10 kV配網(wǎng)架空線路帶電檢修作業(yè)研究

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，電力能源已然成為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活最不可或缺的能源，電力能源的需求量日益猛增。開展[ 1]"10 kV配網(wǎng)架空線路帶電檢修，是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、增強(qiáng)供電可靠性的關(guān)鍵措施。鑒于此，以10 kV配網(wǎng)架空線路帶電檢修作業(yè)特點(diǎn)為切入點(diǎn)，從不同角度探究了10 kV配網(wǎng)架空線路帶電檢修的作業(yè)策略，并闡述了帶電檢修作業(yè)期間的注意事項(xiàng)，旨在保證供電的可靠性，盡可能地減少停電次數(shù)。

關(guān)鍵詞：10 kV配網(wǎng) 架空線路 帶電檢修 檢修作業(yè)

Research on Live Maintenance Operation of 10 kV Overhead Line in Distribution Network

LI Xuanchen ¹" SONG Chuncheng² ""ZHENG Yi ³ "GUO Shixiao ^3" "FANG Xiongwei ⁴

1.State Grid Zhejiang Electric Power Co.， Ltd. Hangzhou Qiantang District Power Supply Company， Hangzhou， Zhejiang Province， 310000 China; 2.Zhejiang Dayou Industrial Co.， Ltd. Live Working Branch， Hangzhou， Zhejiang Province， 310000 China; 3.State Grid Zhejiang Electric Power Company Co.， Ltd. Hangzhou Power Supply Company， Hangzhou， Zhejiang Province， 310000 China; 4.Longyou Zelong Electric Power Engineering Co.， Ltd.，Quzhou， Zhejiang Province， 324400 China

Abstract： With the development of the economy and the progress of society， electric energy has become the most indispensable energy for people's daily production and life， and the demand for electric energy is increasing rapidly. Carrying out live maintenance of 10 kV distribution network overhead lines is a key measure to ensure the safe and stable operation of the power grid and enhance the reliability of power supply. In view of this， taking the characteristics of live maintenance of 10 kV distribution network overhead lines as the starting point， this paper explores the operation strategies of live maintenance of 10 kV distribution network overhead lines from different perspectives， and elaborates on the precautions during live maintenance operations， aiming to ensure the reliability of power supply and minimize the number of power outages as much as possible.

Key Words： 10 kV distribution network; Overhead line; Live maintenance; Maintenance operation

10 kV配網(wǎng)作為電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響電網(wǎng)的整體供電質(zhì)量。因此，10 kV配網(wǎng)架空線路的帶電故障診斷與檢修成為當(dāng)前研究的焦點(diǎn)與難點(diǎn)。當(dāng)前，10 kV配網(wǎng)架空線路的帶電檢修作業(yè)大多利用絕緣棒操作工具，在帶電設(shè)備與地面之間構(gòu)建縱向絕緣隔離，從而允許作業(yè)人員在電力不中斷的條件下進(jìn)行檢修。

1" 10 kV配網(wǎng)架空線路帶電檢修作業(yè)特點(diǎn)

1.1作業(yè)方式類型多

配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行要求特殊，存在多樣化的作業(yè)方法，要求技術(shù)人員必須依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇作業(yè)方式。以帶電作業(yè)的具體方式為例，其主要包括中間電位作業(yè)法等主流方法。中間電位作業(yè)法可以進(jìn)一步細(xì)化為直接作業(yè)法、通過絕緣工具實(shí)現(xiàn)的間接電位作業(yè)法等。此外，帶電作業(yè)還廣泛采用了絕緣棒作業(yè)法、絕緣手套作業(yè)法等實(shí)用技術(shù)。技術(shù)人員必須全面掌握帶電作業(yè)的基本理論知識(shí)與關(guān)鍵技術(shù)細(xì)節(jié)，以確保作業(yè)的安全與高效^[1]。

1.2檢修難度大

架空線路布局復(fù)雜，多數(shù)配電線路采用了雙回路水平排列的方式，而部分線路則采用了三角形排列或多環(huán)水平排列的布局形式。在電力需求廣泛、地形條件復(fù)雜的區(qū)域，還常出現(xiàn)多條線路共用同一桿塔的情況。這種復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境，要求技術(shù)人員在帶電檢修過程中，必須充分考慮線路的布局特點(diǎn)、地形條件以及相鄰線路的安全距離等因素，以降低帶電作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。

2" 配網(wǎng)電磁暫態(tài)計(jì)算模型建立

第一，本文建立了基礎(chǔ)的電路元件模型，涵蓋電壓源V、電流I、電阻R、電感L和電容C。這些元件之間的關(guān)系可通過以下公式進(jìn)行描述。

[ 2]"I=V/R（1）

式（1）為歐姆定律，描述了電流、電壓和電阻之間的基本關(guān)系。

V_L=L×d_I/d_t（2）

式（2）為電感電壓方程，揭示了電感元件上電壓與電流變化率的關(guān)系。

IC=C×d_V/d_t（3）

式（3）為電容電流方程，代表電容元件上電流與電壓變化率的關(guān)系^[2]。

在此基礎(chǔ)上，本文采用節(jié)點(diǎn)電壓法，對(duì)含有多個(gè)元件的復(fù)雜線路進(jìn)行建模。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中存在n個(gè)電壓節(jié)點(diǎn)，則可以通過n-1個(gè)獨(dú)立的電壓方程來(lái)描述這些節(jié)點(diǎn)的電壓狀態(tài)。在瞬態(tài)分析中，由于電感、電容等非線性元件的存在，本文采用差分方法對(duì)這些方程進(jìn)行數(shù)值求解。

