10kV配网旁路柔性电缆过街防护装置设计与应用

国网福州供电公司 郭荣昌 黄 强 黄 勇 罗盛雄 沈源缘

配电系统是指供电企业把能源传送并供给到使用者端的最终环节，其工作状况也能够从一侧体现经济与社会的蓬勃发展效率，而供电系统的优良好坏关系着如何将优质的电能源持续地供给过去[1]，因此供电系统安全可靠也早已变成了评价某个地方经济社会蓬勃发展水平程度的主要标准之一[2]。

近年来，由于国内带电作业加工器具、建筑材料的迅速发展，加之基层工程作业项目管理范畴的扩大，将配电系统带电作业技能视为独特的检测方法和手段，已日益起到了保障配电设施的安全平稳运转、增加供电效益乃至改善使用电能品质的重要功能，并逐渐向始终保持电能作业科技发展，即通过灵活运用带电作业技能的方法和大电流装置，以保证所有使用的不间断电能，对带负载开展施工、检测等工程作业[3]。

1 10kV配网旁路作业概述

目前配电网带电工程作业大多是在不带负载的状况下进行，无法达到对使用者不间断供电的条件。所以，经过进行配电网的绕行道路带电工程连续作业，就可及时处理问题，从而缩短了使用者断电次数和持续时间，从而改善了设施质量与供电系统的稳定性，达到向使用者连续供电，增加了经济与社会效益等[4]。大电流工程连续作业法是指运用绕行道路电缆、旁路开关等绕行道路引流装置，将需要中断的工作装置(如线路、开关等)引起大电流并对其加以检测或改变状态，以确保对使用者连续供电的工程连续作业方法[5]。

这种方式在城市带电作业过程中不要求切断装置所带负载，而可保持对城市供电的连续供电，使配电系统线路与装置之间的连续作业在成本、产品质量和效率上都大大地提高了，并增加供电安全性。大电流作业法采用了可靠设备安全地通断和转换向负载输送电流的方法来进行装置的大修或更新，其主要技术关键是绕行道路电缆系统，而绕行道路电缆系统的安全可靠性又对大电流作业法能否顺利进行有着关键性影响。

旁路线缆管理系统即是根据支持的受供电用户数量、临时用电距离，通过接入快速T字形连接器和直通接口，在现场可以有效减少绕行道路电力的线缆总长度，以达到跨接该线故障段，从而建立临时绕行道路管理系统（图1）。

图1 旁路电缆系统结构示意

旁路电缆控制系统中，高速插拔型中央连接和高速终端用户都是电缆绝缘的较脆弱环节，出现执行故障问题的几率远超过线缆本身执行故障问题几率，所以高速型中央连接和高速终端用户的安全性直接确定着整个绕行道路线缆控制系统的安全性，而其安全性则确定于环境温升和电场应力。通过电场应力调节锥设计技术，能够均匀调整介质表面内部之间的电场分布，应力强度锥几何形式与长度也可利用电场分布的计算结果定义。高速插拔型中间接头一般使用经典的固态或复合介质绝缘结构，绝缘界面沿面释能压力主要与界面压力和内在界面状态有关，外部通常使用高弹性有机硅橡胶绝缘体，弹性变形套XLPE绝缘体表面，为其内在的界面状态提供了捏合力。

因为交联聚乙烯具备优异的柔韧力和耐热性还有较大的机械设备硬度，并且具备抗酸碱、耐油等物理化学特性，因此绕行道路的线缆通常选择交联聚乙烯作电缆绝缘层材质；其线芯则选用了铜绞线导体材料，由于其内部带有零点五导电层屏蔽环绕，在有效地满足用户产生电压应力的时候，还能较好地提高绝缘强度和应用年限，并且还能反复数次铺设和收放应用，因此绕行道路的线缆系统除了做好电特性检测工作之外，还必须对其动、热稳定性等方面加以检查，以确保安全并平稳运营。

2 电缆过街防护装置设计方案

旁路电缆架空敷设装置选择液压履带车作为载重底盘，并配备液压支腿。底盘的稳定性和可靠性完全能够满足10kV配电网旁路运行架空砌体的负荷要求。

旁路过街液压履带车利用自身电池作为能源，引导履带各部件实现履带底盘、液压延伸支架、支撑杆翻转和提升的操作。使用时，控制履带底盘移动到工作位置，并展开液压出口，将旁路电缆连接到水平十字伸缩杆上，然后转动并提升承载杆，将旁通电缆提升到一定高度，以免妨碍道路的正常通行。旁路电缆的架空铺设装置需要两个履带车和结构部件作为一组，可一起使用（图2）。

图2 履带车及结构件

履带支腿为蛙式液压支腿，由挖掘机油缸、挖掘机转臂和伸缩套筒组成。可根据当前情况进行调整伸开的距离。使用时，车体重量由支腿承担，每台挖掘机静载荷1t。如果底盘在地面上使用，则在使用前必须将支脚下面垫上枕木。

