10 kV 配電網不停電作業技術探討與應用

焦夏男，吳 錚，韋文強，王國慶，林博勇

（廣州供電局有限公司，廣東 廣州 510145）

0 引言

供電可靠性是反映智能配電網運行水平的重要指標，受到用戶的重點關注。長期以來，傳統配電網建設與檢修導致停電頻發，嚴重影響供電可靠性。不停電作業技術很好地解決了可靠性與停電檢修之間的矛盾，逐漸成為配電網作業發展的新方向［1］。

國內多家電力公司開展了不停電作業的探索工作：國網遼寧省電力公司以絕緣手套和絕緣斗臂車為基礎開展帶電作業，涵蓋了4 大類33 項帶電作業項目［2］；內蒙古電力集團有限責任公司根據其配網架空線路多的特點，重點開展了架空線路不停電作業的方法［3］；云南電網公司制定了基于旁路作業法的帶電更換柱上設備方案，取得了良好的效果［4］；廣西電網公司開展了旁路作業方法在多種配網不停電作業中的應用［5］；國網四川省電力公司、國網湖南省電力公司則從作業設備角度出發，研制性能更為優異的不停電作業設備［6-7］；廣州供電局也較早開展了不停電作業，內容涉及旁路作業、帶電作業、綜合不停電作業等。

盡管不停電作業種類逐漸豐富，但眾多作業方案仍處于探索階段。如何優化作業方案、降低停電指標以及使施工更為簡便是值得探討的問題。針對上述問題，首先探討了常見的不停電作業及方式；其次，以一起開關站改造工程為例，探討了不停電作業方案的制定與實施方法，并對不停電作業方案進行了評價；最后提出了方案的改進之處，具有一定的借鑒意義。

1 不停電作業及方式

配電網是連接主網與負荷的核心環節，其運行情況直接關系到用戶用電質量及供電可靠性。但配電網網架多為放射型線路，N-1 接線方式極少，設備檢修有可能導致全線停電；部分配電網線路雖以環網方式運行，線路檢修時，非檢修段可正常運行，但檢修段線路仍須停電。采用不停電作業技術可有效解決當前配電網設備檢修和供電之間的矛盾，使供電可靠性大為提升。

按照工作形式的不同，不停電作業可分為帶電作業、旁路電纜作業和綜合不停電作業等［8］。帶電作業方式包含絕緣桿作業法、絕緣手套作業法、絕緣斗臂車作業法等；旁路電纜作業是在被檢修或搶修的線路旁并聯運行的一套旁路系統，通過將負荷轉移到旁路系統中，使被檢修區域與運行線路隔離；綜合不停電作業則是在帶電作業、旁路電纜作業方法的基礎上，結合中低壓發電車、負荷轉移車、EPS 應急電源等技術，針對前兩種不停電作業方法無法實施的場景，構建配電網不停電作業，從而擴展不停電作業范圍，提升用戶供電可靠性。上述作業對象涵蓋了架空線路與電纜等多種線路作業。

按照作業對象的不同，作業項目從傳統的修補導線、帶電接入電網、更換絕緣子與橫擔和更換避雷器，到更為復雜的更換柱上變壓器、檢修架空線路、檢修電纜線路、檢修環網柜以及臨時取電給環網箱、移動箱式變壓器等項目，作業范圍十分廣泛［9］。

當前不停電作業內容越來越豐富，基本包含了配電網檢修的所有項目。隨著智能配電網建設的大力發展，針對不同網架結構選擇合適的作業方式，構建簡便、可靠性高和經濟效益好的作業方案將成為新的趨勢。

2 不停電作業施工方案制定

2.1 系統接線

某10 kV 開關站位于山村F3 線路上，由1 條母線、5 臺開關柜組成，該開關站電氣接線如圖1 所示。開關站內，600 開關與一條聯絡電纜連接，構成環網，600 開關常開；604 開關與605 開關負責后段兩臺變壓器供電；606 開關與后段的架空線相連，負責該架空線上8 臺變壓器的供電；607 開關與上級配電站出線電纜相連，該線路為該開關站電源進線。

圖1 廣紅軟木廠開關房電氣接線

該開關站內設備不齊全，沒有站用變壓器和配電自動化終端，從而無法對站內設備進行遠程操作。為保證該開關站滿足自動化要求，計劃對該開關站內1 母線退出運行并進行相關工程建設工作。

2.2 作業方案的設計

若采用傳統的計劃停電作業方法，將導致與開關站相連的10 臺變壓器長時間停電；而采用應急發電車或EPS 應急電源車為負荷供電，不僅存在需要車輛多的問題，還會使經濟效益進一步下降。為保證供電可靠性及減少經濟損失，在計及站內設備的接線方式后，運維人員采用架空線路與電纜混合的不停電作業方案，構建旁路供電系統，以保證供電指標。不停電作業方案的電氣接線如圖2 所示。

圖2 不停電作業方案電氣接線

具體方案如下：

1）在站內放置兩臺共母線的臨時旁路開關柜，開關編號分別為621 和622；

2）將600 開關相連的聯絡電纜引出并作為旁路電源接入621 旁路開關；

3）從622 開關引出柔性電纜并與架空線10-1號電桿進行帶電連接，形成旁路供電線路；

4）斷開606 開關與上級電源，并合上621 和622開關，實現旁路供電，后段負荷恢復供電；

5）在電房內進行施工，施工完畢后，按照相反的作業順序拆除旁路供電系統，并恢復原方式運行。

2.3 作業過程

作業前，除了準備傳統的作業工具外，旁路作業施工還需要絕緣斗臂車、旁路柔性電纜、絕緣橫擔支架、旁路開關柜、絕緣遮蔽、絕緣電阻表、鉗形電流表、核相儀、萬用表、溫濕度計和風速計等。作業分兩個階段。

