旁路電纜架空敷設(shè)作業(yè)方法研究

馬其文 ，陳永平 ，高 松 ，于興利，羅 彥

（1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司青島供電公司，山東 青島 266002；2.青島興利電力設(shè)備有限公司，山東 青島 266000；3.武漢雷泰電力新技術(shù)有限公司，湖北 武漢 430070）

0 引言

現(xiàn)階段，配電電纜不停電作業(yè)越來(lái)越多地應(yīng)用在日常檢修工作中，用以實(shí)現(xiàn)配電電纜線路及環(huán)網(wǎng)柜完全不停電或短時(shí)不停電檢修及更換。將旁路電纜連接于待檢修線路兩端，然后斷開(kāi)并環(huán)運(yùn)行的待檢修線路兩側(cè)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)此部分的停電檢修，同時(shí)不影響整條線路上負(fù)荷的正常運(yùn)行，如圖1所示。

目前階段旁路電纜敷設(shè)主要采用地面拖拽方法。但長(zhǎng)期在地面人力拖曳電纜及其連接附件，會(huì)對(duì)電纜和接頭造成絕緣損害；當(dāng)作業(yè)線路檔中存在無(wú)法避免車(chē)輛通過(guò)情況時(shí)，地面電纜受到碾壓，會(huì)對(duì)柔性電纜絕緣造成嚴(yán)重?fù)p害；旁路作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜，遇到道路交通復(fù)雜、山路崎嶇、跨越道路、建筑施工阻礙等情況，無(wú)法實(shí)現(xiàn)電纜敷設(shè)。

圖1 旁路作業(yè)圖

研究一種新的架空牽引敷設(shè)作業(yè)系統(tǒng)及相對(duì)應(yīng)的作業(yè)方法，避免因人力拖曳對(duì)電纜造成的損害，同時(shí)使旁路電纜敷設(shè)作業(yè)不受地段障礙物限制，拓展旁路系統(tǒng)的作業(yè)范圍。

1 傳統(tǒng)旁路作業(yè)原理

傳統(tǒng)旁路作業(yè)方法中，配網(wǎng)不停電作業(yè)均依靠人力拖拽將旁路電纜敷設(shè)于地面［1］。

旁路電纜帶電作業(yè)原運(yùn)行線路需斷開(kāi)或變更電源，如帶電更換開(kāi)關(guān)、熔斷器，帶電檢修電纜，臨時(shí)取電等。原理及流程分別如圖2～3所示。選取待檢修點(diǎn)范圍外側(cè)的A，B兩點(diǎn)，采用柔性旁路電纜并接在A，B處，將運(yùn)行設(shè)備斷開(kāi)，利用旁路電纜供電［1］。

圖2 旁路作業(yè)原理

圖3 旁路作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)流程

2 10 kV旁路電纜架空敷設(shè)作業(yè)系統(tǒng)

為了解決現(xiàn)階段敷設(shè)旁路電纜存在的若干不安全問(wèn)題和現(xiàn)階段由于多種現(xiàn)場(chǎng)因素?zé)o法開(kāi)展旁路作業(yè)的問(wèn)題，研制了10 kV旁路電纜架空敷設(shè)作業(yè)系統(tǒng)［2］，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。該系統(tǒng)主要包括支撐系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、掛纜機(jī)構(gòu)、輔助安全系統(tǒng)。其中：支撐系統(tǒng)包括支撐物（電桿）、吊線橫擔(dān)（鏈條式抱箍）、支撐繩（迪尼瑪繩）、拉力葫蘆（手拉葫蘆）、拉力表（機(jī)械拉力表）、卡繩器（鋁合金卡線器）、雙輪托繩器（設(shè)計(jì)研制）、電纜接頭固定裝置（鏈條繩索固定）。牽引系統(tǒng)包括自制動(dòng)放繩架與牽引繩架（滾式結(jié)構(gòu)、研制新型）、牽引機(jī)（機(jī)動(dòng)絞磨）、牽引繩（迪尼瑪繩）。掛纜機(jī)構(gòu)包括雙輪吊繩器、雙輪吊纜器。輔助安全系統(tǒng)包括地樁（鐵樁）、臨時(shí)拉線（U 型環(huán)式安裝）［3］。

圖4 10 kV旁路電纜架空敷設(shè)作業(yè)系統(tǒng)

2.1 支撐系統(tǒng)

為擴(kuò)大橫擔(dān)的適用范圍，滿(mǎn)足不同現(xiàn)場(chǎng)條件使用，且增加其承受力，設(shè)計(jì)鏈條式抱箍及T型橫擔(dān)，如圖5所示。將橫擔(dān)鏈條固定在電桿上，A端用于懸掛電纜等構(gòu)件，B，C端用于確保A端穩(wěn)固。

圖5 支撐橫擔(dān)

