電纜不停電技術(shù)在配網(wǎng)帶電作業(yè)中的應(yīng)用研究

國網(wǎng)北京城區(qū)供電公司 郭原湖

1 引言

目前，城區(qū)電纜越來越多，配網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，部分配網(wǎng)設(shè)備老化問題較為嚴(yán)重。隨著社會大眾對電力供應(yīng)需求逐步增加，電力供應(yīng)的可靠性也應(yīng)在原有基礎(chǔ)上提高。假設(shè)發(fā)生大面積停電事件，那么市民正常生活用電也會受到影響，因此對配網(wǎng)帶電作業(yè)中引入電纜不停電技術(shù)的研究已迫在眉睫。

2 電纜不停電技術(shù)概述

為提高企業(yè)的供電可靠性，改善不停電服務(wù)的技術(shù)管理和施工質(zhì)量，現(xiàn)有的輸電線路連續(xù)運(yùn)行方法主要包括等電位運(yùn)行方法、間電位運(yùn)行方法和地電位運(yùn)行方法。配電線路的連續(xù)運(yùn)行方式大致可分為絕緣操作桿運(yùn)行方式和絕緣手套式隔離運(yùn)行方式。其中，絕緣桿法是通過在操作桿前面安裝一系列裝置來間接操作，絕緣手套法是操作人員主要通過絕緣桿或梯子、平臺進(jìn)行絕緣，穿上防護(hù)服和絕緣手套后直接操作設(shè)備。通過這兩種方法，可以確保電力公司配電網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行，提高配電部門電纜斷開、連接和進(jìn)入的可靠性。絕緣手套法也是確保無故障操作的常用方法。在線路維護(hù)中，操作人員主要使用絕緣手套、絕緣靴和絕緣工具來拆卸和連接電力線路、鉗制線路、測試線路、更換絕緣層、斷電和釋放線路進(jìn)行連接。與絕緣工作母線法相比，這種方法的優(yōu)點是工作效率高，然而也具有較大的風(fēng)險，操作者在變換位置時若不注意，就可能發(fā)生觸電現(xiàn)象。

3 電纜不停電技術(shù)原理

城市配電網(wǎng)運(yùn)行與電纜使用密切相關(guān)，當(dāng)前一些電力公司均使用電纜線，因其可以提高配電網(wǎng)供電水平，同時可有利于輸配電穩(wěn)定運(yùn)行。由于電纜線路運(yùn)行過程中經(jīng)常會受到一些故障以及維護(hù)情況的影響，故而電纜不停電技術(shù)一經(jīng)問世便得到了廣泛應(yīng)用。不停電技術(shù)的應(yīng)用，主要是指在電氣設(shè)備和配電網(wǎng)設(shè)計領(lǐng)域中選擇可以參與運(yùn)行的線路[1]，將最初需要停止旁路線路中輸電負(fù)荷設(shè)備的供電轉(zhuǎn)移到旁路線路后，按照原先程序停電的設(shè)備可以正常運(yùn)行使用。電纜線路不停電作業(yè)主要包括帶電斷、接空載電纜連接引線和電纜旁路作業(yè)以及臨時取電三類作業(yè)項目，其中臨時取電作業(yè)包括從架空線路臨時取電給環(huán)網(wǎng)柜供電作業(yè)，以及從環(huán)網(wǎng)柜臨時取電給環(huán)網(wǎng)柜供電作業(yè)。

4 配電電纜不停電作業(yè)的重要意義

4.1 直接經(jīng)濟(jì)效益

以B 市目前供電情況為例，2021年配電網(wǎng)有超過6900次不間斷運(yùn)行，供應(yīng)超過600萬kWh 電力，如果其對B 市GDP（國內(nèi)生產(chǎn)總值）平均貢獻(xiàn)為每10元/kWh，那么配電網(wǎng)在6900次不間斷運(yùn)行的情況下將會生產(chǎn)超過600萬kWh 的電力，配電網(wǎng)不間斷運(yùn)行對B 市GDP 的貢獻(xiàn)預(yù)計將超過6000萬元。

