一種低壓開關(guān)柜不停電作業(yè)的連接裝置與作業(yè)方法

深圳供電局有限公司 樊 曄 陳泰霖 柴二亮 符湛茹 深圳微網(wǎng)能源管理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室有限公司 廖貴臏

深圳帶電科技發(fā)展有限公司 繆寶鋒 廣東工業(yè)大學(xué) 何卓霖

我國(guó)城市化建設(shè)在飛快發(fā)展，投入配電網(wǎng)建設(shè)的改造力度也在不斷加強(qiáng)[1-3]，同時(shí)，對(duì)于城市配電網(wǎng)絡(luò)來說，因線路移改或是設(shè)備故障造成的定時(shí)檢修的線路停電也會(huì)越來越多，使得用戶常常抱怨線路檢修或故障帶來的停電給生活帶來的不便，另外，通常在檢修過程中，維修時(shí)間的不確定性常常導(dǎo)致地方區(qū)域斷電時(shí)間過長(zhǎng)，這種線路檢修過程中產(chǎn)生的現(xiàn)象，對(duì)于居民而言，影響了居民的日常生活，對(duì)于商業(yè)而言，電能供應(yīng)的中斷會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)于工業(yè)而言，影響到其生產(chǎn)活動(dòng)及正常運(yùn)作，對(duì)于電力企業(yè)來說更是造成了電量的流失，影響到能源的分配，損害電力企業(yè)在社會(huì)公眾中形象的樹立。

目前，市電的配電房常常在隱蔽、狹窄的空間內(nèi)，在更換或檢修低壓開關(guān)柜的器件時(shí)，常常需要斷開斷路器并且將上方隔離開關(guān)斷開形成明顯斷開點(diǎn)后，再進(jìn)行更換器件等作業(yè)。這種停電檢修的作業(yè)方式的作業(yè)時(shí)間通常會(huì)長(zhǎng)達(dá)1-2小時(shí)，因而在搶修檢修工作上，相較于傳統(tǒng)的斷電檢修方式，為保障對(duì)用戶的供電，可以更多的考慮采用帶電作業(yè)方法。在電力市場(chǎng)環(huán)境下，帶電作業(yè)通常采用旁路帶電作業(yè)方法，這種帶電作業(yè)方法可以通過在正常供電線路上通過旁路并連接入轉(zhuǎn)供線路，由轉(zhuǎn)供線路臨時(shí)替代正常供電線路供電，實(shí)現(xiàn)在對(duì)用戶不間斷供電的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)正常供電線路的斷電檢修，但由于許多城市低壓配電房在地下負(fù)層，而且低壓配電室所處環(huán)境周圍障礙多，空間小，在檢修尤其是搶修作業(yè)時(shí)，需要足夠靈巧簡(jiǎn)便的設(shè)備來第一時(shí)間對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行旁路的轉(zhuǎn)移和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的維修，以減小檢修搶修過程給用戶帶來的不良影響。

為克服上述技術(shù)缺陷，提高低壓開關(guān)柜的檢修和更換效率，保證低壓配電網(wǎng)的可靠性，本文設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于低壓旁路開關(guān)柜不停電作業(yè)過程中的連接裝置及其作業(yè)方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中低壓開關(guān)柜在更換和檢修過程中安全、高效作業(yè)的問題。

1 不停電作業(yè)連接裝置主要構(gòu)成

本文設(shè)計(jì)一種用于檢修或更換低壓開關(guān)柜不停電作業(yè)的連接裝置，以提高在進(jìn)行低壓開關(guān)柜不停電更換或檢修作業(yè)時(shí)的安全性、快捷性及操作的簡(jiǎn)易性，從而提高配電網(wǎng)的可靠性和作業(yè)的高效性，該不停電作業(yè)連接裝置如圖1所示。