第二，將上述元件模型和節(jié)點(diǎn)電壓法相結(jié)合，本文構(gòu)建了一個(gè)能夠反映10 kV配網(wǎng)架空線路動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型。該模型能夠模擬電網(wǎng)在不停電操作技術(shù)下的電磁瞬態(tài)過程，為帶電檢修作業(yè)提供理論支持。在進(jìn)行電磁瞬態(tài)分析時(shí)，本文需要根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)或穩(wěn)態(tài)分析結(jié)果，確定初始時(shí)刻的電壓和電流值。

在10 kV配網(wǎng)架空線路中采用不停電操作技術(shù)時(shí)，通常需要將主回路暫時(shí)切換到旁路，以確保維修工作的安全進(jìn)行。針對(duì)這一特點(diǎn)，本文提出了一種新的電磁瞬態(tài)轉(zhuǎn)換方法。該方法考慮了輸電線路的波傳播特性，并給出了相應(yīng)的電壓波動(dòng)方程。

[ 3]"U（x，t）=E_a（t-x/v）-R_a×I_a（t-x/v）-L_d（t-x/v）×d_Ia/d_{t[ 4]"""} （4）

式（4）中：U（x，t）表示在位置x和時(shí)間t時(shí)的電壓波動(dòng)；E_a表示電樞線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；R_a表示電阻元件的阻值；L_d表示電感元件的動(dòng)態(tài)電感（或等效電感）；v表示波的傳播速度；I_a表[ 5]"示電流。該方程描述了電壓波動(dòng)在輸電線路上的傳播過程及其與電路元件的動(dòng)態(tài)相互作用。

通過構(gòu)建10 kV配網(wǎng)架空線路的電磁瞬態(tài)仿真模型，本文能夠獲取配電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電壓、電流分布和傳輸規(guī)律，進(jìn)而評(píng)估配電網(wǎng)絡(luò)的電磁瞬態(tài)效應(yīng)。這為制定帶電檢修作業(yè)中的維修措施提供了重要依據(jù)^[3]。

3" 10 kV配網(wǎng)架空線路運(yùn)行期間受力計(jì)算

首先，線路的材質(zhì)、橫截面積、長(zhǎng)度等基本物理屬性，構(gòu)成了其力學(xué)特性的基礎(chǔ)框架，直接決定了線路的承載能力和應(yīng)力分布。其次，風(fēng)力、降雪、覆冰等自然環(huán)境因素會(huì)在線路上產(chǎn)生額外的機(jī)械載荷，特別是在極端氣候條件下，這些載荷可能導(dǎo)致線路應(yīng)力狀態(tài)的顯著變化，增加結(jié)構(gòu)失效的風(fēng)險(xiǎn)。再者，隨著電力需求的增長(zhǎng)和配電系統(tǒng)的負(fù)荷水平不斷提升，導(dǎo)線承受更大的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，這對(duì)線路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性提出了更高要求。

為了深入分析這些力學(xué)特性，通常采用有限元分析、結(jié)構(gòu)力學(xué)模型等先進(jìn)方法，以精確預(yù)測(cè)和評(píng)估不同工況下線路的應(yīng)力狀態(tài)。特別是針對(duì)導(dǎo)線在風(fēng)載作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，可以通過以下公式進(jìn)行量化描述。

[ 6]"T_total=f（L，F(xiàn)_wind，F(xiàn)_gravity，其他參數(shù)）（5）

式（5）中：T_total表示導(dǎo)線所受的總張力；L為導(dǎo)線長(zhǎng)度；F_wind為風(fēng)載產(chǎn)生的額外張力；F_gravity為導(dǎo)線自重引起的張力；其他參數(shù)則涵蓋了導(dǎo)線材質(zhì)、橫截面積、風(fēng)速、風(fēng)向等因素。

風(fēng)載產(chǎn)生的額外張力Fwind可以通過以下公式估算。

[ 7]"F_wind=21×c_d×A×ρ×v₂（6）

式（6）中：c_d為阻力系數(shù)（受導(dǎo)線形狀影響）；A為導(dǎo)線在與風(fēng)向垂直方向上的投影面積；ρ為空氣密度；v為風(fēng)速。

導(dǎo)線自重引起的張力Fgravity則可以通過以下公式計(jì)算。

[ 8]"F_gravity=w×L"""" （7）

式（7）中，w為單位長(zhǎng)度導(dǎo)線的重量。[ 9]