4.2 技術(shù)轉(zhuǎn)讓效益

所謂的技術(shù)轉(zhuǎn)讓效益，是指相關(guān)部門通過研究和開發(fā)而獲得的經(jīng)濟(jì)價值，據(jù)此，有關(guān)服務(wù)部門會在不破壞分配網(wǎng)絡(luò)的情況下開展工作，企業(yè)在簽署技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議后，轉(zhuǎn)讓這些專利和知識產(chǎn)權(quán)。根據(jù)技術(shù)轉(zhuǎn)讓數(shù)據(jù)來看，近年來在B 市開發(fā)的新項目和設(shè)備轉(zhuǎn)讓費(fèi)高達(dá)幾百萬元人民幣，為企業(yè)帶來的額外經(jīng)濟(jì)效益高達(dá)幾千萬元人民幣。

4.3 社會效益

配電網(wǎng)電纜不停電作業(yè)，能夠確保配電電纜的不間斷運(yùn)行，不僅可以保證向消費(fèi)者提供可靠的電力供應(yīng)，讓公眾滿意，還可以提高服務(wù)質(zhì)量、效率和供電公司的聲譽(yù)，進(jìn)而產(chǎn)生巨大的正向社會效益。

5 電纜不停電技術(shù)的基本作業(yè)方法

5.1 機(jī)器人作業(yè)法

目前，我國已經(jīng)開始在配電網(wǎng)中使用智能機(jī)器人工作。機(jī)器人在我國配電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮了較大作用，用機(jī)器人取代人工作業(yè)可以產(chǎn)生積極的影響。此外，機(jī)器人還可用于確保操作人員的人身安全。目前，機(jī)器人可用于的領(lǐng)域較為廣泛，不僅能提高工作水平和效率，而且還可以確保工作順利、安全地開展。然而，由于機(jī)器人技術(shù)仍然是一項新技術(shù)，并且其比傳統(tǒng)人工更加昂貴和復(fù)雜，因此需要采取有效措施來改善和優(yōu)化機(jī)器人的工作，并進(jìn)一步降低其使用成本。

5.2 絕緣桿操作法

為有效保證配網(wǎng)供電的穩(wěn)定性，應(yīng)加強(qiáng)配網(wǎng)線路的建設(shè)。然而，在配網(wǎng)線路建設(shè)中還存在一些問題，如新舊設(shè)備混用、配網(wǎng)設(shè)備缺乏統(tǒng)一規(guī)范等。即使在檢查同一條路線時，也經(jīng)常能發(fā)現(xiàn)設(shè)備種類不同檢查結(jié)果也存在差異的情況，直接影響了配網(wǎng)的效率和線路擴(kuò)展率。為此，有關(guān)工作人員應(yīng)加強(qiáng)使用可調(diào)節(jié)的導(dǎo)線連接線夾，以確保連接線被穩(wěn)妥固定。在電纜連接過程中，工作人員可與帶電體保持一定距離，這樣一來不僅可以提高工作效率，還可以保護(hù)工作人員的人身安全。

在可調(diào)式線夾和絕緣工作桿的結(jié)構(gòu)中，這兩個構(gòu)件的連接是技術(shù)方案制定中的重點和難點，最初所有設(shè)計的線夾座都為“1”字形，但通過實際工作時發(fā)現(xiàn)，“1”字形在導(dǎo)線連接時緊固件容易脫落，繼而對電氣設(shè)備的效率造成影響。因此，工作人員開發(fā)研制了“T”字形夾子支架[2]，在將可調(diào)夾子連接到電線連接處后，通過旋轉(zhuǎn)操作桿，將線夾螺桿上的插銷旋轉(zhuǎn)入“T”字形頭中，如果需要斷引線，則只需要對操作桿進(jìn)行旋轉(zhuǎn)即可。通過應(yīng)用這一改進(jìn)設(shè)計方案，能夠避免卡口脫落的問題，這樣就可以穩(wěn)定可靠地斷開和連接電纜，提高電氣工作的效率，減輕工作人員的勞動強(qiáng)度。

5.3 旁路電纜作業(yè)法

如果故障發(fā)生在配電線路實際運(yùn)行過程中，有關(guān)操作人員可采用電纜旁路的方法進(jìn)行維修。電纜旁路法是使用無線技術(shù)的最常見方式。雖然是一種基本方法，但其在應(yīng)用時相對快速和成熟。如今，電纜旁路操作主要依靠旁路電纜和斷路器的臨時電源，允許工作人員在沒有電源的情況下開始正常維修工作。在實施臨時供電系統(tǒng)期間，有關(guān)工作人員可以檢查、維護(hù)、修理和操作電纜管道。在不間斷運(yùn)行的情況下，配電網(wǎng)絡(luò)線路應(yīng)受到全面監(jiān)控。最后，應(yīng)安裝新的循環(huán)管道，以避免管道的短路。旁路線路主要由終端設(shè)備、柔性電纜和中間線路組成。操作程序要求按照相關(guān)工作規(guī)范開展，并且要求工作人員具有較高的經(jīng)驗。

