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10kV电缆带电作业旁路系统 |
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| 10kV电缆带电作业旁路系统 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-26 20:16:34  |
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随着城市电网电缆化进程的快速发展,电力电缆线路安全运行是保障供电可靠性的关键。由于电缆线路运行中的突发故障，需要在电缆线路完全停电的状况下，用较长的时间测寻和修复故障，恢复供电的时间难以有效控制，最终造成停电时间长、电网供电可靠性下降，因此有必要探讨带电作业旁路系统，能够在很短的时间内，构建一套临时供电系统，在不间断地供电状态下，确保故障段电缆线路安全快捷完成抢修工作的同时，向沿线用户保持不间断临时供电。该旁路系统必须安全、可靠，且安装简单、方便。在很短时间内，通过现场带电作业，安装积木式组件，快速调整旁路线路长度和供电分支数量，有效跨接故障线路段，保证对用户临时用电的安全可靠。
1带电作业旁路系统
带电作业旁路系统最早应用于10kV架空绝缘线路故障抢修。它是一种由旁路电缆、旁路接头、旁路开关以及相关辅助器材和设备组成的临时输电系统。该系统在韩国、日本和上海、浙江等地得到应用，其工作原理如图1所示。
图1带电作业旁路系统工作原理图
图1中，当进行10kV架空线路故障检修或例行维护时，在现场快速装配一条临时输电线路，跨接该故障检修或例行维护线路段。通过旁路开关操作，断开该故障段电源，并将电源引向这条临时旁路输电线路，通过旁路系统保持对线路用户不间断供电。同时进入停电状态下的线路故障检修或例行维护，确保工作安全。
这种线路旁路系统还可以通过安装旁路接头（即插拔式自锁定快速终端和直通中间接头），实现现场任意延长或减短临时旁路供电线路长度，以跨接不同长度的检修及维护线路段；同时，配合“T”型中间接头，还可调节旁路电缆连接支路用户数量，保证各个支路用户的正常用电，并保证人身和设备安全，提高了供电可靠性，使经济效益和社会效益十分显著。
目前，该带电作业旁路系统已经完成了自主知识产权的国产化应用研究，并已通过严格的型式试验，各项技术性能满足带电作业技术要求，完全可以取代进口同类产品，逐步推广应用于配电系统不停电作业和不停电故障抢修，大幅度缩短抢修时间、降低劳动强度和提高供电可靠性。
不言而喻，探讨这种旁路作业系统，应用于电缆线路不停电故障抢修、缺陷处理、例行维护的条件基本具备。推广应用所必须完成的工作是：改进旁路系统两端的快速插拔式终端设计，使之能够现场快速与各种型号的电缆分支箱或环网柜可靠连接，快速装配一条临时旁路线跨接于需要抢修、缺陷处理、例行维护的电缆线路，然后将线路段的供电负荷转移到临时旁路电缆线路，继续对沿线各用户保证供电。
2技术关键
电缆线路旁路作业系统暴露在大气环境中运行，且因为其敷设方式的临时性，时常会影响邻近人口密集和交通密集区域，其安全、可靠性能显得犹为重要。基于插拔式快速终端和接头位置的电场严重畸变，是绝缘性能最为薄弱的环节，因此，其绝缘结构设计、界面压强和电场控制以及制造质量，直接关系到线路旁路作业系统安全、可靠运行。
其次，线路旁路作业系统中插拔式终端和接头，要求具有插拔1000次的使用寿命，在1000次插拔过程中，接头材料会产生大量磨损。这种磨损会使界面配合尺寸发生变化，界面压强减小，所以沿面放电的电压值也会随之降低，产品轴向沿面击穿的几率升高。
线路旁路作业系统中电气连接，考虑到现场安装的便捷性，都是采用插拔方式连接，普通插拔连接方式都存在通流能力低，接头容易发热的问题。