在實(shí)際操作中，需要綜合考慮線路參數(shù)、環(huán)境條件和負(fù)荷狀態(tài)，對(duì)導(dǎo)線張力進(jìn)行精確計(jì)算和分析。同時(shí)，還應(yīng)關(guān)注線路振動(dòng)、溫度變化等潛在影響因素，以提高分析的準(zhǔn)確性和可靠性^[4]。

4" 三相不同時(shí)間開斷架空導(dǎo)線線路帶電檢修

在10 kV配電網(wǎng)中，采用旁路帶電檢修技術(shù)時(shí)，從力學(xué)角度出發(fā)，需要精確計(jì)算并調(diào)控線路的跨距和垂度，以確保檢修作業(yè)的安全性和有效性?？缇嗍侵赶噜彈U塔間導(dǎo)線的實(shí)際跨越距離，反映了線路的空間布局和支撐結(jié)構(gòu)；垂度則是由導(dǎo)線自重引起的自然下垂現(xiàn)象，導(dǎo)致導(dǎo)線在實(shí)際運(yùn)行中呈現(xiàn)彎曲狀態(tài)。

為了精確計(jì)算跨距和垂度，可以采用以下二次函數(shù)形式的公式進(jìn)行描述。

[ 10]"h=k×x²+b"""""""" （8）

式（8）中：h表示導(dǎo)線與桿塔連接點(diǎn)至導(dǎo)線懸掛于空中最低點(diǎn)的垂直距離差；k為待求的二次項(xiàng)系數(shù)（可通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合得到）；x表示導(dǎo)線至桿塔原始接觸點(diǎn)的水平距離；b為常數(shù)項(xiàng)^[5]。[ 11]

為了簡(jiǎn)化計(jì)算過程，可以建立二元直角坐標(biāo)系，并設(shè)定縱向?yàn)?em>Y軸方向。在這個(gè)坐標(biāo)系中，式（8）可轉(zhuǎn)化為

Y=k×x²+b[ 12]"""""""""""""""" （9）

通過選取坐標(biāo)系中的關(guān)鍵點(diǎn)（如導(dǎo)線與桿塔的接觸點(diǎn)、導(dǎo)線懸掛于空中的最低點(diǎn)等），并利用上述公式進(jìn)行擬合，可求得參數(shù)k和b的值。進(jìn)而，將求得的參數(shù)代入公式中，即可得到描述線路曲線的方程。通過對(duì)線路長(zhǎng)度、高度和機(jī)械參數(shù)的全面對(duì)比和分析，可以明確線路在小旁路電磁瞬態(tài)作用下的力學(xué)應(yīng)力狀態(tài)，為判斷不停電運(yùn)行旁路技術(shù)的安全性提供重要依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，還需要從電路連通性、絕緣性能等多個(gè)維度對(duì)帶電檢修作業(yè)中的安全問題進(jìn)行綜合評(píng)估和研究。

5" 帶電作業(yè)的安全注意事項(xiàng)

5.1優(yōu)化帶電作業(yè)的安全防護(hù)體系

一是作業(yè)人員需要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，正確穿戴防護(hù)裝備，并接受必要的安全培訓(xùn)。針對(duì)每個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)，制定詳細(xì)的風(fēng)險(xiǎn)防控措施，以降低事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。二是保持安全距離。作業(yè)人員與帶電部位應(yīng)保持不小于40 cm的最小安全距離，各帶電作業(yè)區(qū)域之間應(yīng)保持60 cm以上的距離，以確保作業(yè)安全。三是加強(qiáng)輔助隔離工具的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。對(duì)使用中的輔助隔離工具進(jìn)行定期檢測(cè)，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)油壓值等關(guān)鍵參數(shù)，以掌握其工作狀態(tài)，并根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)評(píng)估帶電作業(yè)的質(zhì)量，為提升作業(yè)水平提供科學(xué)依據(jù)。

5.2完善作業(yè)安全監(jiān)督與管理機(jī)制

為更好地執(zhí)行帶電檢修作業(yè)，需要根據(jù)外部環(huán)境條件的變化，及時(shí)調(diào)整作業(yè)計(jì)劃，合理規(guī)劃作業(yè)時(shí)段，以確保作業(yè)的安全性和效率。同時(shí)，在制定安全管理制度時(shí)，需要結(jié)合檢查和考核的目的，建立激勵(lì)機(jī)制。通過激勵(lì)機(jī)制，引導(dǎo)基層技術(shù)人員將帶電作業(yè)的技術(shù)要點(diǎn)和安全注意事項(xiàng)與實(shí)際操作相結(jié)合，不斷提升其技術(shù)能力和安全意識(shí)，從而確保線路維護(hù)工作的順利進(jìn)行。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，10 kV配網(wǎng)架空線路的運(yùn)維檢修在電網(wǎng)檢修工作中占據(jù)重要地位，具有技術(shù)難度大、要求高的特點(diǎn)。作為電力傳輸和分配的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，10 kV輸電線路的檢修工作對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行和供電質(zhì)量具有重要影響。10 kV配網(wǎng)架空線路的帶電檢修作業(yè)具有高度危險(xiǎn)性，為了確保作業(yè)過程的安全性和效率，需要具備高超的技術(shù)水平和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。

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