配電網帶電作業旁路電纜系統的分析與應用

魏力強 ，律方成 ， 蘇紅梅 ，李 璠

(1.華北電力大學，河北 保定 071003；2.河北省電力研究院，石家莊 050021)

1 概述

目前配電網帶電作業主要是在不帶負荷的情況下開展，不能滿足對用戶不間斷供電的要求。因此，通過開展配電網的旁路帶電作業，能夠及時處理缺陷，減少用戶停電次數和時間，提高設備和電網的穩定性，實現向用戶連續供電，提高經濟和社會效益。

旁路作業法是應用旁路電纜、旁路開關等旁路引流設備，將需要停電的運行設備(如線路、開關等)引入旁路并對其進行檢修或更換，以保持對用戶連續供電的作業方法。這種方法在帶電作業過程中不需要切除設備所帶負荷，能夠保證配電網系統的持續供電,使配電線路和設備的作業在成本、質量和工作效率上得到改善，以提高供電可靠性。旁路作業法通過可靠設備安全通斷及轉移負荷電流的方式來實現設備的檢修或更換，其技術關鍵就是旁路電纜系統，旁路電纜系統的安全可靠性對旁路作業法能否成功實施具有重要作用。

2 旁路電纜系統結構

旁路電纜系統就是支持的受電用戶數量、臨時供電距離，通過接入快速T形接頭和直通接頭，現場快速、便利地延長和縮短旁路電力電纜長度，實現跨接線路故障段，形成臨時旁路供電系統。旁路電纜系統結構見圖1。

圖1 旁路電纜系統結構示意

旁路電纜系統中快速插拔式中間接頭和快速終端是絕緣的較薄弱環節，發生運行故障的概率遠遠大于電纜本體運行故障概率，因此快速中間接頭和快速終端的可靠性決定了旁路電纜系統的可靠性，而其可靠性又決定于溫升和電場應力[1]。采用電場應力控制錐設計技術，可以均勻介質內部的電場分布，應力錐幾何形狀和尺寸可通過電場分布計算結果確定[2]。

快速插拔式中間接頭通常采用典型的固體復合介質絕緣結構，絕緣界面沿面放電電壓與界面壓強和界面狀態密切相關[3]，外層一般采用高彈性硅橡膠絕緣體，彈性變形套在XLPE絕緣體表面，為其之間的界面提供握緊力。

由于交聯聚乙烯具有良好的柔韌性和耐熱性以及較高的機械強度，同時具有耐酸堿、耐油等化學性能，故旁路電纜一般采用交聯聚乙烯作為絕緣層材料；而線芯則采用銅絞線導體，因為它具有半導電層屏蔽環繞，在能夠滿足釋放電壓應力的同時，還可以較好地增進絕緣強度與使用年限，可以重復多次敷設和收放使用。

旁路電纜系統除進行電氣性能檢查外，還需對其動、熱穩定等進行檢測，以保證系統安全穩定運行。

3 旁路電纜系統電氣性能試驗

3.1 旁路電纜的電氣性能試驗

旁路作業中的電氣連接采用插拔式連接,能夠實現現場便捷的安裝工作，但接頭通流能力低、容易發熱，多次拔插后對接頭產生大量磨損，使配合尺寸發生變化，界面壓強減小，軸向沿面擊穿的概率升高。旁路電纜電氣性能的好壞直接關系著帶電作業人員和設備的安全，對其進行絕緣性能檢查，進而做出是否符合使用條件的判斷，才能保證帶電作業時人身及設備安全。

3.1.1 絕緣電阻試驗

測量旁路電纜的絕緣電阻可以有效檢測旁路電纜絕緣受潮老化方面的缺陷，將歷次試驗值進行比較，以判斷絕緣電阻的參考適用標準。鑒于此項試驗簡單易行，能夠初步判斷旁路電纜的絕緣情況，一般作為常規試驗項目。

3.1.2 介質損耗試驗

介質損耗因數及等值電容是表征電纜絕緣性能的特征參數，取決于電纜的結構及材料參數，包含電纜導體損耗、介質損耗、金屬屏蔽層的損耗。旁路電纜的介質損耗試驗應當按照一定的時間周期進行，以便為其絕緣狀況提供較好的參考。

通過對大量交聯聚乙烯(XLPE)電纜的試驗證實，超低頻試驗效果更好[4]，故對于在現場使用的旁路電纜，建議也采用超低頻的試驗電源。由于介質損耗與所加電壓和頻率有關，因此必須保持電壓和頻率的穩定。通過試驗所測定的介質損耗因數，可以判斷旁路電纜的絕緣老化程度。

3.1.3 工頻耐受電壓試驗

工頻耐受電壓試驗的試驗狀況接近于旁路引流電纜的運行狀況，因此更能反映旁路電纜的絕緣情況，屬于旁路電纜系統使用前必做試驗項目。在進行工頻耐受電壓試驗時，旁路電纜及其接頭應無閃絡、無擊穿。考慮到交流耐壓時電源容量的問題，調頻諧振系統是較好的選擇，不但能滿足旁路電纜的耐壓要求，而且設備輕、可移動性好，適宜現場進行。

3.1.4 局部放電試驗

局部放電試驗是絕緣特性的非破壞性診斷方法，進行局部放電試驗前，電纜應先通過工頻交流耐壓試驗，以免擊穿或閃絡時對測試系統造成損壞。此項試驗應定期進行，以確保旁路電纜絕緣狀況良好。

