10kV配網(wǎng)旁路柔性電纜過街防護裝置設計與應用

國網(wǎng)福州供電公司 郭榮昌 黃 強 黃 勇 羅盛雄 沈源緣

配電系統(tǒng)是指供電企業(yè)把能源傳送并供給到使用者端的最終環(huán)節(jié)，其工作狀況也能夠從一側體現(xiàn)經濟與社會的蓬勃發(fā)展效率，而供電系統(tǒng)的優(yōu)良好壞關系著如何將優(yōu)質的電能源持續(xù)地供給過去[1]，因此供電系統(tǒng)安全可靠也早已變成了評價某個地方經濟社會蓬勃發(fā)展水平程度的主要標準之一[2]。

近年來，由于國內帶電作業(yè)加工器具、建筑材料的迅速發(fā)展，加之基層工程作業(yè)項目管理范疇的擴大，將配電系統(tǒng)帶電作業(yè)技能視為獨特的檢測方法和手段，已日益起到了保障配電設施的安全平穩(wěn)運轉、增加供電效益乃至改善使用電能品質的重要功能，并逐漸向始終保持電能作業(yè)科技發(fā)展，即通過靈活運用帶電作業(yè)技能的方法和大電流裝置，以保證所有使用的不間斷電能，對帶負載開展施工、檢測等工程作業(yè)[3]。

1 10kV配網(wǎng)旁路作業(yè)概述

目前配電網(wǎng)帶電工程作業(yè)大多是在不帶負載的狀況下進行，無法達到對使用者不間斷供電的條件。所以，經過進行配電網(wǎng)的繞行道路帶電工程連續(xù)作業(yè)，就可及時處理問題，從而縮短了使用者斷電次數(shù)和持續(xù)時間，從而改善了設施質量與供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，達到向使用者連續(xù)供電，增加了經濟與社會效益等[4]。大電流工程連續(xù)作業(yè)法是指運用繞行道路電纜、旁路開關等繞行道路引流裝置，將需要中斷的工作裝置(如線路、開關等)引起大電流并對其加以檢測或改變狀態(tài)，以確保對使用者連續(xù)供電的工程連續(xù)作業(yè)方法[5]。

這種方式在城市帶電作業(yè)過程中不要求切斷裝置所帶負載，而可保持對城市供電的連續(xù)供電，使配電系統(tǒng)線路與裝置之間的連續(xù)作業(yè)在成本、產品質量和效率上都大大地提高了，并增加供電安全性。大電流作業(yè)法采用了可靠設備安全地通斷和轉換向負載輸送電流的方法來進行裝置的大修或更新，其主要技術關鍵是繞行道路電纜系統(tǒng)，而繞行道路電纜系統(tǒng)的安全可靠性又對大電流作業(yè)法能否順利進行有著關鍵性影響。

旁路線纜管理系統(tǒng)即是根據(jù)支持的受供電用戶數(shù)量、臨時用電距離，通過接入快速T字形連接器和直通接口，在現(xiàn)場可以有效減少繞行道路電力的線纜總長度，以達到跨接該線故障段，從而建立臨時繞行道路管理系統(tǒng)（圖1）。

圖1 旁路電纜系統(tǒng)結構示意

旁路電纜控制系統(tǒng)中，高速插拔型中央連接和高速終端用戶都是電纜絕緣的較脆弱環(huán)節(jié)，出現(xiàn)執(zhí)行故障問題的幾率遠超過線纜本身執(zhí)行故障問題幾率，所以高速型中央連接和高速終端用戶的安全性直接確定著整個繞行道路線纜控制系統(tǒng)的安全性，而其安全性則確定于環(huán)境溫升和電場應力。通過電場應力調節(jié)錐設計技術，能夠均勻調整介質表面內部之間的電場分布，應力強度錐幾何形式與長度也可利用電場分布的計算結果定義。高速插拔型中間接頭一般使用經典的固態(tài)或復合介質絕緣結構，絕緣界面沿面釋能壓力主要與界面壓力和內在界面狀態(tài)有關，外部通常使用高彈性有機硅橡膠絕緣體，彈性變形套XLPE絕緣體表面，為其內在的界面狀態(tài)提供了捏合力。