圖1 不停電作業(yè)連接裝置裝配圖

其中，不停電作業(yè)連接裝置為可開合的爪形工具，包括連接主桿、咬合爪、連接剛體、連接滑塊、旋轉(zhuǎn)把手、操作安裝盒、導(dǎo)電內(nèi)芯以及快速插拔直通插頭。

連接主桿（1）用于方便各個(gè)零件之間的連接，為相應(yīng)的零件提供連接為或安裝位，使得各個(gè)零件以連接主桿為主體進(jìn)行組合裝配。

咬合爪（2）、連接剛體（3）、連接滑塊（4）、旋轉(zhuǎn)把手（5）之間相互聯(lián)動(dòng)，用于控制咬合爪與連接主桿間的開合，鑲嵌在咬合爪與連接主桿內(nèi)部的導(dǎo)電內(nèi)芯（7）、（8）會(huì)相應(yīng)地?cái)嚅_或接通。

操作安裝盒（6）安裝在連接主桿上方，用于提供安裝位給連接滑塊和旋轉(zhuǎn)把手，安裝盒內(nèi)裝有限位桿（601）與連接滑塊和旋轉(zhuǎn)把手上的對(duì)應(yīng)安裝孔匹配，對(duì)連接滑塊和旋轉(zhuǎn)把手的移動(dòng)起到限位作用，套在限位桿上的彈簧將會(huì)給旋轉(zhuǎn)把手提供壓力，使得咬合爪與連接主桿在自然狀態(tài)下處于咬合狀態(tài)。

上述零件中，除了兩個(gè)導(dǎo)電內(nèi)芯外，其余零件均為絕緣材料或做絕緣處理，在使用時(shí)能夠保證作業(yè)人員的安全性。

2 不停電作業(yè)連接裝置的電氣參數(shù)

本文以截面積為20mm×20mm硬銅材質(zhì)的導(dǎo)電內(nèi)芯為例，給出最高允許溫度θW=70℃，基準(zhǔn)環(huán)境溫度25℃，無風(fēng)、無日照條件下的長(zhǎng)期允許載流量的電氣參數(shù)，以供相關(guān)從業(yè)人員參考。

2.1 長(zhǎng)期允許載流量

該裝置應(yīng)用場(chǎng)合多為城市地下配電房，故可忽略日照影響，由熱平衡方程可得[8]：

I——導(dǎo)體通過得電流，A；

R——導(dǎo)體的交流電阻，Ω/m；

Qc——對(duì)流傳遞的熱量，W/m；

Qr——輻射傳遞的熱量，W/m。

αc——對(duì)流換熱系數(shù)，空氣自然對(duì)流的αc一般取αc=1.5（θW－θ0）0.35，W/(m2×℃)；

θW——導(dǎo)體的運(yùn)行溫度，℃；

θ0——周圍空氣溫度，℃；

ε——導(dǎo)體材料的相對(duì)輻射系數(shù)，銅的為0.023；

Fc——單位長(zhǎng)度導(dǎo)體對(duì)流換熱面積，本文連接裝置截面積為矩形，F(xiàn)c=2×（20/100+20/100）=0.08，m2/m；

Fr——單位長(zhǎng)度導(dǎo)體的輻射換熱面積，本文連接裝置中，F(xiàn)r=Fc=0.08，m2/m。

圖2 不停電作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)操作流程

本例中硬銅的電阻率ρ為0.0179（Ω·mm2/m），電阻溫度系數(shù)αt為0.00433（℃-1），在工頻f=50Hz下的肌膚系數(shù)Ks為1.05，導(dǎo)體截面積S為400mm2，其交流電阻為：

根據(jù)式（1）—（4），本例中導(dǎo)體的長(zhǎng)期載流量為607.4A。

3 不停電作業(yè)連接裝置的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)操作

在需要更換或檢修低壓開關(guān)柜時(shí)，不停電作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)操作流程為：首先將兩個(gè)連接裝置分別連接在備用的低壓開關(guān)柜兩側(cè)，然后將連接裝置分別連接上變壓器低壓側(cè)和低壓母線的用戶側(cè)，接通備用的低壓開關(guān)柜，接著斷開待更換或檢測(cè)的開關(guān)柜進(jìn)行不停電作業(yè)，待作業(yè)完成后先連接檢修完成或新更換的低壓變壓器，然后先斷開備用開關(guān)柜，再斷開連接裝置。

