楊　暢，梅　華，張　灝

（寧夏天凈元光電力有限公司，寧夏 銀川 750001）

（國網寧夏電力公司銀川供電公司，寧夏　銀川　750011）

電網作為城市基礎設施，在城市化發(fā)展過程中與國民經濟和社會發(fā)展銜接協(xié)調越來越受到人們關注，［1］雖然供電企業(yè)已經將設備停電檢修逐步調整為涵蓋運維、基建、營銷等多專業(yè)的綜合停電檢修，但仍無法徹底解決停電檢修模式與電力用戶連續(xù)供電需求的矛盾，因此供電企業(yè)采取不停電作業(yè)方法提高用戶連續(xù)供電的能力。［1-3］

1　研究現(xiàn)狀及需要解決的問題

1.1　替換式不停電作業(yè)方法及研究現(xiàn)狀

隨著電網規(guī)模的擴大和社會經濟的發(fā)展，城市配電網不停電作業(yè)比例逐年提高，逐步采用替換式不停電作業(yè)方法。替換式不停電作業(yè)方法是指作業(yè)過程中使用具備相同功能的作業(yè)設備，替換使用中的電氣設備，將替代的作業(yè)裝備接入原有電氣回路，作業(yè)期間提供臨時供電回路，實現(xiàn)作業(yè)期間的不停電。

上海電力公司2012年6月，在國內實施了電纜旁路不停電作業(yè)［4-6］。旁路不停電作業(yè)與替換式不停電作業(yè)原理相同，都是使用設備替換運行設備，從而實施檢修。廣州供電公司2014年實施首次10 kV電纜大旁路不停電作業(yè)。在文獻［3-9］ 中發(fā)現(xiàn)廣州、上海等地開展的替換式不停電作業(yè)，主要集中在10 kV架空線路或電纜線路上，沒有進行35 kV、110 kV設備替換式作業(yè)，開展的作業(yè)類型也只應用1種、或2～3種替換式作業(yè)裝備，裝備之間連接采用重新制作電纜終端的方法［10-18］。替換式不停電裝備接入電網后，設備狀態(tài)信息未上傳到調度監(jiān)控部門，只能采用“盲調”的方法，遠方無法實時獲取狀態(tài)信息。

1.2　需要解決的問題

針對目前替換式不停電作業(yè)方法的現(xiàn)狀，需在以下3個方面進行提高：

（1）擴展替換式不停電作業(yè)的范圍，由目前的10 kV及以下拓展到110 kV，作業(yè)對象由配電電纜、配電變壓器拓展到變電站內主變壓器、開關柜、母線等主設備。

（2）實現(xiàn)替換式不停電作業(yè)裝備運行信息的上傳，不停電作業(yè)裝備接入系統(tǒng)后，狀態(tài)信息能夠上傳，監(jiān)控人員能夠掌握設備狀態(tài)。

（3）簡化替換式不停電作業(yè)裝備間的連接方式。

2　替換式不停電作業(yè)方法研究

2.1　替換式不停電作業(yè)裝備組成

按照不同的作業(yè)功能劃分，替換式不停電作業(yè)裝備可以分為移動變電站、移動式環(huán)網柜車、移動式箱變車、移動式電纜車等，如圖1所示。

2.1.1移動變電站

如圖1（a）所示，移動變電站由110 kV組合電器半封閉組合電器（hybrid gas insulated switchgear,HGIS）模塊、110 kV主變壓器模塊、35 kV箱式配電裝置模塊以及保護輔助裝置模塊組成，每個模塊可以拆分，單獨實現(xiàn)替換110 kV HGIS、110 kV變壓器、35 kV和10 kV配電室，模塊全部連接后可以實現(xiàn)整體替換整個變電站[19-24]，其他的移動作業(yè)裝備具體參數(shù)只需與被替換式裝備匹配即可。

2.1.2移動式環(huán)網柜車

如圖1（b）所示，移動式環(huán)網柜車，車廂內安裝10 kV五間隔環(huán)網柜1面，環(huán)網柜設置進線間隔1個、出線間隔4個，每個間隔配置SF6斷路器及保護，各路輸出均在車廂壁上設置快插接頭，運行時車廂門窗全部關閉，電纜接頭無裸露帶電部位?？捎糜谔鎿Q10 kV配電環(huán)網柜和出線間隔較少的開關柜。

