10kV配網(wǎng)旁路柔性電纜過(guò)街防護(hù)裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用

國(guó)網(wǎng)福州供電公司 郭榮昌 黃 強(qiáng) 黃 勇 羅盛雄 沈源緣

配電系統(tǒng)是指供電企業(yè)把能源傳送并供給到使用者端的最終環(huán)節(jié)，其工作狀況也能夠從一側(cè)體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的蓬勃發(fā)展效率，而供電系統(tǒng)的優(yōu)良好壞關(guān)系著如何將優(yōu)質(zhì)的電能源持續(xù)地供給過(guò)去[1]，因此供電系統(tǒng)安全可靠也早已變成了評(píng)價(jià)某個(gè)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)蓬勃發(fā)展水平程度的主要標(biāo)準(zhǔn)之一[2]。

近年來(lái)，由于國(guó)內(nèi)帶電作業(yè)加工器具、建筑材料的迅速發(fā)展，加之基層工程作業(yè)項(xiàng)目管理范疇的擴(kuò)大，將配電系統(tǒng)帶電作業(yè)技能視為獨(dú)特的檢測(cè)方法和手段，已日益起到了保障配電設(shè)施的安全平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)、增加供電效益乃至改善使用電能品質(zhì)的重要功能，并逐漸向始終保持電能作業(yè)科技發(fā)展，即通過(guò)靈活運(yùn)用帶電作業(yè)技能的方法和大電流裝置，以保證所有使用的不間斷電能，對(duì)帶負(fù)載開(kāi)展施工、檢測(cè)等工程作業(yè)[3]。

1 10kV配網(wǎng)旁路作業(yè)概述

目前配電網(wǎng)帶電工程作業(yè)大多是在不帶負(fù)載的狀況下進(jìn)行，無(wú)法達(dá)到對(duì)使用者不間斷供電的條件。所以，經(jīng)過(guò)進(jìn)行配電網(wǎng)的繞行道路帶電工程連續(xù)作業(yè)，就可及時(shí)處理問(wèn)題，從而縮短了使用者斷電次數(shù)和持續(xù)時(shí)間，從而改善了設(shè)施質(zhì)量與供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，達(dá)到向使用者連續(xù)供電，增加了經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益等[4]。大電流工程連續(xù)作業(yè)法是指運(yùn)用繞行道路電纜、旁路開(kāi)關(guān)等繞行道路引流裝置，將需要中斷的工作裝置(如線路、開(kāi)關(guān)等)引起大電流并對(duì)其加以檢測(cè)或改變狀態(tài)，以確保對(duì)使用者連續(xù)供電的工程連續(xù)作業(yè)方法[5]。

這種方式在城市帶電作業(yè)過(guò)程中不要求切斷裝置所帶負(fù)載，而可保持對(duì)城市供電的連續(xù)供電，使配電系統(tǒng)線路與裝置之間的連續(xù)作業(yè)在成本、產(chǎn)品質(zhì)量和效率上都大大地提高了，并增加供電安全性。大電流作業(yè)法采用了可靠設(shè)備安全地通斷和轉(zhuǎn)換向負(fù)載輸送電流的方法來(lái)進(jìn)行裝置的大修或更新，其主要技術(shù)關(guān)鍵是繞行道路電纜系統(tǒng)，而繞行道路電纜系統(tǒng)的安全可靠性又對(duì)大電流作業(yè)法能否順利進(jìn)行有著關(guān)鍵性影響。

旁路線纜管理系統(tǒng)即是根據(jù)支持的受供電用戶數(shù)量、臨時(shí)用電距離，通過(guò)接入快速T字形連接器和直通接口，在現(xiàn)場(chǎng)可以有效減少繞行道路電力的線纜總長(zhǎng)度，以達(dá)到跨接該線故障段，從而建立臨時(shí)繞行道路管理系統(tǒng)（圖1）。

圖1 旁路電纜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

旁路電纜控制系統(tǒng)中，高速插拔型中央連接和高速終端用戶都是電纜絕緣的較脆弱環(huán)節(jié)，出現(xiàn)執(zhí)行故障問(wèn)題的幾率遠(yuǎn)超過(guò)線纜本身執(zhí)行故障問(wèn)題幾率，所以高速型中央連接和高速終端用戶的安全性直接確定著整個(gè)繞行道路線纜控制系統(tǒng)的安全性，而其安全性則確定于環(huán)境溫升和電場(chǎng)應(yīng)力。通過(guò)電場(chǎng)應(yīng)力調(diào)節(jié)錐設(shè)計(jì)技術(shù)，能夠均勻調(diào)整介質(zhì)表面內(nèi)部之間的電場(chǎng)分布，應(yīng)力強(qiáng)度錐幾何形式與長(zhǎng)度也可利用電場(chǎng)分布的計(jì)算結(jié)果定義。高速插拔型中間接頭一般使用經(jīng)典的固態(tài)或復(fù)合介質(zhì)絕緣結(jié)構(gòu)，絕緣界面沿面釋能壓力主要與界面壓力和內(nèi)在界面狀態(tài)有關(guān)，外部通常使用高彈性有機(jī)硅橡膠絕緣體，彈性變形套XLPE絕緣體表面，為其內(nèi)在的界面狀態(tài)提供了捏合力。

