旁路电缆架空敷设作业方法研究

马其文 ，陈永平 ，高 松 ，于兴利，罗 彦

（1.国网山东省电力公司青岛供电公司，山东 青岛 266002；2.青岛兴利电力设备有限公司，山东 青岛 266000；3.武汉雷泰电力新技术有限公司，湖北 武汉 430070）

0 引言

现阶段，配电电缆不停电作业越来越多地应用在日常检修工作中，用以实现配电电缆线路及环网柜完全不停电或短时不停电检修及更换。将旁路电缆连接于待检修线路两端，然后断开并环运行的待检修线路两侧即可实现对此部分的停电检修，同时不影响整条线路上负荷的正常运行，如图1所示。

目前阶段旁路电缆敷设主要采用地面拖拽方法。但长期在地面人力拖曳电缆及其连接附件，会对电缆和接头造成绝缘损害；当作业线路档中存在无法避免车辆通过情况时，地面电缆受到碾压，会对柔性电缆绝缘造成严重损害；旁路作业现场复杂，遇到道路交通复杂、山路崎岖、跨越道路、建筑施工阻碍等情况，无法实现电缆敷设。

图1 旁路作业图

研究一种新的架空牵引敷设作业系统及相对应的作业方法，避免因人力拖曳对电缆造成的损害，同时使旁路电缆敷设作业不受地段障碍物限制，拓展旁路系统的作业范围。

1 传统旁路作业原理

传统旁路作业方法中，配网不停电作业均依靠人力拖拽将旁路电缆敷设于地面［1］。

旁路电缆带电作业原运行线路需断开或变更电源，如带电更换开关、熔断器，带电检修电缆，临时取电等。原理及流程分别如图2～3所示。选取待检修点范围外侧的A，B两点，采用柔性旁路电缆并接在A，B处，将运行设备断开，利用旁路电缆供电［1］。

图2 旁路作业原理

图3 旁路作业现场作业流程

2 10 kV旁路电缆架空敷设作业系统

为了解决现阶段敷设旁路电缆存在的若干不安全问题和现阶段由于多种现场因素无法开展旁路作业的问题，研制了10 kV旁路电缆架空敷设作业系统［2］，系统结构如图4所示。该系统主要包括支撑系统、牵引系统、挂缆机构、辅助安全系统。其中：支撑系统包括支撑物（电杆）、吊线横担（链条式抱箍）、支撑绳（迪尼玛绳）、拉力葫芦（手拉葫芦）、拉力表（机械拉力表）、卡绳器（铝合金卡线器）、双轮托绳器（设计研制）、电缆接头固定装置（链条绳索固定）。牵引系统包括自制动放绳架与牵引绳架（滚式结构、研制新型）、牵引机（机动绞磨）、牵引绳（迪尼玛绳）。挂缆机构包括双轮吊绳器、双轮吊缆器。辅助安全系统包括地桩（铁桩）、临时拉线（U 型环式安装）［3］。

图4 10 kV旁路电缆架空敷设作业系统

2.1 支撑系统

为扩大横担的适用范围，满足不同现场条件使用，且增加其承受力，设计链条式抱箍及T型横担，如图5所示。将横担链条固定在电杆上，A端用于悬挂电缆等构件，B，C端用于确保A端稳固。

图5 支撑横担

为连接电缆横担及吊缆绳，设计双轮托绳器如图6所示，通过托绳轮托起吊缆绳。

吊缆绳上方设有轨道压绳管，压绳管在弹簧的作用下，弹起时可以展放吊缆绳，当吊缆绳拉紧后，压紧拉紧手柄，在拉紧手柄的作用下把压绳管压紧，这时压绳管成为很顺畅的滑道，双轮吊绳器和双轮吊缆器可以顺利通过。双轮托绳器上设有顶起双轮吊绳器的保险关撞块，如图7所示。

图6 双轮托绳器

图7 双轮托绳器

支撑系统中，卸扣采用体积小承载重量大的美标型卸扣；拉力葫芦采用成本低、操作简单、人员不需专门培训的手拉葫芦；拉力表采用成本低、结构简单、可靠性好的机械拉力表；卡绳器采用与线材接触面积大、性能可靠、紧线作业广泛采用的铝合金卡线器；电缆接头杆上固定装置采用牢固、适用性强，安装方便的铁链及固定金具。

2.2 牵引系统

牵引系统主要包括牵引机、牵引绳、自制动放绳架与牵引绳架3部分。其中牵引绳选用强度高、耐腐蚀、耐磨、不易形变的Dyneema高强度聚乙烯纤维绳；牵引机采用机动绞磨。而核心部分自制动放绳架与牵引绳架的设计如图8所示。

图8 自制动放绳架

牵引绳和吊绳的绕绳架，设计为自动制动装置，拖绳轮无阻力转动，停止拖拉就自动制动，减小了轮圈的惯性转动，绳子不易杂乱。

主要操作流程：1）将牵引绳头穿过转向滑轮，拉动牵引绳带动制动杆，将制动杆提起，并把绕绳轮顶起，脱离制动块，使绕绳轮无刹车转动，展放牵引绳；2）当停止牵引时，制动杆落下，绕绳轮落在制动块上，停止转动，减小了惯性转动，防止绕绳轮上的牵引绳积压脱离绕绳轮；3）当需要绕绳时，提起制动杆，把提绳轮销锁住，使绕绳轮自由转动。