架空线路与地缆线路敷设方式、线路设备等许多方面都存在技术性差异，所以存在旁路作业系统与线路连接接头方式多样性设计的问题。
3技术方案
3.1采用电场有限元数值分析方法，优化插拔式快速终端和接头的绝缘设计
绝缘结构设计主要内容包括：通过理论计算复合介质内部和界面电场分布，合理优选电场应力控制方法，借以确定复合介质几何形状、尺寸和复合介质界面沿面放电距离，达到保证电缆、终端和中间接头安全可靠运行的目的。
大量的理论分析和长期试验验证结果表明：电场应力控制锥是最简单、最可靠的均匀介质内部电场分布的手段。当今电气设备小型化、轻型化发展趋势，大量是采取电场应力控制锥结构。特别是在高压或超高压电气设备中，电场应力控制锥得以广泛采用。在设计插拔式快速终端和接头绝缘结构时，亦首选电场应力控制锥结构，应力锥的几何形状和尺寸通过电场分布计算结果作优化选取。
3.2研究复合材料的界面压强、永久变形率与介质界面沿面放电的电压值变化的规律，对材料及配方进行筛选
电缆插拔式快速终端和接头绝缘结构是典型的固体复合介质绝缘结构，界面沿面放电与界面压强和界面状态密切相关。采用模拟试品等效插拔式快速终端和接头多层固体复合介质绝缘结构，试验研究界面沿面放电电压与界面压强和界面状态之间的内在关系，模拟试品如图2所示。
由于XLPE绝缘体的直径DXLPE等于常数，当选取不同原始直径DSR的高弹性硅橡胶绝缘体，且DSR≤DXLPE，即可改变高弹性硅橡胶绝缘体与XLPE绝缘体之间的界面压强（握紧力）。
实际测量界面压强或握紧力比较困难，试验研究中，利用高弹性硅橡胶绝缘体的定伸强度换算成为界面压强的物理量，调整硅橡胶绝缘体的配方可以得到不同定伸强度的硅橡胶绝缘体，然后制作成为不同的原始直径的硅橡胶绝缘体试品，弹性变形套在XLPE绝缘体表面，便具有持续弹性回复力，为硅橡胶绝缘体与XLPE绝缘体之间的界面提供握紧力。
3.3设计插拔式快速终端和接头绝缘组件，以消除或减少材料界面损耗
应首选锥形（俗称推拔形）主绝缘结构，以减小插拔阻力，利用斜面力学原理提高界面正压强，同时在插拔过程中快捷地排除界面气隙。
提高模具的配合精度和表面光洁度，保证产品表面平整光滑，界面配合准确完好。
每次插拔时均应涂抹润滑剂以降低界面摩檫系数，避免表面磨损，使得产品经历1000次插拔后仍具有足够的过盈量，以保证界面始终保持足够的界面压强。
3.4插拔式快速终端和接头的触头可采用表带触头设计
表带触头的特点有：体积小，结构简单，不需要压紧弹簧；接触点多，导电能力强，额定电流可达到500A；动稳定性及热稳定性都非常高；在插拔多次后仍能保证接触良好，不会出现发热现象。
4技术路线
采取科学的技术路线，实施上述技术方案，最终实现电力电缆线路不停电旁路作业，提高供电可靠性的目的。
技术路线包括如下阶段：广泛收集国内外关于带电作业旁路系统最新资料，听取有关专家学者的意见和建议；组织人力和物力对相关资料分析整理，在比较国内外现有技术措施的基础上，以安全可靠、方便快捷为基本原则，进行实用产品设计和研发；按照相关标准，对研发的产品进行型式试验，考察其电气性能；在公司管辖的电缆线路上投入实际运行，系统地完成应用试验研究，比对验证试验结果和现场运行考核的实测数据，积累运行经验；总结分析理论研究结果、试验研究结果和试运行考核结果，即时修正和调整技术方案，更进一步改进、完善电缆线路旁路作业的后续研究工作。
5结束语
引入电力电缆线路旁路作业系统，进行电缆线路不停电抢修、运行维护的新措施，将有效改变电力电缆运行维护技术，如故障抢修、缺陷处理、例行维护都需要在线路停电状态下进行，且线路停电时间无法控制的现状，为北京地区政治保电或其他临时供电提供了新的方法、措施和思路。
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