不停電作業(yè)連接裝置的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)詳細(xì)操作過程：

在備用低壓開關(guān)柜的連接低壓母線用戶側(cè)一端和連接變壓器低壓側(cè)一端分別連接兩個(gè)不停電作業(yè)連接裝置的快速拔插直通接頭；

握住握把（501）往右端拉，帶動(dòng)連接滑塊向裝置末端移動(dòng)，此時(shí)彈簧壓縮，通過連接剛體使咬合爪打開形成圖3所示狀態(tài)的開口；

圖3 低壓開關(guān)柜不停電作業(yè)連接裝置打開狀態(tài)

通過旋轉(zhuǎn)把手至握把與側(cè)視圖平面垂直，使其卡在把手的限位槽（603）中，防止彈簧的彈力擠壓滑塊使開口閉合；

將開口對(duì)準(zhǔn)低壓母線用戶側(cè)或變壓器低壓側(cè)的連接處，旋轉(zhuǎn)把手使握把恢復(fù)至與側(cè)視圖平面平行，隨后往咬合爪一端輕推握把使咬合爪閉合，使得導(dǎo)電內(nèi)芯如圖4狀態(tài)所示咬合，與低壓母線用戶側(cè)及變壓器低壓側(cè)的連接處形成電氣連接；

圖4 低壓開關(guān)柜不停電作業(yè)連接裝置閉合狀態(tài)

在不停電的狀態(tài)下將備用低壓開關(guān)柜與待更換或待檢修低壓開關(guān)柜并列運(yùn)行，然后將待更換或檢修低壓開關(guān)柜退出運(yùn)行，完全依靠備用低壓開關(guān)柜來實(shí)現(xiàn)變壓器低壓側(cè)與低壓母線的正常導(dǎo)通；

更換或檢修工作完成后，再將更換的新低壓開關(guān)柜與備用低壓開關(guān)柜恢復(fù)并列運(yùn)行，備用低壓開關(guān)柜退出運(yùn)行，恢復(fù)正常供電；

握住握把向裝置末端拉扯，帶動(dòng)連接滑塊向裝置末端移動(dòng)，通過連接剛體使咬合爪打開形成圖3所示開口，從而斷開備用開關(guān)柜與低壓母線及變壓器低壓側(cè)的連接處的電氣連接。

4 結(jié)語

文中所設(shè)計(jì)的低壓開關(guān)柜不停電作業(yè)連接裝置除導(dǎo)體外均采用絕緣材料，通過零件之間的配合，能夠通過握把的移動(dòng)來操作裝置咬合爪的開合，使得作業(yè)人員與導(dǎo)體之間沒有直接地接觸，能夠更安全地進(jìn)行帶電作業(yè)。

采用所設(shè)計(jì)的低壓開關(guān)柜不停電作業(yè)連接裝置及作業(yè)方法可實(shí)現(xiàn)在不停電更換或檢修作業(yè)時(shí)低壓開關(guān)柜的連接，該連接裝置操作簡(jiǎn)單快捷，能夠使低壓開關(guān)柜快速穩(wěn)定地與變壓器低壓側(cè)及低壓母線用戶側(cè)形成電氣連接，有效地提高低壓開關(guān)柜的檢修和更換效率、保證低壓配電網(wǎng)的可靠性以及工程作業(yè)人員的安全性，從而減小在現(xiàn)有的電力市場(chǎng)環(huán)境下因線路改造等原因造成的低壓配電網(wǎng)設(shè)備更換或檢修搶修過程中給用戶造成的影響，保證了電力企業(yè)在社會(huì)公眾中的形象樹立。