10 kV 配電網(wǎng)不停電作業(yè)技術(shù)探討與應(yīng)用

焦夏男，吳 錚，韋文強(qiáng)，王國(guó)慶，林博勇

（廣州供電局有限公司，廣東 廣州 510145）

0 引言

供電可靠性是反映智能配電網(wǎng)運(yùn)行水平的重要指標(biāo)，受到用戶的重點(diǎn)關(guān)注。長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)配電網(wǎng)建設(shè)與檢修導(dǎo)致停電頻發(fā)，嚴(yán)重影響供電可靠性。不停電作業(yè)技術(shù)很好地解決了可靠性與停電檢修之間的矛盾，逐漸成為配電網(wǎng)作業(yè)發(fā)展的新方向［1］。

國(guó)內(nèi)多家電力公司開(kāi)展了不停電作業(yè)的探索工作：國(guó)網(wǎng)遼寧省電力公司以絕緣手套和絕緣斗臂車為基礎(chǔ)開(kāi)展帶電作業(yè)，涵蓋了4 大類33 項(xiàng)帶電作業(yè)項(xiàng)目［2］；內(nèi)蒙古電力集團(tuán)有限責(zé)任公司根據(jù)其配網(wǎng)架空線路多的特點(diǎn)，重點(diǎn)開(kāi)展了架空線路不停電作業(yè)的方法［3］；云南電網(wǎng)公司制定了基于旁路作業(yè)法的帶電更換柱上設(shè)備方案，取得了良好的效果［4］；廣西電網(wǎng)公司開(kāi)展了旁路作業(yè)方法在多種配網(wǎng)不停電作業(yè)中的應(yīng)用［5］；國(guó)網(wǎng)四川省電力公司、國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司則從作業(yè)設(shè)備角度出發(fā)，研制性能更為優(yōu)異的不停電作業(yè)設(shè)備［6-7］；廣州供電局也較早開(kāi)展了不停電作業(yè)，內(nèi)容涉及旁路作業(yè)、帶電作業(yè)、綜合不停電作業(yè)等。

盡管不停電作業(yè)種類逐漸豐富，但眾多作業(yè)方案仍處于探索階段。如何優(yōu)化作業(yè)方案、降低停電指標(biāo)以及使施工更為簡(jiǎn)便是值得探討的問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，首先探討了常見(jiàn)的不停電作業(yè)及方式；其次，以一起開(kāi)關(guān)站改造工程為例，探討了不停電作業(yè)方案的制定與實(shí)施方法，并對(duì)不停電作業(yè)方案進(jìn)行了評(píng)價(jià)；最后提出了方案的改進(jìn)之處，具有一定的借鑒意義。

1 不停電作業(yè)及方式

配電網(wǎng)是連接主網(wǎng)與負(fù)荷的核心環(huán)節(jié)，其運(yùn)行情況直接關(guān)系到用戶用電質(zhì)量及供電可靠性。但配電網(wǎng)網(wǎng)架多為放射型線路，N-1 接線方式極少，設(shè)備檢修有可能導(dǎo)致全線停電；部分配電網(wǎng)線路雖以環(huán)網(wǎng)方式運(yùn)行，線路檢修時(shí)，非檢修段可正常運(yùn)行，但檢修段線路仍須停電。采用不停電作業(yè)技術(shù)可有效解決當(dāng)前配電網(wǎng)設(shè)備檢修和供電之間的矛盾，使供電可靠性大為提升。

按照工作形式的不同，不停電作業(yè)可分為帶電作業(yè)、旁路電纜作業(yè)和綜合不停電作業(yè)等［8］。帶電作業(yè)方式包含絕緣桿作業(yè)法、絕緣手套作業(yè)法、絕緣斗臂車作業(yè)法等；旁路電纜作業(yè)是在被檢修或搶修的線路旁并聯(lián)運(yùn)行的一套旁路系統(tǒng)，通過(guò)將負(fù)荷轉(zhuǎn)移到旁路系統(tǒng)中，使被檢修區(qū)域與運(yùn)行線路隔離；綜合不停電作業(yè)則是在帶電作業(yè)、旁路電纜作業(yè)方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合中低壓發(fā)電車、負(fù)荷轉(zhuǎn)移車、EPS 應(yīng)急電源等技術(shù)，針對(duì)前兩種不停電作業(yè)方法無(wú)法實(shí)施的場(chǎng)景，構(gòu)建配電網(wǎng)不停電作業(yè)，從而擴(kuò)展不停電作業(yè)范圍，提升用戶供電可靠性。上述作業(yè)對(duì)象涵蓋了架空線路與電纜等多種線路作業(yè)。

