高原10kV配電網電纜線路帶電作業開斷空載線路試驗研究

吳炳衛，趙 磊，董 俊，鄧 華，陳義忠

（1. 昆明高海拔電器檢測有限公司，昆明 650221； 2. 云南電網公司帶電作業分公司，昆明 650041）

高原10kV配電網電纜線路帶電作業開斷空載線路試驗研究

吳炳衛1，趙 磊1，董 俊1，鄧 華2，陳義忠2

（1. 昆明高海拔電器檢測有限公司，昆明 650221； 2. 云南電網公司帶電作業分公司，昆明 650041）

在配電網帶電作業接上和斷開空載電纜線路時，產生的電弧會危及人身和財產安全。研究試驗通過模擬人工帶電操作空載電纜線路時的速度，斷開距離和容性電流，找到在不同條件下帶電斷開空載電纜線路的電弧自然熄滅值。

帶電作業；空載電纜線路；電弧；容性電流

引言

目前，10kV配電線路帶電作業已經在電網公司普遍實施，作業方式也有多種，如更換絕緣子、斷、接引線、更換跌落保險或避雷器、帶負荷加裝分斷開關、負荷刀閘等。帶電斷、接空載電纜線路作業過程中，由于空載電纜線路上仍帶有高電壓，線路上有一定的電容電流，空載線路越長，電容量越大，電容電流也越大，當帶電操作空載電纜線路時，將會產生電弧，危及人身安全，加上高原地區氣候環境條件的特殊性，電弧的熄滅較普通海拔地區更困難。因此，在2000m高原環境條件下對帶電操作空載電纜線路進行試驗研究很有意義。

1 試驗研究路線

1.1 配電網帶電作業過程中人工操作斷開空載電力電纜線路情況的實現

切斷空載電力電纜線路時，其過程與隔離開關帶電切除空載線路時滅弧過程類似，在電弧試驗研究中選取10kV隔離開關來模擬帶電作業人工操作斷開空載電纜線路的過程。

1.2 配電網帶電作業過程中人工操作切斷空載電力電纜線路操作速度的實現

切斷空載電力電纜線路時，不同的作業人員在作業過程中的操作速度存在差異。為了能更好地控制研究對象的斷開速度，在項目中，通過可編程控制系統和變頻系統雙控制，來保證模擬實驗過程中隔離開關斷開速度的可靠性和準確性。

1.3 配電網帶電作業過程中人工操作切斷空載線路時不同電容電流情況的實現

切斷空載電力電纜線路時，由于所切斷線路的長度不同、截面與結構方式不一，線路電容量也不相同，由此產生的電容電流也不同，項目將利用電力電容器來模擬帶電作業情況下的幾種典型電容電流情況，實現研究目的。

2 試驗實施方案

結合研究的目的和實現目的的方法，在充分與各方研究討論的基礎上，確立了完成的模擬實驗研究系統，試驗主電路圖如圖1所示。

2.1 隔離開關斷開斷口距離的確定

斷口距離對于電弧的熄滅影響很大，其選取研究值非常重要。實際帶電操作作業過程中的斷開距離對于研究有著重要的指導作用，結合初步調試的試驗情況，項目研究初步定在隔離開關斷開最小距離為100mm、150mm、200mm三種情況下進行試驗研究。

2.2 斷開速度的控制

由于每個操作電工的技術熟練度有差異，人工操作斷開空載電纜的速度差異也較大。研究試驗中將隔離開關斷開速度確定為有代表性的為0.8m/s，其實現過程是通過三相異步減速電機帶動隔離開關斷開，通過接通時間和電源頻率的調整來控制斷開速度和斷開距離。

2.3 不同空載電纜電容電流的實現，通過不同容量電力電容器的多種組合方式來實現。

3 試驗研究內容

1）通過模擬10kV電力電纜線路空載運行時，在典型容性電流0.5A～10A范圍內，采用隔離開關分閘，在固定開距情況下，以一定速度斷開隔離開關，記錄斷口起弧至滅弧過程，來模擬帶電引線作業。