現場試驗對局部放電的要求與電纜的型號、特性有密切關系，局部放電電源的定位尤其重要。由于GB/T 3048.12-2007《電線電纜電性能試驗方法 第12部分 局部放電試驗》，對于35 kV及以下的電纜的例行試驗，推薦在全屏蔽實驗室內完成。考慮到現場試驗背景噪聲影響，且無法實現全屏蔽效果，可以采用文獻[5]中所提到的基于電磁耦合法的VHF寬頻帶鉗型電流傳感器配合基于阿基米德螺旋天線的UHF傳感器的方法，對旁路電纜絕緣及接頭進行局部放電檢測，之后對在試驗中所提取到的VHF和UHF信號的時域和頻域進行分析，以識別被測電纜絕緣接頭內、外部的局部放電信號。試驗中，這2種傳感器能夠相互配合，進行聯合降噪，從而達到有效抑制寬帶脈沖干擾的目的。

3.1.5 直流耐壓試驗

直流耐壓試驗對于旁路電纜會產生不易中和的空間電荷，不能靈敏地反映旁路電纜中可能存在的絕緣缺陷，還有可能造成進一步損傷，故不建議進行直流耐壓試驗。

3.2 旁路開關的電氣性能試驗

旁路開關是可移動并能快速安裝在導線上的小型開關，旁路作業中用來實現電流的切換。在旁路開關使用時間范圍內，定期對其進行1 min工頻耐壓試驗檢測其電氣性能。同時，旁路開關還能避免導電回路過熱且連接方便、可靠，開關的分合指示標志清楚、明顯。對于旁路開關，無論采用何種方式合閘，合閘以后必須閉鎖，嚴禁在不經操作和不加任何措施情況下出現分閘。此外，旁路開關的防護等級為III級，機械壽命可達1 000次以上。

總之，旁路作業系統中所用工器具及設備的電氣性能和機械性能的好壞，直接關系著作業人員和設備的安全。定期檢驗可依據DL/T 976-2005《帶電作業工具、裝置和設備預防性試驗規程》規定的試驗項目、周期和要求進行，以判斷帶電作業工具、裝置和設備是否符合使用條件，以保證旁路作業時人身及設備安全。

4 旁路電纜系統應用實例

以旁路電纜系統為基礎的旁路作業法更換(檢修)柱上10 kV配電設備特點是保證對用戶的不間斷供電。作業時，經過嚴密的絕緣措施后，加裝旁路電纜和旁路開關，電源側和負荷側均不用停電。滄州供電公司在更換柱上10 kV配電設備項目中不停電更換了柱上開關。

4.1 負荷轉移前的檢查與試驗

4.1.1 旁路電纜絕緣電阻檢測

使用2 500 V兆歐表測量旁路電纜的絕緣電阻，測試結果不小于1 000 MΩ 時合格，能夠滿足旁路作業的要求。

4.1.2 旁路設備狀態檢測

依次檢查旁路電纜的交流耐壓試驗狀況(耐受電壓不低于27 kV)、局部放電情況(≤10 PC)、介質損耗情況、接頭是否正常、旁路開關(額定電壓和電流分別為27 kV、300 A)的分合狀態和接地狀態以及旁路電纜的相位分色狀態是否一致。只有當上述檢查內容全部滿足旁路作業法要求時，才可以投入使用。

4.1.3 旁路設備核相

檢測完旁路設備狀態還需對其各相狀態進行核查，見表1。

表1 旁路設備各相核查內容

4.2 操作過程

利用絕緣斗臂車作為作業平臺，用絕緣遮蔽材料對裸露帶電部分進行絕緣遮蔽。在桿上適當位置安裝絕緣橫擔，以固定旁路電纜。用旁路開關與旁路電纜組成旁路，將柱上開關短接，旁路連接完畢后，用電流表驗證其通流良好，隨后對柱上開關進行更換。待更換工作完成后，恢復原供電回路，斷開旁路開關，拆除旁路和絕緣遮蔽，全部工作結束。

5 結束語

應用旁路電纜以及配套使用的自鎖定快速插拔式中間接頭和終端，可以在現場任意延長或縮短旁路電纜的線路長度，以跨接不同長度的故障線路，使架空線路故障檢修或更換工作能夠在其完全停電的狀態下迅速安全地完成。探索可行的試驗方法和手段，可以對旁路電纜電氣性能是否滿足要求做出判斷，以保證帶電作業人員和設備的安全。但旁路作業工器具及設備等的檢查試驗等方面尚缺少國內統一標準和規范，需要在實踐中摸索總結。

[1] 羅俊華，藍 劍，蘇 勇，等.15 kV柔性旁路電纜的不停電搶修作業技術[J].高電壓技術,2009，35(4)：949-953.

[2] 王明春.10 kV電纜帶電作業旁路系統[J].農村電氣化,2006,(9):20-21.

[3] 史濟康, 曹 家，袁 檢，等.XLPE電力電纜中間接頭復合介質沿面放電研究[J].高電壓技術，2001，27(4)：52-53.

[4] 任 勇,吳 劍.高壓電力電纜超低頻試驗[J].云南電力技術，2005，33(5)：41-43，47.

[5] 韋 斌,李 穎.XLPE電纜絕緣接頭局放在線檢測方法探討[J].高電壓技術,2005,31(10):30-32.

本文責任編輯：丁 力