10 kV重过载线路带电改造技术研究

张洪奎，王冠宇，韩培庆

（国网山东省电力公司烟台供电公司，山东 烟台 264001）

0 引言

随着电力技术的高速发展以及人民生活水平的提高，电力用户对供电可靠性提出了更高的要求。配电网带电作业作为一种不停电的电网检修方式，其在保障经济社会发展和人民安居乐业中扮演着极重要的角色[1]。在对配电网的结构和功能进行改造与升级中，经常因作业内容和现场工况的复杂性以及现有技术水平、作业经验的限制而采取线路停电改造，从而导致部分甚至整条线路的用户停电，严重影响居民正常生产生活。在配电网停电检修中，针对重过载线路开展负荷改切以及新建联络点类的作业占了极大比重[2-3]，因此，采用带电作业的方式将重过载线路进行带电改造成为提高带电化率、保障居民正常用电的重点。而针对此类项目，国内尚无规范化带电作业先例。

对重过载线路带电改造作业进行了难点及危险点分析，综合考虑实际现场作业环境的复杂性，研制出适合多种工况的断线剪以及通用操作杆，并依照相关安全标准规范制定出此类作业的带电工作方案，为开展不停电作业提供技术以及方法支撑。

1 配电网结构及改造

1.1 配网网架简述

配电网是将电能从输电网分配到变电站再向用户供电的网络，其结构以及运行状态对用户安全、可靠用电有着决定性影响。配电网结构基本可分为放射式与环网式两大类[2]，根据负荷对可靠性要求的不同以及负荷密度的不同，两种结构应用在不同的区域。

放射式配电网中所有用户的电能都是通过单一路径进行传输，日常运行和维护成本低，但可靠性差，并且伴随着新增用户的增多，线路容易出现重载甚至过载现象。

环网式配电网又可分为多回路及环式，环式配电网中每个用户节点都可由不同电源提供电能，但在正常运行状态时往往处于开环状态，即开环运行。线路重载时可调整运行方式，由轻载线路对部分负荷进行供电，设备利用率及可靠性高。此节对多回路式不做探讨。

1.2 配网停电改造升级

放射式配电网因其设施简单，运行维护方便，设备费用低，经常应用于早期城市低压配电网或负荷密度低的区域。但伴随着社会的发展，原有区域单电源供电的模式已经无法满足当前供电可靠性要求。因此，需要建立不同线路之间的联络，以实现配电网在发生故障或者重载之后，对非故障区域或重载区段进行转供，保证用户正常用电[2，4-5]。

在现有网架基础之上改切负荷及新建联络点时，一般需要对整条线路进行停电，随后在适当的位置将线路后端负荷转至邻近轻载线路，并在转接线路的前端安装联络型分段器，将线路分成多段运行。在发生线路重载或者区段永久性故障等特殊情况时，可以遥控闭合联络开关，保障用户的正常用电。但此类作业方式往往影响大量用户正常用电，并且在部分区域因供电可靠性等因素无法进行停电改造。

2 带电作业通用工具

为提高电网供电可靠性，减少乃至不发生检修工作对电力用户造成的停电影响等情况，带电作业作为一种配电网检修方式逐渐发展起来。按照作业方式，配电带电作业可分为间接作业法和直接作业法。间接作业法是通过绝缘工具实现带电体与人体的隔离，直接作业法则通过绝缘斗臂车或者绝缘平台实现隔离[6-8]。

在对配电网进行改造升级的工作中，由于作业环境、杆上设备复杂等因素的影响，有时无法通过直接作业法开展带电检修工作。受限于线路布置方式以及线夹种类的多样，在开展间接法带电作业时通常缺乏便捷、轻便、通用性的操作工具。为此，研发了一种通用的断线剪和操作杆。

2.1 通用绝缘断线剪

进行地电位带电断分支线路引线时，由于现有绝缘断线剪的刀口与引线处于平行状态，时常导致保留的引线端头过长，甚至难以完成开断工作，为此研制出一种通用绝缘断线剪，如图1所示，由支撑构件、传动构件和刀座3部分组成。刀口采用可拆卸横向设计，利用棘轮传动机构连接传动杆和丝杠，实现刀口咬合或张开，达到快速、便捷剪断引流线的目的。

使用时，工作人员登杆至适当位置，手握支撑杆下端将剪刀头上举至导线高度，将刀口卡在垂直导线的适当位置，以把手作为轴上下推动传动杆的把手，通过传动杆带动剪刀头上的双向棘轮扳手上下运动，使刀口不断闭合剪断导线，剪断导线后，调节双向棘轮扳手上的开关，用相同的方法操作传动杆，传动杆带动双向棘轮反向旋转，使刀口逐渐张开。

