10kV配网不停电作业旁路技术的运用研究

胡皓楠

（国网天津市电力公司宁河供电分公司）

0 引言

搞好基础建设，不断提高人民群众的生活质量是长期发展目标。时至今日，我国已经在诸多方面取得了举世瞩目的伟大成就。如现代生活不可或缺的重要二次能源——电能，可以经由“四通八达”的配电网供给千家万户。取得此种成就固然令人欣喜，但相关问题也随之产生。比如配电网线路、设备由于长时间暴露在自然环境中，难免出现故障。传统检修配网时，需要将作业段线路断开供电，从而影响用户的正常用电。为解决这一问题，不停电作业旁路技术应运而生，值得重点分析。

1 10k V配网旁路电缆投入运行后架空导线无断线器情况下的带电检修作业

1.1 配网电磁暂态计算模型的构成要素

在10kV配网检修作业中运用不停电作业旁路技术时，由于会临时将主回路切换到旁路，这两条回路代表两个稳态，故转化过程必然会出现“一个稳态到另一个稳态”的过渡期，此即为电磁暂态［1］。该电磁暂态过程的性质及其对10kV配网造成的影响取决于配网线路中的电阻、电容、电感等参数，且过程中电压及电流的变化并不具有周期性。在计算电磁暂态相关的各项参数之前，应当搭建专用的计算模型。以某小型发电厂为例，该电厂共有3台参数相同的发电机组，额定电压均为10.5kV，发电功率及功率因数分别为25MW 和0.8。三台发电机组并联，与110kV变电所线路之间通过2台功率为60MW 的主变压器连接。上述2台主变压器的额定电压为121kV，接地电压为38.5kV。

该小型发电厂与110kV变电所之间的线路为常规10kV架空线路，由JKLYJ-70铝芯绝缘架空导线制成，总长度达到5km。线路具体布设呈现出典型的三角方式（三相导线、中相导线为三角形顶角，两边相导线为三角形两个边角），且该5km线路长度区段在野外自然环境下所处的高度均至少达到8m（为达到这一目标，要求沿线架设的电杆、电塔的高度至少需要达到10m）。其他相关参数如下：两边相导线与地面之间的距离最小为8m，中相导线距地高度达到8.8m以上；两边相导线在输配电沿线方向全程保持平行的关系，间距为2.0m，各自与中相导线之间的距离为1.20m。实际测量结果显示，导线档距具体值为120m，5km配网线路架设环境内的土壤电阻率为100Ω·m。

1.2 针对三相不同时间开断架空导线线路的相关分析

1.2.1 一侧架空导线线路开断

10kV配电网三相输配电线路处于不同期开断状态时，一侧架空导线线路虽然总体处于开断负荷电流的状态，但由于旁路技术的运用，导致架空导线线路的负荷电流实际上会被旁路电缆分担一部分。受此影响，因断路器设备执行相关功能后所引起的过电压、过电流相关数值均处于较低水平，实际上几乎不会对配电网正常运行造成影响，故无需考虑相关参数。

围绕上述10kV输配电线路三相不同期开断一侧架空导线线路计算的相关数据结果如下（如果按照架空线路呈三角形分布情况，将位于三角形定点区域的一相线路表示为X相，将两个底角相线路分别表示为Y相、Z相）：

（1）X相线路处于开断状态时，三相线路均处于带电状态。其中，X相的架空导线过电压倍数、旁路电缆过电压倍数均为0.95，架空导线暂态电流峰值以及旁路电缆暂态电流峰值分别为76.018A 和38.995A；Y相线路的架空导线过电压倍数以及旁路电缆过电压倍数均为0.96，架空导线暂态电流峰值及旁路电缆暂态电流峰值分别为45.864A 和33.315A；Z相线路的架空导线过电压倍数以及旁路电缆过电压倍数与Y相线路完全一致，均为0.96，架空导线暂态电流峰值及旁路电缆暂态电流峰值与Y相线路存在差异，分别为51.964A和38.543A。