第1 階段為旁路系統的搭建與運行，具體作業步驟如下所述。

1）判斷現場天氣、濕度以及風速是否滿足工作要求，若遇下雨、濕度高或風速大等情況，不宜開展不停電作業。

2）在該開關站放置兩臺通過相關試驗的旁路開關柜。

3）將原有聯絡電纜退出運行，并將聯絡電纜作為旁路電源引入621 開關；將旁路柔性電纜接入622 開關；核對旁路系統相序是否正確；使用絕緣電阻表檢測旁路系統絕緣電阻是否滿足要求。

4）做好防護后，人員通過絕緣斗臂車升至10 號電桿附近，將旁路柔性電纜固定在絕緣橫擔支架上，并核對旁路系統與架空線相序；若相序正確，則將旁路柔性電纜帶電接入架空線10 號電桿的負荷側架空線路，形成旁路供電線路。

5）進行旁路送電。先斷開10 號電桿負荷開關及兩側隔離開關，再由旁路系統實現旁路供電；利用鉗形電流表測量柔性電纜中的電流，判斷電流是否在安全范圍內。旁路系統正常工作后，可進行后續施工。

第2 階段為開關站內施工與運行方式恢復，具體作業步驟如下所述。

1）在該開關房進行加裝開關柜、站用變壓器和自動化三遙系統工程。

2）電房內部施工結束，按照相反的操作順序恢復線路原方式運行。

2.4 可靠性指標計算

可靠性與經濟性是衡量不停電作業質量的重要指標，以下通過計算停電時間、多供應電量和回收電費等指標，對不停電作業方法進行經濟評價。

在停電時間方面，傳統方案中，10 臺變壓器每臺均需停電8 h，停電時戶數共計為80；采用不停電作業方案后，架空線10 號電桿后段的8 臺變壓器，

每臺只需停電0.5 h 以進行旁路系統的投入與退出，604、605 開關后段的2 臺變壓器，每臺仍需停電8 h，總計停電時戶數為20。

在電量和電費方面，選取施工當月10 臺變壓器的平均負荷水平計算經濟效益，并將10 臺變壓器按照符合性質分為民用負荷和工業用負荷分別計算停電費用。傳統停電與旁路作業的停電指標與經濟比較見表1。

表1 傳統法與旁路法作業的經濟比較

由表1 可知，旁路法停電耗時僅為傳統法的25%；旁路法停電少供應電量為傳統法的15%左右，對應的停電電費為傳統法的20%，表明旁路作業法可大幅提高配網的供電可靠性且具有良好的經濟效益。綜上，對于具備配網旁路作業條件的地區與工程，應大力推廣旁路作業。

2.5 方案改進與優化

盡管本次不停電施工作業大大縮減了用戶的停電時間，提高了供電可靠性，但仍然存在改進之處，以進一步提高相關指標。

本方案中，先斷開架空線10 號電桿負荷開關及兩側隔離開關，再合上旁路開關柜622 開關，實現架空線10 號電桿后段負荷供電，這樣必然導致轉電時存在短時停電問題。考慮到10 kV 山村F3 和聯絡線路均從同一變電站出線，運行參數基本一致，若先合上旁路開關柜622 開關再斷開架空線10 號電桿負荷開關及兩側的隔離開關，可實現架空線10 號電桿后段負荷不間斷供電。

此外，方案中仍有2 臺變壓器在施工時未進行供電，停電小時戶數仍有降低空間。如果通過2 臺低壓發電車分別對2 臺變壓器進行供電從而構建綜合不停電作業，不僅占地較少，還可進一步降低停電指標。

在考慮了上述措施后，以發電車接入與退出系統共0.5 h 計，傳統作業、旁路作業與改進的旁路作業的相關指標計算結果見表2。

表2 幾種作業方法的指標比較

由表2 可知，采用改進的旁路作業法，將進一步提升供電可靠性，經濟效益上的提升也極為明顯，停電電費不到傳統法停電電費的1%。

值得注意的是，因方案中涉及電網合環運行，應在合環前核對兩條線路的相序并計算合環時的潮流分布，從而判斷電網是否會存在潛在故障并確定旁路電纜的截面積，防止合環瞬間的沖擊電流超出旁路電纜的承載能力。

3 結語

不停電作業逐漸成為配電網檢修、施工的新方向。在探討不停電作業內容與方式的基礎上，結合實際工程案例，分析了不停電作業方案的制定方法和評價方法，并對作業方案的優化進行了探究。在方案實施中，應嚴格執行安全規程，如正確倒閘操作、旁路系統絕緣檢測、相序核對等，并做好安全措施與防護遮蔽等，全面消除施工中可能的危險點。

盡管不停電作業可以有效解決傳統方法造成供電可靠性下降的問題，但不停電作業仍處于探索階段，如何降低停電小時戶數、簡化流程、縮短施工周期和降低施工費用，仍是值得探討的問題。下一步將進針對不同電網結構、施工工程以及現場設備情況而構建合理的不停電作業方式，進一步降低工程費用，提高經濟效益。