10kV配網不停電作業旁路技術的運用研究

胡皓楠

（國網天津市電力公司寧河供電分公司）

0 引言

搞好基礎建設，不斷提高人民群眾的生活質量是長期發展目標。時至今日，我國已經在諸多方面取得了舉世矚目的偉大成就。如現代生活不可或缺的重要二次能源——電能，可以經由“四通八達”的配電網供給千家萬戶。取得此種成就固然令人欣喜，但相關問題也隨之產生。比如配電網線路、設備由于長時間暴露在自然環境中，難免出現故障。傳統檢修配網時，需要將作業段線路斷開供電，從而影響用戶的正常用電。為解決這一問題，不停電作業旁路技術應運而生，值得重點分析。

1 10k V配網旁路電纜投入運行后架空導線無斷線器情況下的帶電檢修作業

1.1 配網電磁暫態計算模型的構成要素

在10kV配網檢修作業中運用不停電作業旁路技術時，由于會臨時將主回路切換到旁路，這兩條回路代表兩個穩態，故轉化過程必然會出現“一個穩態到另一個穩態”的過渡期，此即為電磁暫態［1］。該電磁暫態過程的性質及其對10kV配網造成的影響取決于配網線路中的電阻、電容、電感等參數，且過程中電壓及電流的變化并不具有周期性。在計算電磁暫態相關的各項參數之前，應當搭建專用的計算模型。以某小型發電廠為例，該電廠共有3臺參數相同的發電機組，額定電壓均為10.5kV，發電功率及功率因數分別為25MW 和0.8。三臺發電機組并聯，與110kV變電所線路之間通過2臺功率為60MW 的主變壓器連接。上述2臺主變壓器的額定電壓為121kV，接地電壓為38.5kV。

該小型發電廠與110kV變電所之間的線路為常規10kV架空線路，由JKLYJ-70鋁芯絕緣架空導線制成，總長度達到5km。線路具體布設呈現出典型的三角方式（三相導線、中相導線為三角形頂角，兩邊相導線為三角形兩個邊角），且該5km線路長度區段在野外自然環境下所處的高度均至少達到8m（為達到這一目標，要求沿線架設的電桿、電塔的高度至少需要達到10m）。其他相關參數如下：兩邊相導線與地面之間的距離最小為8m，中相導線距地高度達到8.8m以上；兩邊相導線在輸配電沿線方向全程保持平行的關系，間距為2.0m，各自與中相導線之間的距離為1.20m。實際測量結果顯示，導線檔距具體值為120m，5km配網線路架設環境內的土壤電阻率為100Ω·m。

1.2 針對三相不同時間開斷架空導線線路的相關分析

1.2.1 一側架空導線線路開斷

10kV配電網三相輸配電線路處于不同期開斷狀態時，一側架空導線線路雖然總體處于開斷負荷電流的狀態，但由于旁路技術的運用，導致架空導線線路的負荷電流實際上會被旁路電纜分擔一部分。受此影響，因斷路器設備執行相關功能后所引起的過電壓、過電流相關數值均處于較低水平，實際上幾乎不會對配電網正常運行造成影響，故無需考慮相關參數。

圍繞上述10kV輸配電線路三相不同期開斷一側架空導線線路計算的相關數據結果如下（如果按照架空線路呈三角形分布情況，將位于三角形定點區域的一相線路表示為X相，將兩個底角相線路分別表示為Y相、Z相）：

（1）X相線路處于開斷狀態時，三相線路均處于帶電狀態。其中，X相的架空導線過電壓倍數、旁路電纜過電壓倍數均為0.95，架空導線暫態電流峰值以及旁路電纜暫態電流峰值分別為76.018A 和38.995A；Y相線路的架空導線過電壓倍數以及旁路電纜過電壓倍數均為0.96，架空導線暫態電流峰值及旁路電纜暫態電流峰值分別為45.864A 和33.315A；Z相線路的架空導線過電壓倍數以及旁路電纜過電壓倍數與Y相線路完全一致，均為0.96，架空導線暫態電流峰值及旁路電纜暫態電流峰值與Y相線路存在差異，分別為51.964A和38.543A。