（2）Y相线路处于开断状态时，三相线路的带电状态是X相不带电，Y相及Z相带电。此时X相的架空导线过电压倍数、旁路电缆过电压倍数与X相线路处于开断状态时完全相同，架空导线暂态电流峰值略微增加（从76.018A增加至76.045A），旁路电缆暂态电流峰值归零；Y相线路的架空导线过电压倍数以及旁路电缆过电压倍数均为0.98，架空导线暂态电流峰值及旁路电缆暂态电流峰值分别为45.885A和31.984A；Z相线路的架空导线过电压倍数以及旁路电缆过电压倍数与Y相线路完全一致，均为0.98，架空导线暂态电流峰值及旁路电缆暂态电流峰值与Y相线路存在差异，分别为66.441A和33.045A。

（3）Z相线路处于开断状态时，三相线路的带电状态是X相、Y相不带电，Z相带电。此时X相的架空导线过电压倍数、旁路电缆过电压倍数提升至0.96，架空导线暂态电流峰值相较于（2）进一步略微增加，旁路电缆暂态电流峰值同样归零。Y相、Z相线路的架空导线过电压倍数、旁路电缆过电压倍数均为0.98，三相架空导线暂态电流峰值完全相同，均为76.025A。Y相旁路电缆暂态电流峰值归零，Z相则降低至9.135A。

1.2.2 另一侧架空导线线路开断

退出当前运行的架空导线线路后，该线路便进入了空载运行状态，可将这一线路视为电容性负载。在这种情况下，应对空载情况下的过电压情况给予特别关注。一般来说，如果在输配电线路1km长度范围内开展不停电检修作业，使用断线器进行线路开断作业时，出现电弧重燃现象的概率微乎其微，此时的X、Y、Z三相参数仿真结果见表。

表 三相不同时间针对另一侧架空导线线路开断下的仿真参数

2 10k V配网不停电作业旁路技术运用期间的受力相关分析

在10kV配网不停电作业旁路技术运用期间，围绕受力相关问题进行重点考虑时，应对线路档距和弧垂进行计算。其中，前者是指电线挂接在两端电杆之间的间距，后者是指电线受自身重力影响而出现的自然下垂高度［2］。由此造成配网线路实际上处于曲线状态。对应的计算公式如下：

式中，k为参数，需要根据其他实测值计算得出。

如果将线路与电杆连接点位置与线路在空中垂落最低点之间的高度差设置为H，并从二维平面视角切入，可以将线路与电杆的初始接触点设置为原点，以延伸方向设置为X坐标向，以垂直向上方向设置为Y坐标向，建立二元直角坐标系，那么线路空中垂落最低点G的坐标便是（L／2，－H），其中L表示线路与两个电杆接触点之间的水平长度，即档距。以直角坐标系中的对应关系代入公式（1）后，表达式会转化为：

在坐标系中选取几个点位（如线路与电杆接触点，坐标为（L，0）），代入计算后可得到H与k之间的关系：

系数k值可经由上述公式计算而出，之后重新代入公式（1）、（2）后，可以求得线路曲线方程。

根据上述计算过程，将线路长度、高度参数与力学参数进行综合比对分析，可以确定小旁路电磁暂态过程中的线路机械受力情况［3］，最终确定不停电作业旁路技术的应用是否具有安全性。以此作为根据，对电气连接、绝缘性能等进行深度考量，可确保作业的安全性。

3 结束语

总体来看，配网不停电作业即为在不中断供电的情况下完成对配网设备、线路的检修。旁路作业是一种常见的方式，其本质是并联一个通电通道。旁路与主回路的功能并不完全相同，只是在有特殊需要时，充当临时供电线路，既不会影响检修作业，又不会导致负载正常运行中断。但若要确保该项技术运用时的安全性及效率，应当重点对电磁暂态、三相不同时间开断、关合架空导线、过电压等情况下的相关参数进行详细计算分析，最终达到安全、高效作业的目的。