因為交聯(lián)聚乙烯具備優(yōu)異的柔韌力和耐熱性還有較大的機械設備硬度，并且具備抗酸堿、耐油等物理化學特性，因此繞行道路的線纜通常選擇交聯(lián)聚乙烯作電纜絕緣層材質；其線芯則選用了銅絞線導體材料，由于其內部帶有零點五導電層屏蔽環(huán)繞，在有效地滿足用戶產生電壓應力的時候，還能較好地提高絕緣強度和應用年限，并且還能反復數(shù)次鋪設和收放應用，因此繞行道路的線纜系統(tǒng)除了做好電特性檢測工作之外，還必須對其動、熱穩(wěn)定性等方面加以檢查，以確保安全并平穩(wěn)運營。

2 電纜過街防護裝置設計方案

旁路電纜架空敷設裝置選擇液壓履帶車作為載重底盤，并配備液壓支腿。底盤的穩(wěn)定性和可靠性完全能夠滿足10kV配電網(wǎng)旁路運行架空砌體的負荷要求。

旁路過街液壓履帶車利用自身電池作為能源，引導履帶各部件實現(xiàn)履帶底盤、液壓延伸支架、支撐桿翻轉和提升的操作。使用時，控制履帶底盤移動到工作位置，并展開液壓出口，將旁路電纜連接到水平十字伸縮桿上，然后轉動并提升承載桿，將旁通電纜提升到一定高度，以免妨礙道路的正常通行。旁路電纜的架空鋪設裝置需要兩個履帶車和結構部件作為一組，可一起使用（圖2）。

圖2 履帶車及結構件

履帶支腿為蛙式液壓支腿，由挖掘機油缸、挖掘機轉臂和伸縮套筒組成。可根據(jù)當前情況進行調整伸開的距離。使用時，車體重量由支腿承擔，每臺挖掘機靜載荷1t。如果底盤在地面上使用，則在使用前必須將支腳下面墊上枕木。

提升操縱桿和提升操縱桿安裝在機箱頂部。其主要任務是將旁通電纜提升到道路上方。電纜必須至少高出地面6米，然后兩個定位爪頂部的提升桿必須同步提升。升降架頂部裝有自動伸縮桿。將兩車的自動伸縮桿伸出完成連接，連接的伸縮桿長度設計為6～12m設置范圍。膨脹長度可根據(jù)不同提升過程的旁路維護進行調整。

球形連接設計可滿足升降桿不同步升降的弊端，該設備還設計了有限高度警告功能。如果限高報警裝置確定超過設定高度的車輛希望通過工作區(qū)域，則應實時發(fā)出報警信號，以確保不允許穿行，從而在很大程度上消除交通事故隱患。

圖3 裝置整體布置圖

在對需求進行廣泛研究后，總結風險點，形成旁路柔性電纜架空裝置的方式。主要創(chuàng)新點如下：

旁路電纜架空敷設裝置接受450kg液壓履帶作為載重底盤設計，并配備液壓支腿，底盤的穩(wěn)定性和可靠性能夠滿足10kV配電網(wǎng)檢修作業(yè)的柔性電纜過道路架空敷設的載重需求；由于普通輪對對地面的適應性不如底盤履帶，該結構中，具有旁路電纜橫截面的架空砌體裝置接管了底盤結構，以滿足車輛的性能、穩(wěn)定性、爬坡、填塞等要求。此外，通過履帶式車輛運輸和自動搬遷，可有效降低操作人員的工作強度。

