10kV配网旁路带电作业更换变压器技术分析

田 野

（国网天津电力宁河供电分公司）

0 引言

在城市电网建设过程中，10kV配网一直都是其中的重点内容，也是支撑城市供电的关键所在，必须要定期开展运检工作。带电作业是近几年来提出的一项全新技术手段，可以在保证稳定供电的基础上，展开相应的维修工作，也是目前输配电领域内的重要课题。变压器作为核心设备，通过10kV配网旁路带电作业更换变压器优势突出，还需要对具体技术展开深层次的探讨。

1 10kV配网旁路带电作业发展概述

近几年来，为了规避因停电引发的大规模配网调度、倒闸、挂接地线等作业，配网运行中选择以带电作业的方式开展工作，以此来提高电网的安全性，规避重复断电、延时送电等问题，将配网业务风险降至最低。从目前情况来看，很多公司都组建了配网带电作业小组，以求推动配电网带电作业的质量升级，以达到高质量的服务与安全要求，不仅如此，还有一部分电力企业成立了管理队伍，对全市范围内的配电网带电作业展开专项管理。在10kV配网旁路带电作业中，会应用到绝缘斗臂车、负载转运车、仓库车等机械设备。根据对某市电力企业的不完全统计，仅2022年全年全市累计实现配电网带电操作8985起，较2021年增长64.85%，额外供电4.4781×108kW·h，实现直接收入3347余万元。

从目前10kV配网旁路带电作业开展的工作情况来看，其内容主要表现为以下四个方面：一是对电线进行带电检修，对隔离棒进行操纵和割接；二是常规操作程序，例如关闭电力供应和替换绝缘体，这通常由隔离手套的工作方式所决定；三是比较繁重的工作，如架设、拆卸等；四是大型设备的安装及更换，例如有电源的转换器和分流器的更换等。受地区用户需求、配网建设需求及人力设备建设程度等方面的影响，变压器更换俨然成为主要实施内容。不仅如此，根据电网规划及国内外行业发展动向，10kV配网旁路带电作业具有重要的现实意义。

2 10kV配网旁路带电作业技术分析

旁路带电作业是在供电过程中，用一台旁路装置代替原来的装置，向用户供电，保证供电时不会出现断电或暂时断电，进而便于相应的工作人员展开检修工作。当某一配网发生了故障，需要检修或改造时，通过旁路开关、旁路电缆、旁路变压器以及某些专门的设备，完成旁路带电作业工作，确保该配网电能能够稳定地供给，同时将要更换的线路段分离出来，并在设备替换的过程中进行不间断供电［1］。该工作模式的最大特色在于保证了不间断的客户端电力供应，防止了计划外停电的发生，从而提升了电力供应的稳定性，也是目前世界上最先进的配电网带电技术的发展趋势。与常规的带电运行相比，其是一种专业性强、技术含量高的作业，从整体上看，它对作业方案的编制、作业组织、作业配合都有着很高的要求，从个体角度来看，需要具备较高的安全性能、适配性和智能化水平。

3 10kV配网旁路带电作业注意要点

第一，人力安全问题。在进行带电作业时，操作人员处在交流工频磁场中，如果工人的身体是一个导线，接近带电的电线或设备时，静电感应会将一定量的电荷集中在身体表面，从而使工人处在一定的电位上，即产生相应的感应电压。此时，如果人体的手臂、肩膀等部位与接地体接触，积累在人体内的电荷将会向接地体释放，释放出的电流超过1mA的最大感应电压时，人体就会出现麻痹的症状。同样，在人体与物体接触时，由于自身与物体接触时所产生的电压不同，也会产生电荷转移，造成放电。一旦电流过大，会导致工人精神恍惚、呼吸困难，甚至死亡。

第二，过电压问题。在进行10kV配网旁路带电作业时，不仅要考虑系统的工作电压，还要考虑到系统的过电压和过电压的影响。按照与带电作业相关的法律法规要求，在遇到雷、雨等较坏的天气时，不应进行带电作业，因此，本文仅分析了正常工作电压和内部过电压对作业安全的影响。临时过电压包括工频电压升高和振荡过电压［2］。操作过电压主要有间歇电弧接地过电压、开断电感或电容性负载过电压、合闸空载线路产生的过电压、系统解列过电压等，是确定配网带电作业各类安全距离的重要依据。因此，在不停电的情况下，为了保证10kV配网旁路带电作业的安全，应该着重对怎样避免在工作中过电压对人员、设备和电网造成的伤害进行深入探讨。

