智能开关在10kV电缆线路不停电作业旁路系统中的应用

张磊孙家英

摘要：随着城市电网的快速发展及电缆化程度的不断提高，电缆线路的安全稳定运行成为保障供电可靠性的关键因素。处理电缆线路的突发故障，一般需要完全停电后进行，因故障查找困难，导致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，以确保能够在向沿线用户保持不间断临时供电的同时，安全快捷完成故障段电缆线路的抢修工作。旁路带电作业分不停电和短时停电两种，利用智能开关，可实现“一秒钟”也不停电作业。

关键词：电缆；旁路；不间断；智能

一、旁路带电作业定义

旁路带电作业，就是用旁路设备对原电网接线方式进行逐一“复制”后，暂时取代原设备的功能，由于全过程坚持带电作业，可以达到检修改造设备时不停止向客户供电的效果。旁路不停电作业技术装备由旁路柔性电力电缆、自锁定快速插拔式电力电缆可分离连接器、旁路负荷开关等做成。该技术利用这些设备可以临时快速组装一条输电线路，跨接检修和故障线路段，通过负荷开关操作，将原线路和旁路线路并联运行，然后断开原线路电源，在保证客户不停电的情况下进入停电状态线的检修作业。

二、旁路带电作业原理

旁路带电作业系统最早应用于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。目前，带电作业旁路系统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。

这种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。

三、旁路带电作业开展情况及智能开关的应用

根据《Q/GDW710-201210kV电缆线路不停电作业技术导则》，10kV电缆线路旁路作业分为不停电和短时停电两种。有些时候需要短时停电，主要是考虑带电断、接可带电插拔电缆终端时存在安全隐患，因此标准规定不允许带电断、接，为避免带电断、接可带电插拔电缆终端，造成有时需要短时停电。

标准的编制说明中指出，通过国内外调研分析，带电断、接电缆终端只是在美国广泛应用，在其他国家和中国均未普及应用，但国内有少数电力公司进行过空载带电断、接的操作。美国配电网采用的均为单芯电缆，系统采用中性点直接接地方式，与国内实际情况有些差异，故不能直接照搬应用。该标准中还说明，带电断、接电缆终端作业项目是根据目前国内的情况，在保证安全可行的基础上确定的，要求旁路开关与待接入设备之间的连接电缆长度应不大于50m，连接电缆应空载并且不宜有中间接头的情况下才可进行。同时指出，以后条件具备可进一步开展更长空载电缆情况下的带电断、接可插拔电缆终端，以及带负荷断、接可插拔电缆终端等作业项目。

旁路不停电作业系统中未达到不停电作业的目的，会在操作过程中进行带负载断、接引线的工作。由于设置的旁路线路和原线路并联运行，所以断、接引线时线路负荷已转移到旁路线路，原线路没有负荷或负荷很小，不会产生弧光短路事故。而带电断、接空载线路，相当于断、接一个工频条件下的电容负荷，电容电流的大小与线路长度成正比增加，当线路长度一定时，断、接出现的电弧随着设备的电压升高而增大，电压越高，电弧电位梯度越大，拉灭也越为困难。因此该标准中规定旁路开关与待接入设备之间的连接电缆长度应不大于50m，连接电缆应空载并且不宜有中间接头的情况下才可进行。

按照以上分析，在正常情况下，旁路作业是完全可以实现带电断、接引线，在各种情况下均无需短时停电，进行不停电作业的。

但是另外一个不可忽视的问题是，在进行带电断、接引线时，由于各种原因可能会造成相间故障，或者单相接地故障，如果对故障不能快速保护，将会对人身造成严重的危害。

之所以带电断、接引线在美国得以广泛应用，主要原因是美国配电网采用中性点直接接地方式。中性点直接接地系统中，进行带电断、接引线时，无论出现相间故障，还是接地故障，旁路开关均易实现快速保护，不至于造成人身伤害，而我国多采用中性点非接地系统，当在带电断、接引线操作中，如出现接地故障，以往缺少可靠的快速保护措施，因此存在安全隐患。如果解决了这个问题，则完全具备“一秒钟”也不停电进行作业的条件。

在工作中，可考虑引用一种新型智能开关作为旁路开关，实现无需短时停电，进行不停电作业。该开关需具有以下功能：

1、方向性单相接地故障保护功能。当发生单相接地故障时，开关能够通过零序电流、零序电压及二者的相位关系，准确进行检测，并0秒直接跳闸。

2、相间保护功能。当发生相间故障时，开关能够准确进行检测，并0秒直接跳闸。

四、结论

旁路不停电作业通过构建一套临时供电系统，在向沿线用户保持不间断临时供电的同时，安全快捷完成故障段电缆线路的抢修工作。10kV电缆线路旁路作业分为不停电和短时停电两种，有些时候需要短时停电，主要是考虑带电断、接可带电插拔电缆终端时存在安全隐患，利用具备方向性单相接地故障保护、相间保护功能的智能开关，则可安全实现“一秒钟”也不停电作业，提高供电可靠性。

参考文献：

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[2]魏力强，苏红梅，王东林.旁路作业法更换（检修）柱上10kV配电设备[J]；河南电力；2012年01期.

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