目前，旁路電纜的操作程序通常是通過暫時切斷架空線的電源來實現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行模式。需要注意的是，作業(yè)人員在完成電纜不停電作業(yè)之后，還需要對配網(wǎng)線路原貌做好恢復(fù)工作，拆除構(gòu)建出的旁路線路，避免出現(xiàn)線路短接等問題。通常情況下，旁路線路是由中間接頭、柔性電纜以及終端等設(shè)備所組成的，要求作業(yè)人員具有豐富的工作經(jīng)驗，保證在電纜線路相對密集的區(qū)域安全實施作業(yè)。另外，對于作業(yè)內(nèi)容，可以分為以下兩種情況：一是當(dāng)旁路線路接入環(huán)網(wǎng)柜后存在明顯備用間隔時，作業(yè)人員就可以開展旁路作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行電纜不停電作業(yè)；二是當(dāng)旁路線路接入環(huán)網(wǎng)柜后沒有備用間隔存在時，則不可以立即實施電纜不停電作業(yè)，而是配合短時停電進(jìn)行檢查和維修。

5.4 移動電源作業(yè)法

作為臨時電源，如果在帶電作業(yè)過程中，發(fā)現(xiàn)電纜線電源不穩(wěn)定，可以使用移動電源車前往電纜線位置，提供必要的電源來進(jìn)行工作。當(dāng)使用移動電源車時，應(yīng)當(dāng)確保所使用的電纜處于絕緣狀態(tài)，以防止連接到移動電源車的電纜被損壞。因此，要確保電纜處于良好狀態(tài)，不影響操作人員檢查和維護(hù)工作，被檢查的電纜也會處于安全狀態(tài)。然而，值得注意的是，由于移動手推車的功率范圍和容量相對較小，因此容易受到外部因素的干擾，可能會影響電纜供應(yīng)的性能。移動式箱式變壓器運(yùn)行技術(shù)在臨時供電車輛上安裝箱式變壓器變電站，以實現(xiàn)配電網(wǎng)的不間斷運(yùn)行。如果運(yùn)營商決定維護(hù)電纜管道，可以用卡車對電纜管道進(jìn)行永久維護(hù)，這種方法通常用于電纜管道內(nèi)變壓器的持續(xù)維護(hù)。移動變電站的高、低壓線路應(yīng)首先與10kV 低壓線路在負(fù)荷狀態(tài)下連接，并利用柜式變電站的高、低壓設(shè)備實現(xiàn)柜式變電站與柱式變壓器的短期并聯(lián)運(yùn)行，低壓斷路器和被檢修的桿式變壓器熔斷器出現(xiàn)跳閘情況時，桿式變壓器可通過夾鉗進(jìn)行檢修。最后需要注意的是，在維修完成后，應(yīng)將電桿變壓器恢復(fù)到原來的形狀，以實現(xiàn)電纜管道電桿變壓器連續(xù)維修的目標(biāo)。

6 關(guān)于配網(wǎng)帶電作業(yè)結(jié)合電纜不停電作業(yè)的應(yīng)用

6.1 應(yīng)用于更換小截面電纜

在10kV 的條件下，使用不停機(jī)法更換小的電纜截面，可以獲得良好的效果。在地下建筑工程施工過程中，如出現(xiàn)電力電纜容量不足的問題時，在計劃停電的情況下，由于施工時間長，施工進(jìn)度也可能受到其他用戶正常用電的影響。在此基礎(chǔ)上，該技術(shù)可用于降低負(fù)荷。在運(yùn)行過程中，一級配電線路上的負(fù)載首先被轉(zhuǎn)移到旁路系統(tǒng)，隨后小直徑電纜被斷開，旁路系統(tǒng)用于臨時供電，最后更換電纜。更換后，必須拆除安裝在電源上的旁路系統(tǒng)，配電線路才會重新啟動。使用不停電的作業(yè)方法可以減少因停電所造成的經(jīng)濟(jì)損失。