第三，电容电流。由于导线和接地线之间存在着电容器，因此，在进行作业前，需要对导线的电容器进行测试，并根据测试的结果选择合适的灭弧剂，从而保证作业的安全。当实施旁路时，必须采用高压软质电缆或绝缘导线构成旁路，或将其与旁路装置相连，即搭接一条无负载的导线，并对其所对应的电容电流进行校核。在小设备的旁通作业中，如更换开关、断开负载等，通常采用1.5～3m的绝缘电线。但由于其相位差和无功功率较小，故可采用直接叠加的方式。而旁路软线则更多的是在旁路项目中使用，它们之间的距离通常在200～300m，并且要考虑其承载能力［3］。

第四，外界环境。在进行配网带电作业时，要有好的气象条件，在雷、雨、雪、大雾的情况下，不应进行带电性作业。当出现突发事件而必须在恶劣气象条件下进行带电作业时，必须根据现场的勘查结果，并结合气象、施工条件等有关情况，集合带电作业的专业技术人员，讨论有关的工作方案，制定详细、可靠、全面的安全技术方案和组织方案，经单位分管领导或总工程师批准后方可实施。在作业过程中，如果发生了气候条件从好到差，可能危及作业人员、设备或电网安全的情形，应当在保证人员安全的前提下，对设备采取适当的固定、防潮等措施，等到气候条件达到要求后，再进行作业。

第五，重合闸问题。重合闸属于继电保护的一种，它是一种可以防止系统故障扩大、消除瞬时故障、减少事故停电的行之有效的措施。对于配网中因树枝摆动、大风吹断电线等引起的临时短路，当保护开关跳闸后，重合闸动作，然后关掉。如果引起临时故障的原因被排除，线路重新恢复了，那么重合闸就是成功的；如果仍然是导致该故障的原因，那么将使得该开关再次跳出，该重合闸再次动作，直至达到该保护设置的操作次数后，该重合闸才会终止，但开关仍然是关闭的。整个过程中每一次的断路，都会造成操作的过电压。

4 10kV配网旁路带电作业应用分析

4.1 案例概述

由前文可知，10kV配网旁路带电作业作为一种新型带电作业技术，将其应用在变压器更换中优势突出，但在实际应用过程中，还有很多细节上需要注意的问题，以此确保带电作业的安全性。以某城市的变压器更换项目为例，表1为该地区系统供电负荷情况，表2为变压器更换后可靠性提高结果，变压器更换的具体节点结构如图所示。在实际操作过程中，具体的工作流程如下：首先，将待更换的变压器与移动箱变车并行运行；其次，将待更换的变压器与电网解列；再次，将旧的变压器拆除，安装新的变压器，并与移动箱变车并联；最后，将移动箱变车与电网解列，新的变压器能够独立可靠地运行，从而真正地达到了全程不停电的情况下对变压器进行更换。在整个过程中，实现了变压器的并列和解列，从10kV架空线路或环网柜的临时取电，实现了不停电作业。运用到了变频调速器、高压机箱、低压机箱、控制系统、旁路高低压电缆、可迅速插入的接头、密闭座舱、接地网、支承系统等配件，将负载转运小车、带电作业小车、旁路软线、接地线布设于合适位置。在此基础上，将旁路软电缆与负荷转运车辆之间的电源连接起来，借助旁路系统将电气连接至一条高架桥线，关闭所需更换的变压器电源，由此在大电流下完成更换，去除所述旁路设备。

表1 系统供电负荷情况

表2 供电可靠性指标提升结果

图IEEE-13节点系统结构图

4.2 案例分析

通过高架带电作业，使活动箱变与高架变电所交叉，高架变电所负荷完成后，可使高架变电所停止工作，进行检修或替换。当箱式变压器发生故障时，可以通过转换电缆箱将它的进线电缆连接到所述移动式变压器的进线电缆，并且将所述移动式变压器的低电压输出电缆连接到所述客户或所述客户的高电压输出终端，由此利用所述移动式变压器的临时供电，并修理或更换已经停止工作的箱变。用移动式变车上的高电压开关作为断路器，并与旁路电缆及其附属装置相连，组成一个暂时的旁路供电系统，用于对发生了故障或者需要检修的线路进行连接，以达到使旁路电缆不间断运行的目的。在高压配电系统出现检修、更换等情况下，通过旁路电缆系统，将一定长度的临时性旁路电源线路连接至检修或出现故障的线段，并与机箱变电站的高压柜体连接，构成一个旁路电源不间断的操作系统。10kV配网旁路带电作业应用需要遵循以下两个条件，各变压器初级端的标称电压相同，即各变压器的变化量相同；各变压器均为相同的连接组号，且短路阻抗相等。

5 结束语

综上所述，旁路不停电运行方式在配电网架空线路维护中具有广泛的应用潜力，其原则上可协助完成多种方式的架空线路维护以及部分符合接线条件的电缆线路维护。