提升操纵杆和提升操纵杆安装在机箱顶部。其主要任务是将旁通电缆提升到道路上方。电缆必须至少高出地面6米，然后两个定位爪顶部的提升杆必须同步提升。升降架顶部装有自动伸缩杆。将两车的自动伸缩杆伸出完成连接，连接的伸缩杆长度设计为6～12m设置范围。膨胀长度可根据不同提升过程的旁路维护进行调整。

球形连接设计可满足升降杆不同步升降的弊端，该设备还设计了有限高度警告功能。如果限高报警装置确定超过设定高度的车辆希望通过工作区域，则应实时发出报警信号，以确保不允许穿行，从而在很大程度上消除交通事故隐患。

图3 装置整体布置图

在对需求进行广泛研究后，总结风险点，形成旁路柔性电缆架空装置的方式。主要创新点如下：

旁路电缆架空敷设装置接受450kg液压履带作为载重底盘设计，并配备液压支腿，底盘的稳定性和可靠性能够满足10kV配电网检修作业的柔性电缆过道路架空敷设的载重需求；由于普通轮对对地面的适应性不如底盘履带，该结构中，具有旁路电缆横截面的架空砌体装置接管了底盘结构，以满足车辆的性能、稳定性、爬坡、填塞等要求。此外，通过履带式车辆运输和自动搬迁，可有效降低操作人员的工作强度。

安装在两台履带车上水平伸缩杆为球形，对接后伸缩杆，以球形连接装置为中心，两侧的提升杆可纵向360度及横向80度活动，可完全克服由于两侧运行速度不一致和两侧提升杆提升速度不一致而产生的受力不均匀，对设备结构造成损坏的隐患；设备到达旁路工作区后，旁路柔性电缆切换到过街横向伸缩杆上后，掉头抬起支撑杆，将旁路电缆提升至最大高度6m。水平伸缩杆的伸缩长度设计为具有一定的裕度，能够适应不同道路宽度的旁路上柔性电缆的布局。

预警装置设计在水平伸缩杆上，当高度报警装置发现超过设定高度的车辆想要通过工作区时，应实时发出报警信号，确保车辆不被允许通过，在很大程度上消除作业现场的交通事故隐患；无线遥控器可自由控制履带式底盘的移动和上部结构的升降。遥控器的操作距离可达100m，使用方便，大大简化了操作人员对设备的要求，提高了操作效率。

3 应用中的风险及控制措施

采用南方电网公司《操作危害评估和风险评估技术标准》进行风险评估，得出10kV带电旁路电缆操作系统的主要危害如下。

表1 10kV带电旁路电缆操作系统的主要危害

3.1 风险评估

使用架空线路时，10kV带电旁路电缆操作系统的主要风险为：高处坠落的危险。带电作业人员在高空绝缘斗臂车上工作有从高处坠落的危险。如果高空工人和地面工人转移货物时，则有货物从高处坠落并伤害地面工人的风险；工作人员电击危险。当作业时，作业人员与地面及相邻导线的安全距离不足，带负荷时产生电弧等导致伤人。带电作业人员同时接触未接通的或已断开的导线两个断头，并将人体连接到电路中接受电击；损坏管道和设备的危险。线路或负荷开关因线路相序错误或旁路负荷开关两侧相位测试错误而损坏。

3.2 风险控制措施

防止高空坠落的风险控制措施：斗内的工人在工作时须系好安全带，工作中头部伸到斗外：必须使用绝缘绳上下运输工具和材料，严禁投掷。

避免人员触电风险的控制措施：在接引前，确认断开的旁路电缆的旁路负载开关处于断开位置，严禁带负荷接引线；严禁接触未连接或未同时连接电线的两个断头；绝缘臂的有效隔离长度不得小于1m；斗内电工必须穿戴个人防护用品；斗内工人与相邻带电电线的距离不得小于0.6m，与接地体的距离不得小于0.4m，隔离操作杆的隔离长度不小于0.7m；对保护安全距离不足的作业点必须采取可靠的遮蔽措施。

防止线路和装置损坏的风险控制措施：在连接旁路电缆之前，要在检修的线路两侧挂好相序牌，以防止线路相序的错误连接。检查旁路负载开关两侧的核相时，确保核相正确并做好记录。

4 结语

针对10kV电缆线路在城市交通供电中的关键战略地位，以及对提升光缆线路供电安全性的迫切要求，根据大电流检测工程作业现场上的具体要求，开展对旁路柔性线缆过马路架上铺设装备的创新性设计、设备安装试验与测试检验工作，以确保设备的总体架构设计平稳合理、流动性好、操作简单、绝缘安全可靠，并具有超高车辆限行警示功能等，以保证在进行绕行道路线缆过路面架空铺设工程生产作业时高空作业人员与机械设备的工作安全性，确保绕行道路不断电生产作业的有效进行等。对于10kV配网与不断电生产作业旁路柔性光缆架空铺设安装的科技创新与优化工程设计，也同样有着很大的社会价值与经济效益。