因?yàn)榻宦?lián)聚乙烯具備優(yōu)異的柔韌力和耐熱性還有較大的機(jī)械設(shè)備硬度，并且具備抗酸堿、耐油等物理化學(xué)特性，因此繞行道路的線纜通常選擇交聯(lián)聚乙烯作電纜絕緣層材質(zhì)；其線芯則選用了銅絞線導(dǎo)體材料，由于其內(nèi)部帶有零點(diǎn)五導(dǎo)電層屏蔽環(huán)繞，在有效地滿足用戶產(chǎn)生電壓應(yīng)力的時(shí)候，還能較好地提高絕緣強(qiáng)度和應(yīng)用年限，并且還能反復(fù)數(shù)次鋪設(shè)和收放應(yīng)用，因此繞行道路的線纜系統(tǒng)除了做好電特性檢測(cè)工作之外，還必須對(duì)其動(dòng)、熱穩(wěn)定性等方面加以檢查，以確保安全并平穩(wěn)運(yùn)營(yíng)。

2 電纜過(guò)街防護(hù)裝置設(shè)計(jì)方案

旁路電纜架空敷設(shè)裝置選擇液壓履帶車作為載重底盤(pán)，并配備液壓支腿。底盤(pán)的穩(wěn)定性和可靠性完全能夠滿足10kV配電網(wǎng)旁路運(yùn)行架空砌體的負(fù)荷要求。

旁路過(guò)街液壓履帶車?yán)米陨黼姵刈鳛槟茉?，引?dǎo)履帶各部件實(shí)現(xiàn)履帶底盤(pán)、液壓延伸支架、支撐桿翻轉(zhuǎn)和提升的操作。使用時(shí)，控制履帶底盤(pán)移動(dòng)到工作位置，并展開(kāi)液壓出口，將旁路電纜連接到水平十字伸縮桿上，然后轉(zhuǎn)動(dòng)并提升承載桿，將旁通電纜提升到一定高度，以免妨礙道路的正常通行。旁路電纜的架空鋪設(shè)裝置需要兩個(gè)履帶車和結(jié)構(gòu)部件作為一組，可一起使用（圖2）。

圖2 履帶車及結(jié)構(gòu)件

履帶支腿為蛙式液壓支腿，由挖掘機(jī)油缸、挖掘機(jī)轉(zhuǎn)臂和伸縮套筒組成?？筛鶕?jù)當(dāng)前情況進(jìn)行調(diào)整伸開(kāi)的距離。使用時(shí)，車體重量由支腿承擔(dān)，每臺(tái)挖掘機(jī)靜載荷1t。如果底盤(pán)在地面上使用，則在使用前必須將支腳下面墊上枕木。

提升操縱桿和提升操縱桿安裝在機(jī)箱頂部。其主要任務(wù)是將旁通電纜提升到道路上方。電纜必須至少高出地面6米，然后兩個(gè)定位爪頂部的提升桿必須同步提升。升降架頂部裝有自動(dòng)伸縮桿。將兩車的自動(dòng)伸縮桿伸出完成連接，連接的伸縮桿長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為6～12m設(shè)置范圍。膨脹長(zhǎng)度可根據(jù)不同提升過(guò)程的旁路維護(hù)進(jìn)行調(diào)整。

球形連接設(shè)計(jì)可滿足升降桿不同步升降的弊端，該設(shè)備還設(shè)計(jì)了有限高度警告功能。如果限高報(bào)警裝置確定超過(guò)設(shè)定高度的車輛希望通過(guò)工作區(qū)域，則應(yīng)實(shí)時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以確保不允許穿行，從而在很大程度上消除交通事故隱患。

圖3 裝置整體布置圖

在對(duì)需求進(jìn)行廣泛研究后，總結(jié)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，形成旁路柔性電纜架空裝置的方式。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：

旁路電纜架空敷設(shè)裝置接受450kg液壓履帶作為載重底盤(pán)設(shè)計(jì)，并配備液壓支腿，底盤(pán)的穩(wěn)定性和可靠性能夠滿足10kV配電網(wǎng)檢修作業(yè)的柔性電纜過(guò)道路架空敷設(shè)的載重需求；由于普通輪對(duì)對(duì)地面的適應(yīng)性不如底盤(pán)履帶，該結(jié)構(gòu)中，具有旁路電纜橫截面的架空砌體裝置接管了底盤(pán)結(jié)構(gòu)，以滿足車輛的性能、穩(wěn)定性、爬坡、填塞等要求。此外，通過(guò)履帶式車輛運(yùn)輸和自動(dòng)搬遷，可有效降低操作人員的工作強(qiáng)度。

