配电网带电作业旁路电缆系统的分析与应用

魏力强 ，律方成 ， 苏红梅 ，李 璠

(1.华北电力大学，河北 保定 071003；2.河北省电力研究院，石家庄 050021)

1 概述

目前配电网带电作业主要是在不带负荷的情况下开展，不能满足对用户不间断供电的要求。因此，通过开展配电网的旁路带电作业，能够及时处理缺陷，减少用户停电次数和时间，提高设备和电网的稳定性，实现向用户连续供电，提高经济和社会效益。

旁路作业法是应用旁路电缆、旁路开关等旁路引流设备，将需要停电的运行设备(如线路、开关等)引入旁路并对其进行检修或更换，以保持对用户连续供电的作业方法。这种方法在带电作业过程中不需要切除设备所带负荷，能够保证配电网系统的持续供电,使配电线路和设备的作业在成本、质量和工作效率上得到改善，以提高供电可靠性。旁路作业法通过可靠设备安全通断及转移负荷电流的方式来实现设备的检修或更换，其技术关键就是旁路电缆系统，旁路电缆系统的安全可靠性对旁路作业法能否成功实施具有重要作用。

2 旁路电缆系统结构

旁路电缆系统就是支持的受电用户数量、临时供电距离，通过接入快速T形接头和直通接头，现场快速、便利地延长和缩短旁路电力电缆长度，实现跨接线路故障段，形成临时旁路供电系统。旁路电缆系统结构见图1。

图1 旁路电缆系统结构示意

旁路电缆系统中快速插拔式中间接头和快速终端是绝缘的较薄弱环节，发生运行故障的概率远远大于电缆本体运行故障概率，因此快速中间接头和快速终端的可靠性决定了旁路电缆系统的可靠性，而其可靠性又决定于温升和电场应力[1]。采用电场应力控制锥设计技术，可以均匀介质内部的电场分布，应力锥几何形状和尺寸可通过电场分布计算结果确定[2]。

快速插拔式中间接头通常采用典型的固体复合介质绝缘结构，绝缘界面沿面放电电压与界面压强和界面状态密切相关[3]，外层一般采用高弹性硅橡胶绝缘体，弹性变形套在XLPE绝缘体表面，为其之间的界面提供握紧力。

由于交联聚乙烯具有良好的柔韧性和耐热性以及较高的机械强度，同时具有耐酸碱、耐油等化学性能，故旁路电缆一般采用交联聚乙烯作为绝缘层材料；而线芯则采用铜绞线导体，因为它具有半导电层屏蔽环绕，在能够满足释放电压应力的同时，还可以较好地增进绝缘强度与使用年限，可以重复多次敷设和收放使用。

旁路电缆系统除进行电气性能检查外，还需对其动、热稳定等进行检测，以保证系统安全稳定运行。

3 旁路电缆系统电气性能试验

3.1 旁路电缆的电气性能试验

旁路作业中的电气连接采用插拔式连接,能够实现现场便捷的安装工作，但接头通流能力低、容易发热，多次拔插后对接头产生大量磨损，使配合尺寸发生变化，界面压强减小，轴向沿面击穿的概率升高。旁路电缆电气性能的好坏直接关系着带电作业人员和设备的安全，对其进行绝缘性能检查，进而做出是否符合使用条件的判断，才能保证带电作业时人身及设备安全。

3.1.1 绝缘电阻试验

测量旁路电缆的绝缘电阻可以有效检测旁路电缆绝缘受潮老化方面的缺陷，将历次试验值进行比较，以判断绝缘电阻的参考适用标准。鉴于此项试验简单易行，能够初步判断旁路电缆的绝缘情况，一般作为常规试验项目。

3.1.2 介质损耗试验

介质损耗因数及等值电容是表征电缆绝缘性能的特征参数，取决于电缆的结构及材料参数，包含电缆导体损耗、介质损耗、金属屏蔽层的损耗。旁路电缆的介质损耗试验应当按照一定的时间周期进行，以便为其绝缘状况提供较好的参考。

通过对大量交联聚乙烯(XLPE)电缆的试验证实，超低频试验效果更好[4]，故对于在现场使用的旁路电缆，建议也采用超低频的试验电源。由于介质损耗与所加电压和频率有关，因此必须保持电压和频率的稳定。通过试验所测定的介质损耗因数，可以判断旁路电缆的绝缘老化程度。

3.1.3 工频耐受电压试验

工频耐受电压试验的试验状况接近于旁路引流电缆的运行状况，因此更能反映旁路电缆的绝缘情况，属于旁路电缆系统使用前必做试验项目。在进行工频耐受电压试验时，旁路电缆及其接头应无闪络、无击穿。考虑到交流耐压时电源容量的问题，调频谐振系统是较好的选择，不但能满足旁路电缆的耐压要求，而且设备轻、可移动性好，适宜现场进行。

3.1.4 局部放电试验

局部放电试验是绝缘特性的非破坏性诊断方法，进行局部放电试验前，电缆应先通过工频交流耐压试验，以免击穿或闪络时对测试系统造成损坏。此项试验应定期进行，以确保旁路电缆绝缘状况良好。