2.1.3移動式箱變車

如圖1（c）所示，移動式箱變車車箱內配置1臺10 kV、630 kVA干式變壓器，與移動環(huán)網柜車相同，均在車廂壁上設置快插接頭?？捎糜?0 kV配電變壓器的替換式不停電作業(yè)。

2.1.4移動式電纜車

如圖1（d）所示，移動式電纜車車廂內配置電液控制電纜輪盤8個，可以繞制8回10 kV柔性電纜；車內存放10 kV電纜快速拔插接頭24個，可根據(jù)電纜兩端接頭形式進行組合搭配，可實現(xiàn)不同作業(yè)裝備連接，以及10 kV、0.4 kV電力電纜的替換功能。

2.2　替換式不停電作業(yè)方式

以110 kV斷路器、110 kV變壓器、35 kV/10 kV開關柜、110 kV變電站整體替換式不停電作業(yè)為例說明替換作業(yè)實施方式。

2.2.1110 kV斷路器替換式不停電作業(yè)

獨立替換110 kV斷路器時使用移動變電站HGIS設備。移動變電站HGIS設備配備110 kV電壓等級的電流互感器、電壓互感器、避雷器，斷路器，三工位隔離及接地刀閘各1組，如圖2所示。將HGIS設備與變壓器導線連接部分解除，使用110 kV電力電纜或鋼芯鋁絞線將接線端子與電纜連接，HGIS控制、信號回路可以通過航空插頭轉接到被替換設備上，即可實現(xiàn)HGIS帶電運行。

圖2　移動變電站HGIS設備

2.2.2110 kV變壓器替換式不停電作業(yè)

2.2.2.1三繞組變壓器替換式不停電作業(yè)

使用移動變電站110 kV主變壓器替換三卷式變壓器使用時，如圖3所示。將圖3中移動變電站主變壓器的110 kV側接入110 kV母線或站內HGIS設備，為移動變電站主變壓器供電；移動變電站主變壓器35 kV側和10 kV側通過柔性電纜將主變壓器中低壓側與原站內相應電壓等級的開關柜相連；主變壓器中性點與站內中性點設備相連接，為相應35 kV、10 kV電壓等級的負荷供電。

圖3　移動變電站110 kV主變壓器

2.2.2.2雙繞組變壓器替換式不停電作業(yè)

當移動變電站主變壓器作為兩卷式變壓器使用時，共有三種可供選擇的一次接線方式，分別是：

（1）110 kV，1路進線接于110 kV母線；35 kV，1路出線接于35 kV出線柜；作為110/35 kV變壓器使用。

（2）110 kV，1路進線接于110 kV母線；10 kV，1路出線接于10 kV出線柜；作為110/10 kV變壓器使用。

（3）35 kV，1路進線接于35 kV母線；10 kV，1路出線接于10 kV出線柜；作為35/10kV變壓器使用。

2.2.3開關柜替換式不停電作業(yè)

為適應35 kV、10 kV負荷饋出數(shù)量變化的需求，使用35 kV絕緣等級的開關柜代替10 kV絕緣等級的開關柜，形成了共計“7+2”回的35 kV/10 kV饋出數(shù)量，主要有如下幾種運行方式：

（1）10 kV，1路進線，5路出線；同時35 kV，1路進線，2路出線；

（2）35 kV，1路進線，5路出線；同時10 kV，1路進線，2路出線

（3）10 kV，1路進線，7路出線；35 kV不運行；

（4）35 kV，1路進線，7路出線；10 kV不運行；

（5）10 kV，1路進線，5路出線運行；同時35 kV母線及所有35 kV設備停電檢修；

（6）35 kV，1路進線，5路出線運行；同時10 kV：母線及所有10 kV設備停電檢修；

（7）10 kV，1路進線，2路出線運行；同時35 kV母線及所有35 kV設備停電檢修；

（8）35 kV，1路進線，2路出線運行；同時10 kV母線及所有10 kV設備停電檢修；

以10 kV 1路進線，5路出線運行；同時35 kV 1路進線，2路出線運行方式為例說明35 kV、10 kV開關柜實現(xiàn)送電，其具體接線方式如圖4所示。