按照作業(yè)對(duì)象的不同，作業(yè)項(xiàng)目從傳統(tǒng)的修補(bǔ)導(dǎo)線、帶電接入電網(wǎng)、更換絕緣子與橫擔(dān)和更換避雷器，到更為復(fù)雜的更換柱上變壓器、檢修架空線路、檢修電纜線路、檢修環(huán)網(wǎng)柜以及臨時(shí)取電給環(huán)網(wǎng)箱、移動(dòng)箱式變壓器等項(xiàng)目，作業(yè)范圍十分廣泛［9］。

當(dāng)前不停電作業(yè)內(nèi)容越來(lái)越豐富，基本包含了配電網(wǎng)檢修的所有項(xiàng)目。隨著智能配電網(wǎng)建設(shè)的大力發(fā)展，針對(duì)不同網(wǎng)架結(jié)構(gòu)選擇合適的作業(yè)方式，構(gòu)建簡(jiǎn)便、可靠性高和經(jīng)濟(jì)效益好的作業(yè)方案將成為新的趨勢(shì)。

2 不停電作業(yè)施工方案制定

2.1 系統(tǒng)接線

某10 kV 開(kāi)關(guān)站位于山村F3 線路上，由1 條母線、5 臺(tái)開(kāi)關(guān)柜組成，該開(kāi)關(guān)站電氣接線如圖1 所示。開(kāi)關(guān)站內(nèi)，600 開(kāi)關(guān)與一條聯(lián)絡(luò)電纜連接，構(gòu)成環(huán)網(wǎng)，600 開(kāi)關(guān)常開(kāi)；604 開(kāi)關(guān)與605 開(kāi)關(guān)負(fù)責(zé)后段兩臺(tái)變壓器供電；606 開(kāi)關(guān)與后段的架空線相連，負(fù)責(zé)該架空線上8 臺(tái)變壓器的供電；607 開(kāi)關(guān)與上級(jí)配電站出線電纜相連，該線路為該開(kāi)關(guān)站電源進(jìn)線。

圖1 廣紅軟木廠開(kāi)關(guān)房電氣接線

該開(kāi)關(guān)站內(nèi)設(shè)備不齊全，沒(méi)有站用變壓器和配電自動(dòng)化終端，從而無(wú)法對(duì)站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。為保證該開(kāi)關(guān)站滿足自動(dòng)化要求，計(jì)劃對(duì)該開(kāi)關(guān)站內(nèi)1 母線退出運(yùn)行并進(jìn)行相關(guān)工程建設(shè)工作。

2.2 作業(yè)方案的設(shè)計(jì)

若采用傳統(tǒng)的計(jì)劃停電作業(yè)方法，將導(dǎo)致與開(kāi)關(guān)站相連的10 臺(tái)變壓器長(zhǎng)時(shí)間停電；而采用應(yīng)急發(fā)電車或EPS 應(yīng)急電源車為負(fù)荷供電，不僅存在需要車輛多的問(wèn)題，還會(huì)使經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)一步下降。為保證供電可靠性及減少經(jīng)濟(jì)損失，在計(jì)及站內(nèi)設(shè)備的接線方式后，運(yùn)維人員采用架空線路與電纜混合的不停電作業(yè)方案，構(gòu)建旁路供電系統(tǒng)，以保證供電指標(biāo)。不停電作業(yè)方案的電氣接線如圖2 所示。

圖2 不停電作業(yè)方案電氣接線

具體方案如下：

1）在站內(nèi)放置兩臺(tái)共母線的臨時(shí)旁路開(kāi)關(guān)柜，開(kāi)關(guān)編號(hào)分別為621 和622；

2）將600 開(kāi)關(guān)相連的聯(lián)絡(luò)電纜引出并作為旁路電源接入621 旁路開(kāi)關(guān)；

3）從622 開(kāi)關(guān)引出柔性電纜并與架空線10-1號(hào)電桿進(jìn)行帶電連接，形成旁路供電線路；

4）斷開(kāi)606 開(kāi)關(guān)與上級(jí)電源，并合上621 和622開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)旁路供電，后段負(fù)荷恢復(fù)供電；