根据设计图纸制作实物如图9所示。

图9 自制动放绳架实物

2.3 挂缆机构

该旁路敷设系统中，挂缆机构具有滑动走线、双线连接、牵引中转等作用。主要包括双轮吊绳器、双轮吊缆器两个部件。

双轮吊绳器是连接吊缆绳与牵引绳的部件，使牵引绳不落地并与吊缆绳保持等距离，如图10所示。

双轮吊绳器包括滑轮、保险关、压绳器双轮架总承、吊杆总承、弹簧、手柄、绳钩、绳座等零部件组成。上压绳钩和下压绳座通过夹绳手柄能够方便地将牵引绳压紧，在到达双轮托绳器时，保险关被撞开，顺利越过双轮托绳器。根据设计图纸，研制双轮吊绳器，主材料选用工程塑料加玻璃丝，实物如图11所示。

图10 双轮吊绳器设计图

图11 双轮吊绳器实物

双轮吊缆器是连接吊缆绳与牵引绳和三相旁路电缆的部件，在牵引绳的牵引下，实现敷设电缆的目的。设计中考虑其可固定牵引绳和三相电缆并匀速拖动电缆，同时可顺利通过双轮托绳器。设计如图12所示。

图12 双轮吊缆器设计图

双轮吊缆器包括保险钩、弹簧、滑轮、双轮架、吊杆、总承等零部件组成。当勾起保险钩，向上提起凸轮手柄，在球头弹力轴的作用下手柄总承停住。放好电缆后，在保险钩的作用下将其锁住。双轮吊缆器能够同时压紧牵引绳和三相电缆，且吊缆钩中的三相电缆槽有保护电缆不受磨损的措施，较为实用。安装双轮吊缆器及三根电缆不需要工具，操作极为方便。主材料仍选择材料轻便、机械强度大的工程塑料加玻璃丝。实物如图13所示。

图13 双轮吊缆器实物

2.4 系统操作步骤

前期准备工作完毕后，在电杆等处安装T型横担并打拉线；打好接地桩以稳固放绳架；装设紧固吊绳；装设双轮托绳器，展放牵引绳；装设双轮吊绳器，展放吊缆绳；装双轮吊缆器，展放电缆；接好电缆中间接头并在电杆上固定，完成旁路电缆架空敷设。如图14所示，将电缆架空敷设避免因作业环境造成作业无法开展的情况。

图14 架空敷设电缆实物

2.5 系统机械试验

根据DL/T 878—2014《带电作业用绝缘工具试验导则》、DL/T 976—2017《带电作业工具、装置和设备预防性试验规程》《国家电网公司电力安全工作规程》等标准［4］要求，对双轮托绳器、双轮吊绳器、双轮吊缆器等核心部件进行了同规格机械试验，试验结果如表1所示。

表1 机械试验结果

上述部件允许荷重为490 N。静荷试验按照允许荷重的1.2倍实施，试验时间1 min；动荷试验按照允许荷重的1倍实施，试验时间1 min。经机械预防性试验后外观检查结果显示，整套工具无变形及损伤，且操作灵活、轻便、无卡住现象。试验结果均合格。

3 应用效果及效益分析

3.1 应用效果

旁路电缆架空敷设作业系统的使用减小了此类工作受现场环境的影响，扩大了旁路作业的范围；减少了旁路作业对工作人员数量的需求，降低了人力成本；避免与地面接触的磨损问题，保护旁路设备的绝缘性能。

该系统装置操作简单，安全可靠，根据实际应用显示，旁路作业平均时间由原来的8 h降至5 h，提高工作效率。

旁路电缆架空敷设作业系统，由前方牵引机牵引主牵引绳，保证柔性电缆不直接承受拉力，有效保护电缆绝缘不受损害。利用既有电杆，悬挂主牵引绳，安装双轮吊缆器，根据现场情况确定吊点距离，调整柔性电缆垂度［5］。

3.2 效益分析

以青岛地区为例，平均每年因现场环境未开展的旁路作业为12次。采用旁路架空敷设系统后：

1）每次作业时间t=8 h，减少停电时间Δt=10 h；

2）每条10 kV线路平均高压用户数为R=30，每次作业可减少停电时·户数为 Y＝R·Δt＝30×10＝300（时·户）；

3）每次作业保证两条10 kV线路不停电，每条线路负荷电流为I＝300 A，多供电量为UIcosφΔt＝1.732×10×300×0.9×10＝46 764 kWh；

4）平均电价 Y＝0.590 15 元/kWh，多供电量 W＝46 764 kWh，每次作业增加电费收入S＝Yw＝27 597.77元（不含税）。

5）仅青岛市区平均每年多开展旁路作业12次，每年可增加电费收入M＝27 597.77×12＝331 173.3元。

该装置投入使用后，降低了人力成本，解决了电缆的拖拽、地面磨损问题，提高了作业安全性。操作简单、安全可靠，在旁路带电检修作业中具有非常好的应用前景。

4 结语

设计、制造一套旁路电缆架空敷设作业系统，该系统操作方便、安全可靠、减少工作时间，提高工作效率；扩大了旁路作业的范围，对于大面积开展复杂四类作业，提高带电作业水平，具有十分重要的意义；缩短了停电时间，增加供电量，保障电网安全稳定运行。在今后的实践应用中，将继续改进和完善此系统，提高作业效率和操作舒适性和流畅度。