【關(guān)鍵詞】不停電作業(yè)法；架空線路；檢修；帶電；10kV 配網(wǎng)

引言

電力作為現(xiàn)代社會(huì)的“血液”，其供應(yīng)的穩(wěn)定性和安全性對(duì)于城市的正常運(yùn)行至關(guān)重要。10kV配網(wǎng)作為電力傳輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)，其架空線路的安全運(yùn)行直接關(guān)系到廣大用戶的用電質(zhì)量。因此，對(duì)于10kV配網(wǎng)架空線路的帶電檢修技術(shù)，一直是電力領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。目前，針對(duì)10kV配網(wǎng)架空線路的帶電檢修，主要采用文獻(xiàn)[1]提出的絕緣桿作業(yè)法。該方法利用絕緣桿工具，在帶電體與地之間形成縱向絕緣防護(hù)，從而保障作業(yè)人員在不停電的情況下進(jìn)行檢修工作。[1]然而，盡管絕緣桿作業(yè)法在一定程度上解決了停電檢修帶來(lái)的問(wèn)題，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些不足。首先，現(xiàn)有的絕緣桿操作工具功能單一，且未充分考慮人體工程學(xué)設(shè)計(jì)和助力輔助裝置，導(dǎo)致作業(yè)人員在進(jìn)行線路檢修時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度較大，特別是在狹小空間內(nèi)作業(yè)時(shí)，更容易產(chǎn)生疲勞，影響作業(yè)效率和安全性。其次，對(duì)于配網(wǎng)架空線路施工過(guò)程中的規(guī)格不統(tǒng)一、老舊線路與新建線路混合使用等問(wèn)題，現(xiàn)有的絕緣桿作業(yè)法難以提供有效的解決方案，可能導(dǎo)致在斷、接引線等操作時(shí)安全距離不足，增加觸電風(fēng)險(xiǎn)。因此，針對(duì)現(xiàn)有不停電作業(yè)法存在的問(wèn)題，有必要對(duì)10kV配網(wǎng)架空線路帶電檢修技術(shù)進(jìn)行深入研究，探索更加高效、安全的檢修方法，以滿足城市對(duì)電力供應(yīng)穩(wěn)定性和安全性的要求。

一、基于不停電作業(yè)法的配網(wǎng)電磁暫態(tài)計(jì)算模型建立

在電力系統(tǒng)中，電磁暫態(tài)計(jì)算模型的建立是至關(guān)重要的。這一模型不僅能夠幫助我們深入理解系統(tǒng)在正常運(yùn)行和故障狀態(tài)下的行為，還能為后續(xù)的檢修策略提供理論依據(jù)。在10kV配網(wǎng)中，這種模型的建立尤為復(fù)雜，因?yàn)樗枰紤]到配網(wǎng)的特殊性，如線路的分布、負(fù)載的多樣性以及可能出現(xiàn)的各種故障情況。在配網(wǎng)中，基于不停電作業(yè)法，建立電磁暫態(tài)計(jì)算模型。配網(wǎng)中的電磁暫態(tài)現(xiàn)象通常發(fā)生在設(shè)備投切、故障發(fā)生或清除等時(shí)刻，這些事件會(huì)引起電流、電壓的急劇變化[2]。為了準(zhǔn)確描述這些現(xiàn)象，需要建立合適的數(shù)學(xué)模型。首先確定各個(gè)電路元件模型：