為連接電纜橫擔(dān)及吊纜繩，設(shè)計(jì)雙輪托繩器如圖6所示，通過(guò)托繩輪托起吊纜繩。

吊纜繩上方設(shè)有軌道壓繩管，壓繩管在彈簧的作用下，彈起時(shí)可以展放吊纜繩，當(dāng)?shù)趵|繩拉緊后，壓緊拉緊手柄，在拉緊手柄的作用下把壓繩管壓緊，這時(shí)壓繩管成為很順暢的滑道，雙輪吊繩器和雙輪吊纜器可以順利通過(guò)。雙輪托繩器上設(shè)有頂起雙輪吊繩器的保險(xiǎn)關(guān)撞塊，如圖7所示。

圖6 雙輪托繩器

圖7 雙輪托繩器

支撐系統(tǒng)中，卸扣采用體積小承載重量大的美標(biāo)型卸扣；拉力葫蘆采用成本低、操作簡(jiǎn)單、人員不需專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)的手拉葫蘆；拉力表采用成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好的機(jī)械拉力表；卡繩器采用與線材接觸面積大、性能可靠、緊線作業(yè)廣泛采用的鋁合金卡線器；電纜接頭桿上固定裝置采用牢固、適用性強(qiáng)，安裝方便的鐵鏈及固定金具。

2.2 牽引系統(tǒng)

牽引系統(tǒng)主要包括牽引機(jī)、牽引繩、自制動(dòng)放繩架與牽引繩架3部分。其中牽引繩選用強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐磨、不易形變的Dyneema高強(qiáng)度聚乙烯纖維繩；牽引機(jī)采用機(jī)動(dòng)絞磨。而核心部分自制動(dòng)放繩架與牽引繩架的設(shè)計(jì)如圖8所示。

圖8 自制動(dòng)放繩架

牽引繩和吊繩的繞繩架，設(shè)計(jì)為自動(dòng)制動(dòng)裝置，拖繩輪無(wú)阻力轉(zhuǎn)動(dòng)，停止拖拉就自動(dòng)制動(dòng)，減小了輪圈的慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，繩子不易雜亂。

主要操作流程：1）將牽引繩頭穿過(guò)轉(zhuǎn)向滑輪，拉動(dòng)牽引繩帶動(dòng)制動(dòng)桿，將制動(dòng)桿提起，并把繞繩輪頂起，脫離制動(dòng)塊，使繞繩輪無(wú)剎車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)，展放牽引繩；2）當(dāng)停止?fàn)恳龝r(shí)，制動(dòng)桿落下，繞繩輪落在制動(dòng)塊上，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，減小了慣性轉(zhuǎn)動(dòng)，防止繞繩輪上的牽引繩積壓脫離繞繩輪；3）當(dāng)需要繞繩時(shí)，提起制動(dòng)桿，把提繩輪銷(xiāo)鎖住，使繞繩輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙制作實(shí)物如圖9所示。

圖9 自制動(dòng)放繩架實(shí)物

2.3 掛纜機(jī)構(gòu)

該旁路敷設(shè)系統(tǒng)中，掛纜機(jī)構(gòu)具有滑動(dòng)走線、雙線連接、牽引中轉(zhuǎn)等作用。主要包括雙輪吊繩器、雙輪吊纜器兩個(gè)部件。

雙輪吊繩器是連接吊纜繩與牽引繩的部件，使?fàn)恳K不落地并與吊纜繩保持等距離，如圖10所示。

雙輪吊繩器包括滑輪、保險(xiǎn)關(guān)、壓繩器雙輪架總承、吊桿總承、彈簧、手柄、繩鉤、繩座等零部件組成。上壓繩鉤和下壓繩座通過(guò)夾繩手柄能夠方便地將牽引繩壓緊，在到達(dá)雙輪托繩器時(shí)，保險(xiǎn)關(guān)被撞開(kāi)，順利越過(guò)雙輪托繩器。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，研制雙輪吊繩器，主材料選用工程塑料加玻璃絲，實(shí)物如圖11所示。

圖10 雙輪吊繩器設(shè)計(jì)圖

圖11 雙輪吊繩器實(shí)物

雙輪吊纜器是連接吊纜繩與牽引繩和三相旁路電纜的部件，在牽引繩的牽引下，實(shí)現(xiàn)敷設(shè)電纜的目的。設(shè)計(jì)中考慮其可固定牽引繩和三相電纜并勻速拖動(dòng)電纜，同時(shí)可順利通過(guò)雙輪托繩器。設(shè)計(jì)如圖12所示。

圖12 雙輪吊纜器設(shè)計(jì)圖

雙輪吊纜器包括保險(xiǎn)鉤、彈簧、滑輪、雙輪架、吊桿、總承等零部件組成。當(dāng)勾起保險(xiǎn)鉤，向上提起凸輪手柄，在球頭彈力軸的作用下手柄總承停住。放好電纜后，在保險(xiǎn)鉤的作用下將其鎖住。雙輪吊纜器能夠同時(shí)壓緊牽引繩和三相電纜，且吊纜鉤中的三相電纜槽有保護(hù)電纜不受磨損的措施，較為實(shí)用。安裝雙輪吊纜器及三根電纜不需要工具，操作極為方便。主材料仍選擇材料輕便、機(jī)械強(qiáng)度大的工程塑料加玻璃絲。實(shí)物如圖13所示。