圖4　移動變電站開關柜模塊10 kV與35 kV同時開展替換式不停電作業(yè)接線

（1）通過柔性電纜將圖4中501開關柜與主變10 kV引出套管連接，圖4中301開關柜與主變35 kV引出套管連接，并檢查連接正確性；

（2）將501開關柜上的10 kV/35 kV電壓轉換把手打至10 kV操作（I母PT切換裝置輸出電壓為10 kV I PT電壓），將301開關柜上的10 kV/35 kV電壓轉換把手打至35 kV操作（II母PT切換裝置輸出電壓為35 kV II PT電壓），并檢查切換把手位置正確性；

（3）檢查兩個母聯(lián)隔離柜上的母聯(lián)隔離開關及接地刀閘全部在分位；

（4）合上I母10 kV I PT開關柜隔離開關，投入10 kV I PT；

（5）合上501開關柜隔離開關及斷路器，為10 kV母線送電；

（6）合上301開關柜隔離開關及斷路器，為35 kV母線送電。

2.2.4整體變電站替換式不停電作業(yè)

當將HGIS、變壓器、開關柜及保護附屬設施鏈接起來，可以實現(xiàn)110 kV變電站功能，如圖5所示。圖5中，利用電力電纜、架空線路將HGIS接線端子與站內110 kV母線連接，將主變壓器中性點與站內中性點設備連接，選擇兩繞組或三繞組使用方式，并將主變中、低壓側引出套管通過柔性電纜分別接至移動變電站開關柜，實現(xiàn)開關柜的送電。

圖5　整體變電站替換式不停電作業(yè)接線

2.3　作業(yè)裝備運行狀態(tài)信息傳輸

在移動變電站上配備通信設備，使其能夠具備匯集和上送功能；在替換式作業(yè)裝備上增加光網絡單元（optical network unit,ONU）等通信模塊，使其能夠將發(fā)出信號、接受操作指令。利用現(xiàn)有配電自動化搭建的網絡實現(xiàn)移動設備與調控部門間的通信路由，同時將替換式作業(yè)裝備列入調度控制中心管轄范圍，采用“調控一體化”模式進行監(jiān)控管理，接受統(tǒng)一規(guī)范的管理和調度，移動變電站等替換式設備由調控中心統(tǒng)一命名，保護裝置整定值亦由調控中心計算下發(fā)，遙信、遙測信號全部由后臺監(jiān)測系統(tǒng)轉發(fā)至調控一體化系統(tǒng)，其實現(xiàn)了狀態(tài)信息的上送和監(jiān)視。

在移動變電站、移動環(huán)網柜等替換式裝備上安裝固定攝像頭13個，裝備的周邊安裝移動攝像頭5套，在移動變電站上增加視頻監(jiān)控系統(tǒng)匯集視頻信號。使用通信以太網結合4G通信技術傳輸，完成不停電設備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)的實時傳遞：在變電站內或有電力內部網絡區(qū)域作業(yè)時，利用內部網絡向電力統(tǒng)一監(jiān)控平臺傳輸視頻信號；當作業(yè)區(qū)域無電力專用網絡時，利用公共無線網絡加密傳輸視頻數(shù)據(jù)，實現(xiàn)移動變電站遠程實時監(jiān)控。

同時，在部分移動變電站等替換式裝備上安裝在線監(jiān)測裝置，主要為油色譜在線監(jiān)測等裝置，運行時，檢測數(shù)據(jù)自動保存在當?shù)叵到y(tǒng)中并上傳給調控中心，確保了監(jiān)測信息的實時化和準時化。當替換式裝備備用時，檢測系統(tǒng)自動停止，實現(xiàn)檢測與使用的同步。