V=IR（1）

V=L（dI/dt）（2）

I=C（dV/dt）（3）

其中，V表示電壓；I表示電流；R表示電阻；L表示電感；C表示電容。根據(jù)上述公式，確定電壓與電流、電感與電流、電容與電壓之間的關(guān)系。對(duì)于包含多個(gè)元件的復(fù)雜電路，可以通過(guò)節(jié)點(diǎn)電壓法建立方程組。假設(shè)有n個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)電壓Vi（i=1，2，L，n），則可以建立n-1個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓方程。電磁暫態(tài)現(xiàn)象通常涉及動(dòng)態(tài)元件（如電感、電容），因此需要考慮其微分特性[3]。將電路元件的方程與節(jié)點(diǎn)電壓方程結(jié)合，可以得到一組描述電磁暫態(tài)的微分方程組。在求解電磁暫態(tài)方程組時(shí)，需要知道初始時(shí)刻的電壓和電流值。這些值可以通過(guò)實(shí)際測(cè)量或系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析得到[4]。在10kV配網(wǎng)的檢修作業(yè)中，實(shí)施不停電作業(yè)旁路技術(shù)時(shí)，為了保障檢修工作的進(jìn)行，通常會(huì)臨時(shí)將主回路切換到旁路系統(tǒng)。這種切換過(guò)程實(shí)際上是從一個(gè)穩(wěn)定的電氣狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，這個(gè)過(guò)渡階段被稱為電磁暫態(tài)過(guò)程[5]。在這一過(guò)程中傳輸線波動(dòng)方程可表示為：

U=Ea+IaRa+Ir（4）

其中，U表示電壓波動(dòng)；Ea表示電樞繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；Ia表示電樞電流；Ra表示電樞繞組電阻；Tr表示電樞電阻壓降。通過(guò)對(duì)配網(wǎng)電磁暫態(tài)計(jì)算模型的建立，將幫助我們得到電壓和電流在配網(wǎng)中的分布和傳播情況，從而評(píng)估電磁暫態(tài)過(guò)程對(duì)配網(wǎng)的影響，為后續(xù)檢修策略提供理論依據(jù)。電磁暫態(tài)計(jì)算模型的建立，不僅有助于我們更好地理解10kV配網(wǎng)的行為特性，還能為檢修工作提供科學(xué)的指導(dǎo)。通過(guò)模擬各種可能的故障情況，我們可以制定出更為合理、有效的檢修策略，從而提高配網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性。

二、10kV配網(wǎng)架空線路運(yùn)行期間受力計(jì)算

在10kV配網(wǎng)架空線路的運(yùn)行期間，受力計(jì)算是確保線路穩(wěn)定運(yùn)行和安全性的重要環(huán)節(jié)。這種計(jì)算通常涉及多個(gè)因素，包括線路自身的物理特性、環(huán)境條件以及負(fù)載情況等。首先，需要考慮的是線路的物理參數(shù)，如線路的材質(zhì)、截面面積、長(zhǎng)度等。這些參數(shù)將直接影響線路的機(jī)械強(qiáng)度和承重能力。其次，環(huán)境條件也是影響線路受力的重要因素。例如，風(fēng)、雪、冰等自然力會(huì)對(duì)線路產(chǎn)生額外的拉力或壓力。特別是在強(qiáng)風(fēng)或惡劣天氣條件下，線路的受力情況會(huì)變得更加復(fù)雜和嚴(yán)峻。此外，負(fù)載情況也是受力計(jì)算中不可忽視的因素。隨著電力需求的增長(zhǎng)，配網(wǎng)線路的負(fù)載也在不斷增加。負(fù)載的增加會(huì)導(dǎo)致線路產(chǎn)生更多的熱量和應(yīng)力，從而影響其穩(wěn)定性和安全性。在進(jìn)行受力計(jì)算時(shí)，通常會(huì)采用一些專門的計(jì)算方法和工具，如有限元分析、結(jié)構(gòu)力學(xué)模型等。這些方法可以更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)和分析線路在各種情況下的受力情況，從而采取相應(yīng)的措施來(lái)確保線路的穩(wěn)定運(yùn)行和安全性。具體而言，假設(shè)線路在水平方向上受到均勻分布的拉力T，那么單位長(zhǎng)度上的拉力（即張力）t可以表示為：

t=T/L（5）

其中，L表示線路總長(zhǎng)度。當(dāng)風(fēng)作用于線路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)附加的拉力。這個(gè)拉力的大小取決于風(fēng)速、風(fēng)向和線路的幾何形狀。通常，可以使用以下公式估算：