6.2 更換老舊設(shè)備

為了提高配電網(wǎng)的質(zhì)量和運(yùn)行水平，各地區(qū)正在積極開展重建配電網(wǎng)和更換舊設(shè)備的工作。按照連續(xù)供電的要求，將提高旁路的不間斷運(yùn)行，擴(kuò)大技術(shù)范圍，增強(qiáng)能源服務(wù)水平。如在某次工作案例中，有必要更換沒有電源的舊設(shè)備，以減少停電對作業(yè)區(qū)供電和日常生活的負(fù)面影響，于是工作人員可以使用旁路不停電技術(shù)，建立一個新的旁路系統(tǒng)，取代原有的斷路器和電纜，進(jìn)而進(jìn)行更換。其技術(shù)過程如下：第一階段是旁路系統(tǒng)的建設(shè)；第二階段是旁路系統(tǒng)與電源的連接；第三階段是輸電的控制；第四階段是更換開閉所的開關(guān)設(shè)備；第五階段是拆除臨時電力系統(tǒng)，即旁路系統(tǒng)；第六階段是恢復(fù)原有的電力系統(tǒng)。

6.3 應(yīng)用于電桿更換

在城區(qū)，有時會發(fā)生車輛撞擊等交通事故，對電桿造成實質(zhì)性損傷，因此需要更換電桿以確保穩(wěn)定的電力供應(yīng)。同時，連續(xù)運(yùn)行的旁路系統(tǒng)利用架空線的能量，通過接地的徑向旁路電纜斷開配電箱，實現(xiàn)負(fù)荷再分配，保證線路效率。

7 繼續(xù)加強(qiáng)電纜不停電技術(shù)在配網(wǎng)帶電作業(yè)中應(yīng)用的措施

7.1 健全電纜不停電作業(yè)規(guī)范

為了維持配電網(wǎng)正常運(yùn)行，應(yīng)使用不間斷電源技術(shù)，而饋線法是一種高度可靠和穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方法，可以保證整個輸配電網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行。然而不可否認(rèn)的是，由于受各種外部影響，電纜管道在運(yùn)行中經(jīng)常被損壞。因此，應(yīng)制定嚴(yán)格的電纜保護(hù)規(guī)范[3]，以方便檢查和修復(fù)電纜損壞。首先，當(dāng)電力公司發(fā)現(xiàn)10kV 配電網(wǎng)中的電纜損壞時，應(yīng)立即派技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題電纜，并采取簡單措施進(jìn)行現(xiàn)場檢查。其次，根據(jù)報告，操作人員應(yīng)迅速選擇工具和設(shè)備，按照電纜接續(xù)技術(shù)的指示，及時進(jìn)行檢查和維護(hù)工作。

7.2 提高電纜不停電作業(yè)設(shè)備維護(hù)水平

目前，在配網(wǎng)帶電運(yùn)行人員工作的過程中，一般都會使用弧形斷路器、旁路電纜等重要設(shè)備，在實施連續(xù)運(yùn)行技術(shù)時，這些設(shè)備發(fā)揮了重要作用，因此必須加強(qiáng)對工作設(shè)備的維護(hù)，提高設(shè)備的使用效率，減少因設(shè)備故障頻率，降低維修量。在電纜線路出現(xiàn)故障問題時，操作人員應(yīng)注意對當(dāng)前設(shè)備的選擇，確保翻新后的設(shè)備部件質(zhì)量高，滿足在配電線路中應(yīng)用的具體需要[4]。

7.3 加強(qiáng)作業(yè)人員技術(shù)培訓(xùn)和素質(zhì)的培養(yǎng)

配網(wǎng)帶電作業(yè)并不是易事，需要相關(guān)作業(yè)人員有著較高的技術(shù)水平與專業(yè)素養(yǎng)，因此電力企業(yè)應(yīng)定期培訓(xùn)操作人員，不斷為團(tuán)隊招聘優(yōu)秀的技術(shù)人員，同時要提高設(shè)備質(zhì)量，確保每個操作人員能夠兼顧安全、質(zhì)量和運(yùn)營效率，實現(xiàn)配電網(wǎng)現(xiàn)代化。

綜上所述，我國不斷電電纜維護(hù)技術(shù)的影響越來越大，通過將其應(yīng)用到電力系統(tǒng)的日常維護(hù)中，可以有效縮短停電時間，進(jìn)而在具體操作過程中實現(xiàn)不停電運(yùn)行。在具體的操作過程中，必須做好對絕緣設(shè)備的保護(hù)管理，并嚴(yán)格按照技術(shù)要求進(jìn)行施工，只有這樣，工作人員才能快速有效地完成電纜設(shè)備的維護(hù)管理，縮短停電時間、停工時間、停機(jī)時間，提高供電可靠性，促進(jìn)電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。