圖13 雙輪吊纜器實(shí)物

2.4 系統(tǒng)操作步驟

前期準(zhǔn)備工作完畢后，在電桿等處安裝T型橫擔(dān)并打拉線；打好接地樁以穩(wěn)固放繩架；裝設(shè)緊固吊繩；裝設(shè)雙輪托繩器，展放牽引繩；裝設(shè)雙輪吊繩器，展放吊纜繩；裝雙輪吊纜器，展放電纜；接好電纜中間接頭并在電桿上固定，完成旁路電纜架空敷設(shè)。如圖14所示，將電纜架空敷設(shè)避免因作業(yè)環(huán)境造成作業(yè)無(wú)法開(kāi)展的情況。

圖14 架空敷設(shè)電纜實(shí)物

2.5 系統(tǒng)機(jī)械試驗(yàn)

根據(jù)DL/T 878—2014《帶電作業(yè)用絕緣工具試驗(yàn)導(dǎo)則》、DL/T 976—2017《帶電作業(yè)工具、裝置和設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》《國(guó)家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程》等標(biāo)準(zhǔn)［4］要求，對(duì)雙輪托繩器、雙輪吊繩器、雙輪吊纜器等核心部件進(jìn)行了同規(guī)格機(jī)械試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 機(jī)械試驗(yàn)結(jié)果

上述部件允許荷重為490 N。靜荷試驗(yàn)按照允許荷重的1.2倍實(shí)施，試驗(yàn)時(shí)間1 min；動(dòng)荷試驗(yàn)按照允許荷重的1倍實(shí)施，試驗(yàn)時(shí)間1 min。經(jīng)機(jī)械預(yù)防性試驗(yàn)后外觀檢查結(jié)果顯示，整套工具無(wú)變形及損傷，且操作靈活、輕便、無(wú)卡住現(xiàn)象。試驗(yàn)結(jié)果均合格。

3 應(yīng)用效果及效益分析

3.1 應(yīng)用效果

旁路電纜架空敷設(shè)作業(yè)系統(tǒng)的使用減小了此類(lèi)工作受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的影響，擴(kuò)大了旁路作業(yè)的范圍；減少了旁路作業(yè)對(duì)工作人員數(shù)量的需求，降低了人力成本；避免與地面接觸的磨損問(wèn)題，保護(hù)旁路設(shè)備的絕緣性能。

該系統(tǒng)裝置操作簡(jiǎn)單，安全可靠，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用顯示，旁路作業(yè)平均時(shí)間由原來(lái)的8 h降至5 h，提高工作效率。

旁路電纜架空敷設(shè)作業(yè)系統(tǒng)，由前方牽引機(jī)牽引主牽引繩，保證柔性電纜不直接承受拉力，有效保護(hù)電纜絕緣不受損害。利用既有電桿，懸掛主牽引繩，安裝雙輪吊纜器，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定吊點(diǎn)距離，調(diào)整柔性電纜垂度［5］。

3.2 效益分析

以青島地區(qū)為例，平均每年因現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境未開(kāi)展的旁路作業(yè)為12次。采用旁路架空敷設(shè)系統(tǒng)后：

1）每次作業(yè)時(shí)間t=8 h，減少停電時(shí)間Δt=10 h；

2）每條10 kV線路平均高壓用戶(hù)數(shù)為R=30，每次作業(yè)可減少停電時(shí)·戶(hù)數(shù)為 Y＝R·Δt＝30×10＝300（時(shí)·戶(hù)）；

3）每次作業(yè)保證兩條10 kV線路不停電，每條線路負(fù)荷電流為I＝300 A，多供電量為UIcosφΔt＝1.732×10×300×0.9×10＝46 764 kWh；

4）平均電價(jià) Y＝0.590 15 元/kWh，多供電量 W＝46 764 kWh，每次作業(yè)增加電費(fèi)收入S＝Y(jié)w＝27 597.77元（不含稅）。

5）僅青島市區(qū)平均每年多開(kāi)展旁路作業(yè)12次，每年可增加電費(fèi)收入M＝27 597.77×12＝331 173.3元。

該裝置投入使用后，降低了人力成本，解決了電纜的拖拽、地面磨損問(wèn)題，提高了作業(yè)安全性。操作簡(jiǎn)單、安全可靠，在旁路帶電檢修作業(yè)中具有非常好的應(yīng)用前景。

4 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)、制造一套旁路電纜架空敷設(shè)作業(yè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)操作方便、安全可靠、減少工作時(shí)間，提高工作效率；擴(kuò)大了旁路作業(yè)的范圍，對(duì)于大面積開(kāi)展復(fù)雜四類(lèi)作業(yè)，提高帶電作業(yè)水平，具有十分重要的意義；縮短了停電時(shí)間，增加供電量，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。在今后的實(shí)踐應(yīng)用中，將繼續(xù)改進(jìn)和完善此系統(tǒng)，提高作業(yè)效率和操作舒適性和流暢度。