圖1 試驗主電路圖

2）在固定速度0.8m/s條件下，對不同斷開距離和不同電容電流的組合進行分閘試驗，在每種電流值下進行多次試驗，確定同一斷開距離工況下能自然熄滅電弧的電流值。

4 測試結果

4.1 觸頭開距202mm條件下的試驗數據匯總（見表1）

在固定開距202mm條件下，允許帶電作業分斷空載線路容性電流最大安全值應小于等于3.7A。

4.2 觸頭開距152mm條件下的試驗數據匯總（見表2）

在固定開距152mm條件下，允許帶電作業分斷空載線路容性電流最大安全值應小于等于3.2A。

4.3 觸頭開距102mm條件下的試驗數據匯總（見表3）

在固定開距102mm條件下，電流1.5A條件下，連續不能滅弧，繼續降低電流至0.8A，弧光也較大。

表1 觸頭開距202mm條件下的試驗數據

表2 觸頭開距152mm條件下的試驗數據

表3 觸頭開距102mm條件下的試驗數據

5 分析總結

上述試驗結果表明：

1）在固定的斷開速度下，相同的觸頭開距下，空載電纜線路的電容電流的幅值大小對電弧的熄滅影響很大；

2）在固定的斷開速度下，不同的觸頭開距下，電弧自然熄滅的電容電流值隨著斷開距離的減小而降低；

3）在固定的斷開速度下，相同的觸頭開距下，電容電流越大，電弧的長度拉得越長，響聲也越大。

這是試驗過程中拍到的一張電弧燃燒圖（見圖2），可以看到，弧光很強烈耀眼，電弧在觸頭間燃燒并在在動觸頭上端向上擴散，同時在觸頭分開至電弧熄滅的過程中，線路上的試驗電壓值變化不大，而回路電流幅值變化非常大并且伴隨著高頻的震蕩，如圖3所示。

圖2 電弧燃燒圖

圖3 試驗中電弧試驗電壓值與回路電流幅值變化

從圖3還可以看出，當容性電流剛被切斷時，電流由短暫過零的消失跳躍至正常電流幅值的1倍還多，并發生高頻震蕩，期間發生電流過零瞬間電弧熄滅，觸頭重燃后又出現電流幅值高頻震蕩的情況。在燃弧后期，隨著觸頭開距的拉大，斷口間電場強度降低，電弧被拉長，電弧冷卻加快，在電流過零時自然熄滅。

6 建議

1）在日常的10kV配電網帶電作業斷、接引流線時，一定要仔細確認，切不可帶負荷斷引流線。帶電斷開空載電纜線路作業時，應結合高原地區工作特殊氣候條件，綜合考慮安全余量。在給定的電容電流條件下，斷開空載長電纜線路時，要降低燃弧時間，可采取加快斷開速度、拉大開距等方法。

2）高原環境條件下，空氣介電強度、冷卻效應以及弧隙空氣介質恢復強度低，以自由空氣為滅弧介質的開關電器滅弧能力降低。因此，應在不同海拔條件下進行帶電作業斷開空載電力電纜線路的理論和試驗研究。

[1] GB/T 18857-2008, 配電線路帶電作業技術導則[S].

[2] GB/T 20626.1-2006,特殊環境條件 高壓電工電子產品 第1部分：通用技術要求[S].

[3] 尚振球,郭文元.高壓電器[M].西安:西安交通大學出版社,1992.

[4] 國家電力監管委員會 電力業務資質管理中心編寫組.電工進網作業許可考試參考教材 高壓理論部分[M]. 北京：中國財政經濟出版社, 2006.

吳炳衛，男，云南昆明人，高級工程師，主要從事電工產品高原環境適應性研究、試驗驗證工作。

Plateau 10kV Distribution Network Cable Line Live Working Breaking No Load Line Test Research

WU Bing-wei1, ZHAO Lei1, DONG Jun1, DENG Hua2,CHEN Yi-zhong2
（1. Kunming High Altitude Electrical Detection Co., Ltd., Kunming 650221; 2.Yunnan Power Grid Corporation Live Working Branch, Kunming 650041）

The electrified operation of the no-load cable lines will produce arc; and it will endanger the personal safety. Through simulating the speed when artificial hot-line working under no load cable line, it breaks distance and capacity current. Through this research, the natural arc extinguishing values of live working breaking no load cable line in different conditions is found.

live working; no load cable line; arc; capacitive current

TM7

B

1004-7204（2015）01-0012-03