刀头采用高强度合金铝材料制作，并且在刀座横向滑动轨道处采用了镂空设计，支撑杆和传动杆采用环氧树脂和玻璃纤维合成材料制成，质量轻、机械强度大、绝缘性好。刀头采用滑动轨道设计，可前后平稳滑动，操动机构采用双向棘轮的原理，可以自由控制刀口开合，操作简单。刀口开口可以剪断绝大部分型号的配电线路导线。

图1 绝缘断线剪

2.2 通用绝缘操作杆

采用操作杆进行带电作业时，由于一种操作杆仅适用于一项操作或安装一种器具，所以，作业过程中往往需要频繁更换绝缘操作杆才能完成多项操作。为此，研制了一种能够实现一杆多用的绝缘操作杆。操作杆的端头内部采用六棱孔设计，同时，外部带有闭锁功能，防止工具脱落。并且采用卡槽进行连接，便于拆卸。设计的通用绝缘操作杆如图2所示。

使用时，先将工器具下端部与镂空卡槽相插接，使六棱孔与工器具插装牢固，然后下压工器具，锁紧环受力下移，镂空卡槽全部暴露，从而使工器具固定穿钉插入镂空槽内部。此时，锁紧环在弹簧的作用下复位，锁紧环的顶部将穿钉卡于弧形镂空槽内，从而固定器具。当需要拆卸时，只需反方向旋转操纵杆，使穿钉沿着弧形镂空槽脱出即可。

绝缘操作杆设有防止连接头脱落的锁紧环，且能够匹配多种连接头。同时该操作杆能够匹配用于带电接火的猴头线夹，实现带电接火作业。降低了现场作业强度，提高工作效率。

图2 绝缘操作杆

2.3 工器具检验

带电作业工器具在正式应用前，需要按照相关标准及规范的要求进行一系列检测及试验。因此按照DL／T 976—2017《带电作业工具装置和设备预防性试验规程》规程要求，对已经通过出厂试验的断线剪及操作杆分别进行外观及尺寸检查、电气试验、机械试验。试验的要求及规定如表1～3所示，试验结果均满足要求。

表1 外观检查时各部分长度要求

表2 电气试验的性能要求

表3 机械试验的性能要求 N·m

3 线路带电改造方案实施

10 kV配电网线路带电改造类作业涉及范围广、作业点多、作业环境复杂，需对作业过程中可能存在的危险点进行分析，制定相应的安全、技术措施。做好作业点现场环境的“双勘查”，明确开工前各类工器具的配备以及人员分工，制定严格的作业流程，如图3所示[10]。

图3 线路带电改造方案流程

3.1 现场勘查及作业方式分析

项目需求部门提出带电作业申请之后，应按照《电力安全工作规程》（配电部分）3.2中的相关规定，由工作票签发人或工作负责人组织，工作负责人、设备运维管理单位（用户单位）和检修（施工）单位相关人员参加，履行现场勘查制度。

现场勘查执行“双勘查”方式，即在制定工作计划前对现场环境、设备及线路状况、作业开展方式进行分析，填写现场勘查记录；在执行工作计划并到达作业位置时实施现场复勘，判断当日天气是否适合开展带电作业以及原勘查情况有无变化。

对于因杆上设备及线路复杂，作业环境不一致等因素限制而需要直接作业法和间接作业法相配合的工作，需要根据作业时间需求、单项作业工时、总项目作业工时、人员分配等进行合理划分工作小组，制定小组负责人，填写工作任务单。

3.2 安全措施制定

执行现场勘查制度后，根据作业开展方式分别对工作中可能出现的危险点进行分析并制定相应的安全措施。

1）杆上带电作业人员登杆前应该详细检查杆根、杆身、拉线、导线等良好，正确使用脚扣和安全带。

2）高空作业人员正确使用登杆器具，两人同时登杆注意交叉进行。

3）绝缘平台在使用前应确认各系统工作正常，制动装置可靠。绝缘平台升降回转的路径，应避开临近的电力线路、通信线路、树木及其他障碍物。

4）带电作业过程中，斗内作业人员应始终穿戴防护用具（包括护目镜）。保持人体与邻相带电体及接地体的安全距离。

5）对不规则带电部件和接地部件采用绝缘毯进行绝缘遮蔽，并可靠固定。遮蔽用具之间重叠部分不小于15 cm。

6）断引线之前，应采用测量空载电流的方式确认线路处于空载状态。

7）断电缆引线时，应采取防摆动措施，要保持与人体、邻相及接地体之间的安全距离。

8）上下传递物品必须使用绝缘绳索，严禁高空抛物。尺寸较长的部件，应用绝缘传递绳捆扎牢固后传递。工作过程中，工作点下方禁止站人。作业人员应系好安全带，传递多件绝缘工具时，应分件传递。