现场试验对局部放电的要求与电缆的型号、特性有密切关系，局部放电电源的定位尤其重要。由于GB/T 3048.12-2007《电线电缆电性能试验方法 第12部分 局部放电试验》，对于35 kV及以下的电缆的例行试验，推荐在全屏蔽实验室内完成。考虑到现场试验背景噪声影响，且无法实现全屏蔽效果，可以采用文献[5]中所提到的基于电磁耦合法的VHF宽频带钳型电流传感器配合基于阿基米德螺旋天线的UHF传感器的方法，对旁路电缆绝缘及接头进行局部放电检测，之后对在试验中所提取到的VHF和UHF信号的时域和频域进行分析，以识别被测电缆绝缘接头内、外部的局部放电信号。试验中，这2种传感器能够相互配合，进行联合降噪，从而达到有效抑制宽带脉冲干扰的目的。

3.1.5 直流耐压试验

直流耐压试验对于旁路电缆会产生不易中和的空间电荷，不能灵敏地反映旁路电缆中可能存在的绝缘缺陷，还有可能造成进一步损伤，故不建议进行直流耐压试验。

3.2 旁路开关的电气性能试验

旁路开关是可移动并能快速安装在导线上的小型开关，旁路作业中用来实现电流的切换。在旁路开关使用时间范围内，定期对其进行1 min工频耐压试验检测其电气性能。同时，旁路开关还能避免导电回路过热且连接方便、可靠，开关的分合指示标志清楚、明显。对于旁路开关，无论采用何种方式合闸，合闸以后必须闭锁，严禁在不经操作和不加任何措施情况下出现分闸。此外，旁路开关的防护等级为III级，机械寿命可达1 000次以上。

总之，旁路作业系统中所用工器具及设备的电气性能和机械性能的好坏，直接关系着作业人员和设备的安全。定期检验可依据DL/T 976-2005《带电作业工具、装置和设备预防性试验规程》规定的试验项目、周期和要求进行，以判断带电作业工具、装置和设备是否符合使用条件，以保证旁路作业时人身及设备安全。

4 旁路电缆系统应用实例

以旁路电缆系统为基础的旁路作业法更换(检修)柱上10 kV配电设备特点是保证对用户的不间断供电。作业时，经过严密的绝缘措施后，加装旁路电缆和旁路开关，电源侧和负荷侧均不用停电。沧州供电公司在更换柱上10 kV配电设备项目中不停电更换了柱上开关。

4.1 负荷转移前的检查与试验

4.1.1 旁路电缆绝缘电阻检测

使用2 500 V兆欧表测量旁路电缆的绝缘电阻，测试结果不小于1 000 MΩ 时合格，能够满足旁路作业的要求。

4.1.2 旁路设备状态检测

依次检查旁路电缆的交流耐压试验状况(耐受电压不低于27 kV)、局部放电情况(≤10 PC)、介质损耗情况、接头是否正常、旁路开关(额定电压和电流分别为27 kV、300 A)的分合状态和接地状态以及旁路电缆的相位分色状态是否一致。只有当上述检查内容全部满足旁路作业法要求时，才可以投入使用。

4.1.3 旁路设备核相

检测完旁路设备状态还需对其各相状态进行核查，见表1。

表1 旁路设备各相核查内容

4.2 操作过程

利用绝缘斗臂车作为作业平台，用绝缘遮蔽材料对裸露带电部分进行绝缘遮蔽。在杆上适当位置安装绝缘横担，以固定旁路电缆。用旁路开关与旁路电缆组成旁路，将柱上开关短接，旁路连接完毕后，用电流表验证其通流良好，随后对柱上开关进行更换。待更换工作完成后，恢复原供电回路，断开旁路开关，拆除旁路和绝缘遮蔽，全部工作结束。

5 结束语

应用旁路电缆以及配套使用的自锁定快速插拔式中间接头和终端，可以在现场任意延长或缩短旁路电缆的线路长度，以跨接不同长度的故障线路，使架空线路故障检修或更换工作能够在其完全停电的状态下迅速安全地完成。探索可行的试验方法和手段，可以对旁路电缆电气性能是否满足要求做出判断，以保证带电作业人员和设备的安全。但旁路作业工器具及设备等的检查试验等方面尚缺少国内统一标准和规范，需要在实践中摸索总结。

[1] 罗俊华，蓝 剑，苏 勇，等.15 kV柔性旁路电缆的不停电抢修作业技术[J].高电压技术,2009，35(4)：949-953.

[2] 王明春.10 kV电缆带电作业旁路系统[J].农村电气化,2006,(9):20-21.

[3] 史济康, 曹 家，袁 检，等.XLPE电力电缆中间接头复合介质沿面放电研究[J].高电压技术，2001，27(4)：52-53.

[4] 任 勇,吴 剑.高压电力电缆超低频试验[J].云南电力技术，2005，33(5)：41-43，47.

[5] 韦 斌,李 颖.XLPE电缆绝缘接头局放在线检测方法探讨[J].高电压技术,2005,31(10):30-32.

本文责任编辑：丁 力