàn)場復勘，判斷當日天氣是否適合開展帶電作業(yè)以及原勘查情況有無變化。

對于因桿上設備及線路復雜，作業(yè)環(huán)境不一致等因素限制而需要直接作業(yè)法和間接作業(yè)法相配合的工作，需要根據(jù)作業(yè)時間需求、單項作業(yè)工時、總項目作業(yè)工時、人員分配等進行合理劃分工作小組，制定小組負責人，填寫工作任務單。

3.2 安全措施制定

執(zhí)行現(xiàn)場勘查制度后，根據(jù)作業(yè)開展方式分別對工作中可能出現(xiàn)的危險點進行分析并制定相應的安全措施。

1）桿上帶電作業(yè)人員登桿前應該詳細檢查桿根、桿身、拉線、導線等良好，正確使用腳扣和安全帶。

2）高空作業(yè)人員正確使用登桿器具，兩人同時登桿注意交叉進行。

3）絕緣平臺在使用前應確認各系統(tǒng)工作正常，制動裝置可靠。絕緣平臺升降回轉(zhuǎn)的路徑，應避開臨近的電力線路、通信線路、樹木及其他障礙物。

4）帶電作業(yè)過程中，斗內(nèi)作業(yè)人員應始終穿戴防護用具（包括護目鏡）。保持人體與鄰相帶電體及接地體的安全距離。

5）對不規(guī)則帶電部件和接地部件采用絕緣毯進行絕緣遮蔽，并可靠固定。遮蔽用具之間重疊部分不小于15 cm。

6）斷引線之前，應采用測量空載電流的方式確認線路處于空載狀態(tài)。

7）斷電纜引線時，應采取防擺動措施，要保持與人體、鄰相及接地體之間的安全距離。

8）上下傳遞物品必須使用絕緣繩索，嚴禁高空拋物。尺寸較長的部件，應用絕緣傳遞繩捆扎牢固后傳遞。工作過程中，工作點下方禁止站人。作業(yè)人員應系好安全帶，傳遞多件絕緣工具時，應分件傳遞。

3.3 作業(yè)實施

進行線路帶電負荷改切及建立環(huán)網(wǎng)的作業(yè)，主要包含開工準備、操作程序、竣工3個環(huán)節(jié)，其中開工準備包括現(xiàn)場復勘、執(zhí)行工作許可、召開現(xiàn)場開工會、工作現(xiàn)場布置、絕緣工器具檢測；操作程序主要包含從進入作業(yè)點到返回地面之間的工作；竣工主要包含清理工具及現(xiàn)場、召開收工會、辦理工作終結(jié)手續(xù)。

開工準備主要對作業(yè)當天的天氣狀況進行檢測，對作業(yè)點線路設備狀況進行再次確認，向值班調(diào)控人員進行匯報許可，向工作班成員交代工作任務以及安全和技術(shù)措施，并對工器具進行檢測。本項目在兩種作業(yè)方法相結(jié)合的情況下需要用到的工器具包括：絕緣斗臂車、旁路作業(yè)車、移動箱變車、遮蔽罩、絕緣毯、絕緣操作桿、絕緣斷線剪、個人防護用具以及其他檢驗、檢測工具等。

以圖4為例，線路Ⅰ為重載線路，需要在A與C建立聯(lián)絡，并將B之后的負荷轉(zhuǎn)接至C。操作程序為：對必要的帶電體及接地體進行遮蔽；在A至B之間搭設旁路電纜，并確認通流正常；斷開A與B之間導線；鋪設A與C間聯(lián)絡線；確認聯(lián)絡開關(guān)處于分閘位置，并在聯(lián)絡點處核相，確認相序正確；連接聯(lián)絡線，建立線路Ⅰ與Ⅱ的聯(lián)絡點；鋪設B至C間導線；在C點處核相，確認相序正確；連接B與C間導線，并檢查通流正常；斷開A至B的旁路；拆除絕緣遮蔽。操作流程如圖5所示。

圖4 線路改造示例

竣工主要對工器具進行清點和整理，保證作業(yè)現(xiàn)場無遺留物，對工作進行總結(jié)點評，并向值班調(diào)控人員匯報工作結(jié)束。

確定帶電作業(yè)方式及流程后，由負責人組織班組成員對安全措施進行探討，對作業(yè)流程中每一個步驟進行模擬演練，提高作業(yè)人員配合度。

3.4 現(xiàn)場實施分析

以煙臺地區(qū)TX線為例，由于新接用戶數(shù)量的增加，原單輻射線路處于重載運行。通過前期研究分析，最后制定了原TX線7～9號桿之間電纜拆除，新出3×300電纜由TX線7號桿至QP線1號環(huán)網(wǎng)柜H1-2間隔形成拉手，由QP線1號環(huán)網(wǎng)柜H1-3間隔新出3×300電纜接帶原TX線9號桿以后負荷的改造方案，并通過帶電作業(yè)的方式進行改造工作。

1）利用旁路作業(yè)方法拆除TX線7～9號電纜。（旁路電纜中間設移動箱變車，車內(nèi)有環(huán)網(wǎng)柜）。

2）經(jīng)過試驗后的新設電纜由施工隊伍分別接入QP線1號環(huán)網(wǎng)柜H1-2和H1-3間隔，并斷開兩間隔接地開關(guān)。

3）帶電作業(yè)中心利用消弧開關(guān)將由7號桿至QP線1號環(huán)網(wǎng)柜H1-2間隔的電纜接入TX線，在QP線1號環(huán)網(wǎng)柜核相，相序正確。TX線與QP線形成拉手。

4）帶電作業(yè)中心利用消弧開關(guān)將由QP線H1-3間隔至TX線9號桿的電纜接入TX線，在QP線1環(huán)網(wǎng)柜核相，相序正確。又形成一個由9號至QP線H1-3的拉手。

5）申請調(diào)度下令，合上QP線H1-3間隔開關(guān)，使QP線與TX線并網(wǎng)運行。

6）申請調(diào)度下令，斷開移動箱變車得環(huán)網(wǎng)開關(guān)，TX線9號桿以后負荷由QP線接帶。

7）帶電作業(yè)中心拆除旁路電纜與TX線7號電纜，原TX線9號桿的連接并放電。收回旁路電纜，工作結(jié)束。

通過對線路帶電改造，避免了TX線及QP線的停電，保障了客戶的正常用電，提高了供電可靠性。同時，驗證了該作業(yè)方法及工具的科學性、可行性和可靠性。

4 結(jié)語

綜合考慮各類作業(yè)工況，研制出適用于多種作業(yè)環(huán)境的操作工具，并將重過載線路帶電改造的方案及方法進行科學論證、理論模擬，根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境采用不同作業(yè)方式配合工作，利用研制的絕緣操作桿及斷線剪高效完成接、斷引線的工作，并最終通過實例驗證了改造方案及作業(yè)方法的可行性，形成了配網(wǎng)線路帶電改造作業(yè)指導方案及標準，為配電網(wǎng)線路帶電改造提供了理論及實踐支撐，保證了電網(wǎng)運行的可靠性，保障了用戶的正常生產(chǎn)、生活用電。