5）在電房?jī)?nèi)進(jìn)行施工，施工完畢后，按照相反的作業(yè)順序拆除旁路供電系統(tǒng)，并恢復(fù)原方式運(yùn)行。

2.3 作業(yè)過(guò)程

作業(yè)前，除了準(zhǔn)備傳統(tǒng)的作業(yè)工具外，旁路作業(yè)施工還需要絕緣斗臂車、旁路柔性電纜、絕緣橫擔(dān)支架、旁路開(kāi)關(guān)柜、絕緣遮蔽、絕緣電阻表、鉗形電流表、核相儀、萬(wàn)用表、溫濕度計(jì)和風(fēng)速計(jì)等。作業(yè)分兩個(gè)階段。

第1 階段為旁路系統(tǒng)的搭建與運(yùn)行，具體作業(yè)步驟如下所述。

1）判斷現(xiàn)場(chǎng)天氣、濕度以及風(fēng)速是否滿足工作要求，若遇下雨、濕度高或風(fēng)速大等情況，不宜開(kāi)展不停電作業(yè)。

2）在該開(kāi)關(guān)站放置兩臺(tái)通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)的旁路開(kāi)關(guān)柜。

3）將原有聯(lián)絡(luò)電纜退出運(yùn)行，并將聯(lián)絡(luò)電纜作為旁路電源引入621 開(kāi)關(guān)；將旁路柔性電纜接入622 開(kāi)關(guān)；核對(duì)旁路系統(tǒng)相序是否正確；使用絕緣電阻表檢測(cè)旁路系統(tǒng)絕緣電阻是否滿足要求。

4）做好防護(hù)后，人員通過(guò)絕緣斗臂車升至10 號(hào)電桿附近，將旁路柔性電纜固定在絕緣橫擔(dān)支架上，并核對(duì)旁路系統(tǒng)與架空線相序；若相序正確，則將旁路柔性電纜帶電接入架空線10 號(hào)電桿的負(fù)荷側(cè)架空線路，形成旁路供電線路。

5）進(jìn)行旁路送電。先斷開(kāi)10 號(hào)電桿負(fù)荷開(kāi)關(guān)及兩側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，再由旁路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)旁路供電；利用鉗形電流表測(cè)量柔性電纜中的電流，判斷電流是否在安全范圍內(nèi)。旁路系統(tǒng)正常工作后，可進(jìn)行后續(xù)施工。

第2 階段為開(kāi)關(guān)站內(nèi)施工與運(yùn)行方式恢復(fù)，具體作業(yè)步驟如下所述。

1）在該開(kāi)關(guān)房進(jìn)行加裝開(kāi)關(guān)柜、站用變壓器和自動(dòng)化三遙系統(tǒng)工程。

2）電房?jī)?nèi)部施工結(jié)束，按照相反的操作順序恢復(fù)線路原方式運(yùn)行。

2.4 可靠性指標(biāo)計(jì)算

可靠性與經(jīng)濟(jì)性是衡量不停電作業(yè)質(zhì)量的重要指標(biāo)，以下通過(guò)計(jì)算停電時(shí)間、多供應(yīng)電量和回收電費(fèi)等指標(biāo)，對(duì)不停電作業(yè)方法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。

在停電時(shí)間方面，傳統(tǒng)方案中，10 臺(tái)變壓器每臺(tái)均需停電8 h，停電時(shí)戶數(shù)共計(jì)為80；采用不停電作業(yè)方案后，架空線10 號(hào)電桿后段的8 臺(tái)變壓器，

每臺(tái)只需停電0.5 h 以進(jìn)行旁路系統(tǒng)的投入與退出，604、605 開(kāi)關(guān)后段的2 臺(tái)變壓器，每臺(tái)仍需停電8 h，總計(jì)停電時(shí)戶數(shù)為20。

在電量和電費(fèi)方面，選取施工當(dāng)月10 臺(tái)變壓器的平均負(fù)荷水平計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益，并將10 臺(tái)變壓器按照符合性質(zhì)分為民用負(fù)荷和工業(yè)用負(fù)荷分別計(jì)算停電費(fèi)用。傳統(tǒng)停電與旁路作業(yè)的停電指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)比較見(jiàn)表1。