安裝在兩臺履帶車上水平伸縮桿為球形，對接后伸縮桿，以球形連接裝置為中心，兩側的提升桿可縱向360度及橫向80度活動，可完全克服由于兩側運行速度不一致和兩側提升桿提升速度不一致而產生的受力不均勻，對設備結構造成損壞的隱患；設備到達旁路工作區(qū)后，旁路柔性電纜切換到過街橫向伸縮桿上后，掉頭抬起支撐桿，將旁路電纜提升至最大高度6m。水平伸縮桿的伸縮長度設計為具有一定的裕度，能夠適應不同道路寬度的旁路上柔性電纜的布局。

預警裝置設計在水平伸縮桿上，當高度報警裝置發(fā)現(xiàn)超過設定高度的車輛想要通過工作區(qū)時，應實時發(fā)出報警信號，確保車輛不被允許通過，在很大程度上消除作業(yè)現(xiàn)場的交通事故隱患；無線遙控器可自由控制履帶式底盤的移動和上部結構的升降。遙控器的操作距離可達100m，使用方便，大大簡化了操作人員對設備的要求，提高了操作效率。

3 應用中的風險及控制措施

采用南方電網(wǎng)公司《操作危害評估和風險評估技術標準》進行風險評估，得出10kV帶電旁路電纜操作系統(tǒng)的主要危害如下。

表1 10kV帶電旁路電纜操作系統(tǒng)的主要危害

3.1 風險評估

使用架空線路時，10kV帶電旁路電纜操作系統(tǒng)的主要風險為：高處墜落的危險。帶電作業(yè)人員在高空絕緣斗臂車上工作有從高處墜落的危險。如果高空工人和地面工人轉移貨物時，則有貨物從高處墜落并傷害地面工人的風險；工作人員電擊危險。當作業(yè)時，作業(yè)人員與地面及相鄰導線的安全距離不足，帶負荷時產生電弧等導致傷人。帶電作業(yè)人員同時接觸未接通的或已斷開的導線兩個斷頭，并將人體連接到電路中接受電擊；損壞管道和設備的危險。線路或負荷開關因線路相序錯誤或旁路負荷開關兩側相位測試錯誤而損壞。

3.2 風險控制措施

防止高空墜落的風險控制措施：斗內的工人在工作時須系好安全帶，工作中頭部伸到斗外：必須使用絕緣繩上下運輸工具和材料，嚴禁投擲。

避免人員觸電風險的控制措施：在接引前，確認斷開的旁路電纜的旁路負載開關處于斷開位置，嚴禁帶負荷接引線；嚴禁接觸未連接或未同時連接電線的兩個斷頭；絕緣臂的有效隔離長度不得小于1m；斗內電工必須穿戴個人防護用品；斗內工人與相鄰帶電電線的距離不得小于0.6m，與接地體的距離不得小于0.4m，隔離操作桿的隔離長度不小于0.7m；對保護安全距離不足的作業(yè)點必須采取可靠的遮蔽措施。

防止線路和裝置損壞的風險控制措施：在連接旁路電纜之前，要在檢修的線路兩側掛好相序牌，以防止線路相序的錯誤連接。檢查旁路負載開關兩側的核相時，確保核相正確并做好記錄。

4 結語

針對10kV電纜線路在城市交通供電中的關鍵戰(zhàn)略地位，以及對提升光纜線路供電安全性的迫切要求，根據(jù)大電流檢測工程作業(yè)現(xiàn)場上的具體要求，開展對旁路柔性線纜過馬路架上鋪設裝備的創(chuàng)新性設計、設備安裝試驗與測試檢驗工作，以確保設備的總體架構設計平穩(wěn)合理、流動性好、操作簡單、絕緣安全可靠，并具有超高車輛限行警示功能等，以保證在進行繞行道路線纜過路面架空鋪設工程生產作業(yè)時高空作業(yè)人員與機械設備的工作安全性，確保繞行道路不斷電生產作業(yè)的有效進行等。對于10kV配網(wǎng)與不斷電生產作業(yè)旁路柔性光纜架空鋪設安裝的科技創(chuàng)新與優(yōu)化工程設計，也同樣有著很大的社會價值與經濟效益。