Fw=0.613創(chuàng)Cd A創(chuàng)r v2（6）

其中，F(xiàn)w表示風(fēng)壓引起的附加拉力；cd表示阻力系數(shù)（與線路形狀有關(guān)）；A表示線路在垂直于風(fēng)向平面上的投影面積；r表示空氣密度；v表示風(fēng)速。線路自身重量也會(huì)對(duì)線路產(chǎn)生拉力。這個(gè)拉力的大小取決于線路的單位長(zhǎng)度重量和線路的長(zhǎng)度。通常，可以使用以下公式計(jì)算：

Fg=w？L（7）

其中，F(xiàn)g表示線路自重引起的拉力；w表示線路的單位長(zhǎng)度重量。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要根據(jù)具體的線路參數(shù)、環(huán)境條件和負(fù)載情況進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算和分析。此外，為了確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，還需要考慮一些其他因素，如線路的振動(dòng)、溫度變化等。

三、三相不同時(shí)間開(kāi)斷架空導(dǎo)線線路帶電檢修

在探討10kV配網(wǎng)不停電作業(yè)中旁路技術(shù)的運(yùn)用時(shí)，針對(duì)受力問(wèn)題，需要特別關(guān)注線路檔距和弧垂的精準(zhǔn)計(jì)算。線路檔距，具體指的是電線在兩端電桿之間所跨越的實(shí)際距離，它反映了電線的空間布局和支撐結(jié)構(gòu)。而弧垂，則是指電線在自身重力作用下產(chǎn)生的自然下垂現(xiàn)象，這一特性使得配網(wǎng)線路在實(shí)際運(yùn)行中呈現(xiàn)出一種曲線狀態(tài)。因此，準(zhǔn)確計(jì)算并控制這兩個(gè)參數(shù)，對(duì)于確保配網(wǎng)線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。對(duì)應(yīng)的公式為：

y=k？cos h（x/k）k（8）

其中，y表示曲線函數(shù)；k表示參數(shù)，需要根據(jù)其他實(shí)際測(cè)量數(shù)值計(jì)算得出；h表示線路與電桿連接點(diǎn)位置與線路在空中垂落最低點(diǎn)之間的高度差；x表示線路與電桿的初始接觸點(diǎn)橫軸坐標(biāo)。將垂直方向設(shè)置為Y坐標(biāo)向，建立二元直角坐標(biāo)系，在該直角坐標(biāo)系當(dāng)中，將上述公式中的對(duì)應(yīng)關(guān)系代入，將表達(dá)式轉(zhuǎn)化為：

y+H=k？cos h[（x L/2）/k]-k（9）

在該坐標(biāo)系當(dāng)中選擇幾個(gè)點(diǎn)位，坐標(biāo)為（L，0），代入計(jì)算后得到H與k之間的關(guān)系為：

H=k？cos h（L/2k） k（10）

公式中，系數(shù)k值可以通過(guò)上述公式計(jì)算得出，將得到的結(jié)果重新代入上述公式，求出線路曲線方程。在分析了線路長(zhǎng)度、高度參數(shù)與力學(xué)參數(shù)的綜合比對(duì)之后，能夠清晰地了解小旁路電磁暫態(tài)過(guò)程中線路的機(jī)械受力狀況。這一綜合評(píng)估為判斷不停電作業(yè)旁路技術(shù)的應(yīng)用是否安全提供了關(guān)鍵依據(jù)?；谶@一結(jié)果，進(jìn)一步深入考量電氣連接和絕緣性能等方面，以確保整個(gè)作業(yè)過(guò)程的安全性。

四、對(duì)比實(shí)驗(yàn)