2.4　作業(yè)裝備的連接方式

替換式不停電作業(yè)裝備間的連接最常使用電纜。在進行替換式電纜線路不停電作業(yè)時，其原理如圖6所示。在現(xiàn)場快速裝配1條臨時旁路線路，跨接該故障檢修或例行維護線路段，通過旁路開關操作，斷開該故障段電源，將電源引向這條臨時旁路輸電線路，通過旁路系統(tǒng)保持對該故障環(huán)網柜的下級10 kV用戶的不間斷供電。

圖6　10 kV電纜替換式不停電作業(yè)接線

城市配網環(huán)網柜接頭的種類、品牌、內部接頭形式等種類繁多，圖6中3臺環(huán)網柜和1輛作業(yè)車，甚至會出現(xiàn)“T”型、肘型等不同型式、不同尺寸的同接頭，無法針對每種接頭形式對應配備1套旁路電纜。作業(yè)時根據(jù)需求現(xiàn)場制作電纜頭，耗時長，增加了不停電作業(yè)時間。

采用轉換接頭的方式實現(xiàn)不同環(huán)網柜內接頭與旁路電纜的連接問題。制作適用不同接頭連接的電纜轉換接頭，即轉換接頭一端為旁路電纜的連接頭，一端為環(huán)網柜的連接頭，環(huán)網柜的連接頭可根據(jù)不同接頭形式進行更換，最終實現(xiàn)一種旁路電纜與不同環(huán)網柜的連接。

通過安裝“中間對接頭”、“L”型、“U”轉換旁路接頭，任意延長、不同電纜對接頭的對接。配合一對二轉換頭，還可調節(jié)替換作業(yè)電纜連接支路數(shù)量。

3　效果評價

（1）本文提出的替換式不停電作業(yè)方法不僅能夠應用在10 kV及以下電壓等級電網，還能在35 kV、110 kV電壓等級上使用；能夠替換的設備包括：110 kV斷路器、110 kV變壓器（三繞組、雙繞組）、35 kV開關柜、10 kV開關柜甚至整座110 kV變電站，以及10 kV配電變壓器、配電環(huán)網柜等配電設備。與上海、廣州等城市開展的同類型作業(yè)相比，替換式不停電作業(yè)的范圍得到了擴展。

（2）本文提出的作業(yè)方法，在作業(yè)裝備上安裝ONU、交換機等通信設備，利用電力內部網絡和移動互聯(lián)網絡兩種途徑，實現(xiàn)替換式作業(yè)裝備的運行信息的上傳調度、監(jiān)控部門的功能，監(jiān)控人員能夠掌握設備狀態(tài)。

（3）本文提出利用轉換接頭的方式實現(xiàn)不同環(huán)網柜內接頭與旁路電纜的連接，省去了頻繁制作電纜終端的工序，實現(xiàn)了替換式不停電裝備間連接方式的簡化。

4　結論

（1）替換式不停電作業(yè)方法擴展了不停電作業(yè)的范圍，將不停電作業(yè)由常見的10 kV、0.4 kV擴寬到35 kV、110 kV，實現(xiàn)了城市配電網110 kV到0.4 kV全電壓等級、全設備的替換式不停電作業(yè)。應用此方法在電網設備因自然災害、不良工況、危急故障等退出運行時可以快速響應，最大限度地提高電網應急保障能力。

（2）供電單元、供電功能模塊的開發(fā)應用，使替換式不停電作業(yè)節(jié)約了大量電量損失及作業(yè)時間，從根本上提升了供電可靠性，減少了用戶直接停電時間。對電網檢修方式優(yōu)化、區(qū)域應急救援、客戶服務模式創(chuàng)新產生積極影響。

（3）替換式不停電作業(yè)方法實現(xiàn)了110 kV斷路器間隔不停電作業(yè)、110 kV變壓器不停電作業(yè)、35 kV設備不停電作業(yè)、10 kV設備不停電作業(yè)、10 kV環(huán)網柜（開閉所）不停電作業(yè)、10 kV電網設備不停電作業(yè)、0.4 kV電網設備不停電作業(yè)、110 kV變電站整體不停電作業(yè)、10 kV電網設備整體不停電作業(yè)、110 kV至10 kV全系統(tǒng)不停電作業(yè)等10種典型不停電作業(yè)模式，具有良好的推廣價值及應用前景。

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