表1 傳統(tǒng)法與旁路法作業(yè)的經(jīng)濟(jì)比較

由表1 可知，旁路法停電耗時(shí)僅為傳統(tǒng)法的25%；旁路法停電少供應(yīng)電量為傳統(tǒng)法的15%左右，對(duì)應(yīng)的停電電費(fèi)為傳統(tǒng)法的20%，表明旁路作業(yè)法可大幅提高配網(wǎng)的供電可靠性且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。綜上，對(duì)于具備配網(wǎng)旁路作業(yè)條件的地區(qū)與工程，應(yīng)大力推廣旁路作業(yè)。

2.5 方案改進(jìn)與優(yōu)化

盡管本次不停電施工作業(yè)大大縮減了用戶的停電時(shí)間，提高了供電可靠性，但仍然存在改進(jìn)之處，以進(jìn)一步提高相關(guān)指標(biāo)。

本方案中，先斷開(kāi)架空線10 號(hào)電桿負(fù)荷開(kāi)關(guān)及兩側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，再合上旁路開(kāi)關(guān)柜622 開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)架空線10 號(hào)電桿后段負(fù)荷供電，這樣必然導(dǎo)致轉(zhuǎn)電時(shí)存在短時(shí)停電問(wèn)題。考慮到10 kV 山村F3 和聯(lián)絡(luò)線路均從同一變電站出線，運(yùn)行參數(shù)基本一致，若先合上旁路開(kāi)關(guān)柜622 開(kāi)關(guān)再斷開(kāi)架空線10 號(hào)電桿負(fù)荷開(kāi)關(guān)及兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)架空線10 號(hào)電桿后段負(fù)荷不間斷供電。

此外，方案中仍有2 臺(tái)變壓器在施工時(shí)未進(jìn)行供電，停電小時(shí)戶數(shù)仍有降低空間。如果通過(guò)2 臺(tái)低壓發(fā)電車分別對(duì)2 臺(tái)變壓器進(jìn)行供電從而構(gòu)建綜合不停電作業(yè)，不僅占地較少，還可進(jìn)一步降低停電指標(biāo)。

在考慮了上述措施后，以發(fā)電車接入與退出系統(tǒng)共0.5 h 計(jì)，傳統(tǒng)作業(yè)、旁路作業(yè)與改進(jìn)的旁路作業(yè)的相關(guān)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 幾種作業(yè)方法的指標(biāo)比較

由表2 可知，采用改進(jìn)的旁路作業(yè)法，將進(jìn)一步提升供電可靠性，經(jīng)濟(jì)效益上的提升也極為明顯，停電電費(fèi)不到傳統(tǒng)法停電電費(fèi)的1%。

值得注意的是，因方案中涉及電網(wǎng)合環(huán)運(yùn)行，應(yīng)在合環(huán)前核對(duì)兩條線路的相序并計(jì)算合環(huán)時(shí)的潮流分布，從而判斷電網(wǎng)是否會(huì)存在潛在故障并確定旁路電纜的截面積，防止合環(huán)瞬間的沖擊電流超出旁路電纜的承載能力。

3 結(jié)語(yǔ)

不停電作業(yè)逐漸成為配電網(wǎng)檢修、施工的新方向。在探討不停電作業(yè)內(nèi)容與方式的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際工程案例，分析了不停電作業(yè)方案的制定方法和評(píng)價(jià)方法，并對(duì)作業(yè)方案的優(yōu)化進(jìn)行了探究。在方案實(shí)施中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行安全規(guī)程，如正確倒閘操作、旁路系統(tǒng)絕緣檢測(cè)、相序核對(duì)等，并做好安全措施與防護(hù)遮蔽等，全面消除施工中可能的危險(xiǎn)點(diǎn)。

盡管不停電作業(yè)可以有效解決傳統(tǒng)方法造成供電可靠性下降的問(wèn)題，但不停電作業(yè)仍處于探索階段，如何降低停電小時(shí)戶數(shù)、簡(jiǎn)化流程、縮短施工周期和降低施工費(fèi)用，仍是值得探討的問(wèn)題。下一步將進(jìn)針對(duì)不同電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、施工工程以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況而構(gòu)建合理的不停電作業(yè)方式，進(jìn)一步降低工程費(fèi)用，提高經(jīng)濟(jì)效益。