胡皓楠

（國網(wǎng)天津市電力公司寧河供電分公司）

0 引言

搞好基礎(chǔ)建設(shè)，不斷提高人民群眾的生活質(zhì)量是長期發(fā)展目標。時至今日，我國已經(jīng)在諸多方面取得了舉世矚目的偉大成就。如現(xiàn)代生活不可或缺的重要二次能源——電能，可以經(jīng)由“四通八達”的配電網(wǎng)供給千家萬戶。取得此種成就固然令人欣喜，但相關(guān)問題也隨之產(chǎn)生。比如配電網(wǎng)線路、設(shè)備由于長時間暴露在自然環(huán)境中，難免出現(xiàn)故障。傳統(tǒng)檢修配網(wǎng)時，需要將作業(yè)段線路斷開供電，從而影響用戶的正常用電。為解決這一問題，不停電作業(yè)旁路技術(shù)應(yīng)運而生，值得重點分析。

1 10k V配網(wǎng)旁路電纜投入運行后架空導(dǎo)線無斷線器情況下的帶電檢修作業(yè)

1.1 配網(wǎng)電磁暫態(tài)計算模型的構(gòu)成要素

在10kV配網(wǎng)檢修作業(yè)中運用不停電作業(yè)旁路技術(shù)時，由于會臨時將主回路切換到旁路，這兩條回路代表兩個穩(wěn)態(tài)，故轉(zhuǎn)化過程必然會出現(xiàn)“一個穩(wěn)態(tài)到另一個穩(wěn)態(tài)”的過渡期，此即為電磁暫態(tài)［1］。該電磁暫態(tài)過程的性質(zhì)及其對10kV配網(wǎng)造成的影響取決于配網(wǎng)線路中的電阻、電容、電感等參數(shù)，且過程中電壓及電流的變化并不具有周期性。在計算電磁暫態(tài)相關(guān)的各項參數(shù)之前，應(yīng)當(dāng)搭建專用的計算模型。以某小型發(fā)電廠為例，該電廠共有3臺參數(shù)相同的發(fā)電機組，額定電壓均為10.5kV，發(fā)電功率及功率因數(shù)分別為25MW 和0.8。三臺發(fā)電機組并聯(lián)，與110kV變電所線路之間通過2臺功率為60MW 的主變壓器連接。上述2臺主變壓器的額定電壓為121kV，接地電壓為38.5kV。

該小型發(fā)電廠與110kV變電所之間的線路為常規(guī)10kV架空線路，由JKLYJ-70鋁芯絕緣架空導(dǎo)線制成，總長度達到5km。線路具體布設(shè)呈現(xiàn)出典型的三角方式（三相導(dǎo)線、中相導(dǎo)線為三角形頂角，兩邊相導(dǎo)線為三角形兩個邊角），且該5km線路長度區(qū)段在野外自然環(huán)境下所處的高度均至少達到8m（為達到這一目標，要求沿線架設(shè)的電桿、電塔的高度至少需要達到10m）。其他相關(guān)參數(shù)如下：兩邊相導(dǎo)線與地面之間的距離最小為8m，中相導(dǎo)線距地高度達到8.8m以上；兩邊相導(dǎo)線在輸配電沿線方向全程保持平行的關(guān)系，間距為2.0m，各自與中相導(dǎo)線之間的距離為1.20m。實際測量結(jié)果顯示，導(dǎo)線檔距具體值為120m，5km配網(wǎng)線路架設(shè)環(huán)境內(nèi)的土壤電阻率為100Ω·m。

1.2 針對三相不同時間開斷架空導(dǎo)線線路的相關(guān)分析

1.2.1 一側(cè)架空導(dǎo)線線路開斷

10kV配電網(wǎng)三相輸配電線路處于不同期開斷狀態(tài)時，一側(cè)架空導(dǎo)線線路雖然總體處于開斷負荷電流的狀態(tài)，但由于旁路技術(shù)的運用，導(dǎo)致架空導(dǎo)線線路的負荷電流實際上會被旁路電纜分擔(dān)一部分。受此影響，因斷路器設(shè)備執(zhí)行相關(guān)功能后所引起的過電壓、過電流相關(guān)數(shù)值均處于較低水平，實際上幾乎不會對配電網(wǎng)正常運行造成影響，故無需考慮相關(guān)參數(shù)。

圍繞上述10kV輸配電線路三相不同期開斷一側(cè)架空導(dǎo)線線路計算的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果如下（如果按照架空線路呈三角形分布情況，將位于三角形定點區(qū)域的一相線路表示為X相，將兩個底角相線路分別表示為Y相、Z相）：

（1）X相線路處于開斷狀態(tài)時，三相線路均處于帶電狀態(tài)。其中，X相的架空導(dǎo)線過電壓倍數(shù)、旁路電纜過電壓倍數(shù)均為0.95，架空導(dǎo)線暫態(tài)電流峰值以及旁路電纜暫態(tài)電流峰值分別為76.018A 和38.995A；Y相線路的架空導(dǎo)線過電壓倍數(shù)以及旁路電纜過電壓倍數(shù)均為0.96，架空導(dǎo)線暫態(tài)電流峰值及旁路電纜暫態(tài)電流峰值分別為45.864A 和33.315A；Z相線路的架空導(dǎo)線過電壓倍數(shù)以及旁路電纜過電壓倍數(shù)與Y相線路完全一致，均為0.96，架空導(dǎo)線暫態(tài)電流峰值及旁路電纜暫態(tài)電流峰值與Y相線路存在差異，分別為51.964A和38.543A。