通過(guò)上述論述，提出一種全新的帶電檢修技術(shù)，針對(duì)該技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)和可行性進(jìn)行驗(yàn)證。以某10kV配網(wǎng)為例，分別利用本文檢修技術(shù)和文獻(xiàn)[1]基于絕緣桿作業(yè)法的檢修技術(shù)對(duì)該配網(wǎng)架空線路進(jìn)行帶電作業(yè)檢修。該小型發(fā)電廠擁有3臺(tái)參數(shù)相同的發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)發(fā)電機(jī)組的額定電壓為10.5kV，發(fā)電功率為25MW，功率因數(shù)為0.8。三臺(tái)發(fā)電機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，并通過(guò)兩臺(tái)功率為60MW的主變壓器與110kV變電所線路相連。這兩臺(tái)主變壓器的額定電壓為121kV，接地電壓為38.5kV。將損失負(fù)荷作為檢修效果的量化指標(biāo)，分別利用兩種檢修技術(shù)完成對(duì)該10kV配網(wǎng)5條架空線路進(jìn)行帶電檢修，并將檢修過(guò)程中產(chǎn)生的損失負(fù)荷進(jìn)行記錄，得到如表1所示結(jié)果。

從表1中記錄的數(shù)據(jù)可以看出，在應(yīng)用文獻(xiàn)[1]檢修技術(shù)對(duì)A～E架空線路進(jìn)行檢修時(shí)，各線路均需要停電10.0min以上，產(chǎn)生的損失負(fù)荷均高于20.00KW，并且由于線路D停電時(shí)間超過(guò)15.0min，因此產(chǎn)生的損耗負(fù)荷進(jìn)一步增加，超過(guò)30.00KW。而應(yīng)用本文上述提出的檢修技術(shù)，檢修時(shí)不需要進(jìn)行停電操作，可以有效提高架空線路的運(yùn)行效率，同時(shí)，所產(chǎn)生的損失負(fù)荷為線路本身運(yùn)行中環(huán)境因素對(duì)其影響，且每條線路上的損失負(fù)荷量均未超過(guò)0.030KW，不會(huì)影響到10kV配網(wǎng)整體的運(yùn)行。因此，通過(guò)上述得出的結(jié)果可以證明，本文提出的檢修技術(shù)更具實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和可行性。這種帶電檢修技術(shù)不僅避免了長(zhǎng)時(shí)間的停電，減少了對(duì)用戶和電力系統(tǒng)的影響，而且損失負(fù)荷極低，幾乎可以忽略不計(jì)。這意味著，在實(shí)際應(yīng)用中，該技術(shù)能夠確保電力供應(yīng)的連續(xù)性，避免因停電而造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。此外，該技術(shù)還展現(xiàn)了極高的靈活性和效率。由于無(wú)需停電，檢修工作可以在不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下進(jìn)行，大幅縮短了檢修周期，提高了工作效率。同時(shí)，該技術(shù)對(duì)環(huán)境和外部因素的依賴性較小，使得檢修工作更加靈活可控。因此，這種帶電檢修技術(shù)有望在電力行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，為電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行提供有力保障。

結(jié)束語(yǔ)

隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，10kV配網(wǎng)架空線路帶電檢修技術(shù)也在不斷進(jìn)步。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有不停電作業(yè)法的改進(jìn)和創(chuàng)新，提出一種全新的檢修方法，該方法在實(shí)際應(yīng)用中不僅可以提高檢修效率，降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，還可以有效保障作業(yè)過(guò)程中的安全性。未來(lái)，隨著智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合應(yīng)用，10kV配網(wǎng)架空線路帶電檢修技術(shù)將迎來(lái)更加廣闊的發(fā)展空間。可以預(yù)見(jiàn)，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和智能化改造，10kV配網(wǎng)架空線路的帶電檢修將變得更加便捷、高效和安全，為城市的電力供應(yīng)提供更加堅(jiān)實(shí)的保障。同時(shí)，這也將對(duì)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，推動(dòng)電力行業(yè)向著更加綠色、智能和高效的方向邁進(jìn)。

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