3.3 作业实施

进行线路带电负荷改切及建立环网的作业，主要包含开工准备、操作程序、竣工3个环节，其中开工准备包括现场复勘、执行工作许可、召开现场开工会、工作现场布置、绝缘工器具检测；操作程序主要包含从进入作业点到返回地面之间的工作；竣工主要包含清理工具及现场、召开收工会、办理工作终结手续。

开工准备主要对作业当天的天气状况进行检测，对作业点线路设备状况进行再次确认，向值班调控人员进行汇报许可，向工作班成员交代工作任务以及安全和技术措施，并对工器具进行检测。本项目在两种作业方法相结合的情况下需要用到的工器具包括：绝缘斗臂车、旁路作业车、移动箱变车、遮蔽罩、绝缘毯、绝缘操作杆、绝缘断线剪、个人防护用具以及其他检验、检测工具等。

以图4为例，线路Ⅰ为重载线路，需要在A与C建立联络，并将B之后的负荷转接至C。操作程序为：对必要的带电体及接地体进行遮蔽；在A至B之间搭设旁路电缆，并确认通流正常；断开A与B之间导线；铺设A与C间联络线；确认联络开关处于分闸位置，并在联络点处核相，确认相序正确；连接联络线，建立线路Ⅰ与Ⅱ的联络点；铺设B至C间导线；在C点处核相，确认相序正确；连接B与C间导线，并检查通流正常；断开A至B的旁路；拆除绝缘遮蔽。操作流程如图5所示。

图4 线路改造示例

竣工主要对工器具进行清点和整理，保证作业现场无遗留物，对工作进行总结点评，并向值班调控人员汇报工作结束。

确定带电作业方式及流程后，由负责人组织班组成员对安全措施进行探讨，对作业流程中每一个步骤进行模拟演练，提高作业人员配合度。

3.4 现场实施分析

以烟台地区TX线为例，由于新接用户数量的增加，原单辐射线路处于重载运行。通过前期研究分析，最后制定了原TX线7～9号杆之间电缆拆除，新出3×300电缆由TX线7号杆至QP线1号环网柜H1-2间隔形成拉手，由QP线1号环网柜H1-3间隔新出3×300电缆接带原TX线9号杆以后负荷的改造方案，并通过带电作业的方式进行改造工作。

1）利用旁路作业方法拆除TX线7～9号电缆。（旁路电缆中间设移动箱变车，车内有环网柜）。

2）经过试验后的新设电缆由施工队伍分别接入QP线1号环网柜H1-2和H1-3间隔，并断开两间隔接地开关。

3）带电作业中心利用消弧开关将由7号杆至QP线1号环网柜H1-2间隔的电缆接入TX线，在QP线1号环网柜核相，相序正确。TX线与QP线形成拉手。

4）带电作业中心利用消弧开关将由QP线H1-3间隔至TX线9号杆的电缆接入TX线，在QP线1环网柜核相，相序正确。又形成一个由9号至QP线H1-3的拉手。

5）申请调度下令，合上QP线H1-3间隔开关，使QP线与TX线并网运行。

6）申请调度下令，断开移动箱变车得环网开关，TX线9号杆以后负荷由QP线接带。

7）带电作业中心拆除旁路电缆与TX线7号电缆，原TX线9号杆的连接并放电。收回旁路电缆，工作结束。

通过对线路带电改造，避免了TX线及QP线的停电，保障了客户的正常用电，提高了供电可靠性。同时，验证了该作业方法及工具的科学性、可行性和可靠性。

4 结语

综合考虑各类作业工况，研制出适用于多种作业环境的操作工具，并将重过载线路带电改造的方案及方法进行科学论证、理论模拟，根据作业现场环境采用不同作业方式配合工作，利用研制的绝缘操作杆及断线剪高效完成接、断引线的工作，并最终通过实例验证了改造方案及作业方法的可行性，形成了配网线路带电改造作业指导方案及标准，为配电网线路带电改造提供了理论及实践支撑，保证了电网运行的可靠性，保障了用户的正常生产、生活用电。