（2）Y相線路處于開斷狀態(tài)時，三相線路的帶電狀態(tài)是X相不帶電，Y相及Z相帶電。此時X相的架空導(dǎo)線過電壓倍數(shù)、旁路電纜過電壓倍數(shù)與X相線路處于開斷狀態(tài)時完全相同，架空導(dǎo)線暫態(tài)電流峰值略微增加（從76.018A增加至76.045A），旁路電纜暫態(tài)電流峰值歸零；Y相線路的架空導(dǎo)線過電壓倍數(shù)以及旁路電纜過電壓倍數(shù)均為0.98，架空導(dǎo)線暫態(tài)電流峰值及旁路電纜暫態(tài)電流峰值分別為45.885A和31.984A；Z相線路的架空導(dǎo)線過電壓倍數(shù)以及旁路電纜過電壓倍數(shù)與Y相線路完全一致，均為0.98，架空導(dǎo)線暫態(tài)電流峰值及旁路電纜暫態(tài)電流峰值與Y相線路存在差異，分別為66.441A和33.045A。

（3）Z相線路處于開斷狀態(tài)時，三相線路的帶電狀態(tài)是X相、Y相不帶電，Z相帶電。此時X相的架空導(dǎo)線過電壓倍數(shù)、旁路電纜過電壓倍數(shù)提升至0.96，架空導(dǎo)線暫態(tài)電流峰值相較于（2）進一步略微增加，旁路電纜暫態(tài)電流峰值同樣歸零。Y相、Z相線路的架空導(dǎo)線過電壓倍數(shù)、旁路電纜過電壓倍數(shù)均為0.98，三相架空導(dǎo)線暫態(tài)電流峰值完全相同，均為76.025A。Y相旁路電纜暫態(tài)電流峰值歸零，Z相則降低至9.135A。

1.2.2 另一側(cè)架空導(dǎo)線線路開斷

退出當(dāng)前運行的架空導(dǎo)線線路后，該線路便進入了空載運行狀態(tài)，可將這一線路視為電容性負載。在這種情況下，應(yīng)對空載情況下的過電壓情況給予特別關(guān)注。一般來說，如果在輸配電線路1km長度范圍內(nèi)開展不停電檢修作業(yè)，使用斷線器進行線路開斷作業(yè)時，出現(xiàn)電弧重燃現(xiàn)象的概率微乎其微，此時的X、Y、Z三相參數(shù)仿真結(jié)果見表。

表 三相不同時間針對另一側(cè)架空導(dǎo)線線路開斷下的仿真參數(shù)

2 10k V配網(wǎng)不停電作業(yè)旁路技術(shù)運用期間的受力相關(guān)分析

在10kV配網(wǎng)不停電作業(yè)旁路技術(shù)運用期間，圍繞受力相關(guān)問題進行重點考慮時，應(yīng)對線路檔距和弧垂進行計算。其中，前者是指電線掛接在兩端電桿之間的間距，后者是指電線受自身重力影響而出現(xiàn)的自然下垂高度［2］。由此造成配網(wǎng)線路實際上處于曲線狀態(tài)。對應(yīng)的計算公式如下：

式中，k為參數(shù)，需要根據(jù)其他實測值計算得出。

如果將線路與電桿連接點位置與線路在空中垂落最低點之間的高度差設(shè)置為H，并從二維平面視角切入，可以將線路與電桿的初始接觸點設(shè)置為原點，以延伸方向設(shè)置為X坐標向，以垂直向上方向設(shè)置為Y坐標向，建立二元直角坐標系，那么線路空中垂落最低點G的坐標便是（L／2，－H），其中L表示線路與兩個電桿接觸點之間的水平長度，即檔距。以直角坐標系中的對應(yīng)關(guān)系代入公式（1）后，表達式會轉(zhuǎn)化為：

在坐標系中選取幾個點位（如線路與電桿接觸點，坐標為（L，0）），代入計算后可得到H與k之間的關(guān)系：

系數(shù)k值可經(jīng)由上述公式計算而出，之后重新代入公式（1）、（2）后，可以求得線路曲線方程。

根據(jù)上述計算過程，將線路長度、高度參數(shù)與力學(xué)參數(shù)進行綜合比對分析，可以確定小旁路電磁暫態(tài)過程中的線路機械受力情況［3］，最終確定不停電作業(yè)旁路技術(shù)的應(yīng)用是否具有安全性。以此作為根據(jù)，對電氣連接、絕緣性能等進行深度考量，可確保作業(yè)的安全性。

3 結(jié)束語

總體來看，配網(wǎng)不停電作業(yè)即為在不中斷供電的情況下完成對配網(wǎng)設(shè)備、線路的檢修。旁路作業(yè)是一種常見的方式，其本質(zhì)是并聯(lián)一個通電通道。旁路與主回路的功能并不完全相同，只是在有特殊需要時，充當(dāng)臨時供電線路，既不會影響檢修作業(yè)，又不會導(dǎo)致負載正常運行中斷。但若要確保該項技術(shù)運用時的安全性及效率，應(yīng)當(dāng)重點對電磁暫態(tài)、三相不同時間開斷、關(guān)合架空導(dǎo)線、過電壓等情況下的相關(guān)參數(shù)進行詳細計算分析，最終達到安全、高效作業(yè)的目的。