安裝在兩臺(tái)履帶車上水平伸縮桿為球形，對(duì)接后伸縮桿，以球形連接裝置為中心，兩側(cè)的提升桿可縱向360度及橫向80度活動(dòng)，可完全克服由于兩側(cè)運(yùn)行速度不一致和兩側(cè)提升桿提升速度不一致而產(chǎn)生的受力不均勻，對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)造成損壞的隱患；設(shè)備到達(dá)旁路工作區(qū)后，旁路柔性電纜切換到過(guò)街橫向伸縮桿上后，掉頭抬起支撐桿，將旁路電纜提升至最大高度6m。水平伸縮桿的伸縮長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為具有一定的裕度，能夠適應(yīng)不同道路寬度的旁路上柔性電纜的布局。

預(yù)警裝置設(shè)計(jì)在水平伸縮桿上，當(dāng)高度報(bào)警裝置發(fā)現(xiàn)超過(guò)設(shè)定高度的車輛想要通過(guò)工作區(qū)時(shí)，應(yīng)實(shí)時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，確保車輛不被允許通過(guò)，在很大程度上消除作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的交通事故隱患；無(wú)線遙控器可自由控制履帶式底盤(pán)的移動(dòng)和上部結(jié)構(gòu)的升降。遙控器的操作距離可達(dá)100m，使用方便，大大簡(jiǎn)化了操作人員對(duì)設(shè)備的要求，提高了操作效率。

3 應(yīng)用中的風(fēng)險(xiǎn)及控制措施

采用南方電網(wǎng)公司《操作危害評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，得出10kV帶電旁路電纜操作系統(tǒng)的主要危害如下。

表1 10kV帶電旁路電纜操作系統(tǒng)的主要危害

3.1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

使用架空線路時(shí)，10kV帶電旁路電纜操作系統(tǒng)的主要風(fēng)險(xiǎn)為：高處墜落的危險(xiǎn)。帶電作業(yè)人員在高空絕緣斗臂車上工作有從高處墜落的危險(xiǎn)。如果高空工人和地面工人轉(zhuǎn)移貨物時(shí)，則有貨物從高處墜落并傷害地面工人的風(fēng)險(xiǎn)；工作人員電擊危險(xiǎn)。當(dāng)作業(yè)時(shí)，作業(yè)人員與地面及相鄰導(dǎo)線的安全距離不足，帶負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生電弧等導(dǎo)致傷人。帶電作業(yè)人員同時(shí)接觸未接通的或已斷開(kāi)的導(dǎo)線兩個(gè)斷頭，并將人體連接到電路中接受電擊；損壞管道和設(shè)備的危險(xiǎn)。線路或負(fù)荷開(kāi)關(guān)因線路相序錯(cuò)誤或旁路負(fù)荷開(kāi)關(guān)兩側(cè)相位測(cè)試錯(cuò)誤而損壞。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)控制措施

防止高空墜落的風(fēng)險(xiǎn)控制措施：斗內(nèi)的工人在工作時(shí)須系好安全帶，工作中頭部伸到斗外：必須使用絕緣繩上下運(yùn)輸工具和材料，嚴(yán)禁投擲。

避免人員觸電風(fēng)險(xiǎn)的控制措施：在接引前，確認(rèn)斷開(kāi)的旁路電纜的旁路負(fù)載開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)位置，嚴(yán)禁帶負(fù)荷接引線；嚴(yán)禁接觸未連接或未同時(shí)連接電線的兩個(gè)斷頭；絕緣臂的有效隔離長(zhǎng)度不得小于1m；斗內(nèi)電工必須穿戴個(gè)人防護(hù)用品；斗內(nèi)工人與相鄰帶電電線的距離不得小于0.6m，與接地體的距離不得小于0.4m，隔離操作桿的隔離長(zhǎng)度不小于0.7m；對(duì)保護(hù)安全距離不足的作業(yè)點(diǎn)必須采取可靠的遮蔽措施。

防止線路和裝置損壞的風(fēng)險(xiǎn)控制措施：在連接旁路電纜之前，要在檢修的線路兩側(cè)掛好相序牌，以防止線路相序的錯(cuò)誤連接。檢查旁路負(fù)載開(kāi)關(guān)兩側(cè)的核相時(shí)，確保核相正確并做好記錄。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)10kV電纜線路在城市交通供電中的關(guān)鍵戰(zhàn)略地位，以及對(duì)提升光纜線路供電安全性的迫切要求，根據(jù)大電流檢測(cè)工程作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)上的具體要求，開(kāi)展對(duì)旁路柔性線纜過(guò)馬路架上鋪設(shè)裝備的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)、設(shè)備安裝試驗(yàn)與測(cè)試檢驗(yàn)工作，以確保設(shè)備的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)平穩(wěn)合理、流動(dòng)性好、操作簡(jiǎn)單、絕緣安全可靠，并具有超高車輛限行警示功能等，以保證在進(jìn)行繞行道路線纜過(guò)路面架空鋪設(shè)工程生產(chǎn)作業(yè)時(shí)高空作業(yè)人員與機(jī)械設(shè)備的工作安全性，確保繞行道路不斷電生產(chǎn)作業(yè)的有效進(jìn)行等。對(duì)于10kV配網(wǎng)與不斷電生產(chǎn)作業(yè)旁路柔性光纜架空鋪設(shè)安裝的科技創(chuàng)新與優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，也同樣有著很大的社會(huì)價(jià)值與經(jīng)濟(jì)效益。