（2）Y相線路處于開斷狀態時，三相線路的帶電狀態是X相不帶電，Y相及Z相帶電。此時X相的架空導線過電壓倍數、旁路電纜過電壓倍數與X相線路處于開斷狀態時完全相同，架空導線暫態電流峰值略微增加（從76.018A增加至76.045A），旁路電纜暫態電流峰值歸零；Y相線路的架空導線過電壓倍數以及旁路電纜過電壓倍數均為0.98，架空導線暫態電流峰值及旁路電纜暫態電流峰值分別為45.885A和31.984A；Z相線路的架空導線過電壓倍數以及旁路電纜過電壓倍數與Y相線路完全一致，均為0.98，架空導線暫態電流峰值及旁路電纜暫態電流峰值與Y相線路存在差異，分別為66.441A和33.045A。

（3）Z相線路處于開斷狀態時，三相線路的帶電狀態是X相、Y相不帶電，Z相帶電。此時X相的架空導線過電壓倍數、旁路電纜過電壓倍數提升至0.96，架空導線暫態電流峰值相較于（2）進一步略微增加，旁路電纜暫態電流峰值同樣歸零。Y相、Z相線路的架空導線過電壓倍數、旁路電纜過電壓倍數均為0.98，三相架空導線暫態電流峰值完全相同，均為76.025A。Y相旁路電纜暫態電流峰值歸零，Z相則降低至9.135A。

1.2.2 另一側架空導線線路開斷

退出當前運行的架空導線線路后，該線路便進入了空載運行狀態，可將這一線路視為電容性負載。在這種情況下，應對空載情況下的過電壓情況給予特別關注。一般來說，如果在輸配電線路1km長度范圍內開展不停電檢修作業，使用斷線器進行線路開斷作業時，出現電弧重燃現象的概率微乎其微，此時的X、Y、Z三相參數仿真結果見表。

表 三相不同時間針對另一側架空導線線路開斷下的仿真參數

2 10k V配網不停電作業旁路技術運用期間的受力相關分析

在10kV配網不停電作業旁路技術運用期間，圍繞受力相關問題進行重點考慮時，應對線路檔距和弧垂進行計算。其中，前者是指電線掛接在兩端電桿之間的間距，后者是指電線受自身重力影響而出現的自然下垂高度［2］。由此造成配網線路實際上處于曲線狀態。對應的計算公式如下：

式中，k為參數，需要根據其他實測值計算得出。

如果將線路與電桿連接點位置與線路在空中垂落最低點之間的高度差設置為H，并從二維平面視角切入，可以將線路與電桿的初始接觸點設置為原點，以延伸方向設置為X坐標向，以垂直向上方向設置為Y坐標向，建立二元直角坐標系，那么線路空中垂落最低點G的坐標便是（L／2，－H），其中L表示線路與兩個電桿接觸點之間的水平長度，即檔距。以直角坐標系中的對應關系代入公式（1）后，表達式會轉化為：

在坐標系中選取幾個點位（如線路與電桿接觸點，坐標為（L，0）），代入計算后可得到H與k之間的關系：

系數k值可經由上述公式計算而出，之后重新代入公式（1）、（2）后，可以求得線路曲線方程。

根據上述計算過程，將線路長度、高度參數與力學參數進行綜合比對分析，可以確定小旁路電磁暫態過程中的線路機械受力情況［3］，最終確定不停電作業旁路技術的應用是否具有安全性。以此作為根據，對電氣連接、絕緣性能等進行深度考量，可確保作業的安全性。

3 結束語

總體來看，配網不停電作業即為在不中斷供電的情況下完成對配網設備、線路的檢修。旁路作業是一種常見的方式，其本質是并聯一個通電通道。旁路與主回路的功能并不完全相同，只是在有特殊需要時，充當臨時供電線路，既不會影響檢修作業，又不會導致負載正常運行中斷。但若要確保該項技術運用時的安全性及效率，應當重點對電磁暫態、三相不同時間開斷、關合架空導線、過電壓等情況下的相關參數進行詳細計算分析，最終達到安全、高效作業的目的。