馬其文 ，陳永平 ，高 松 ，于興利，羅 彥

（1.國網山東省電力公司青島供電公司，山東 青島 266002；2.青島興利電力設備有限公司，山東 青島 266000；3.武漢雷泰電力新技術有限公司，湖北 武漢 430070）

0 引言

現(xiàn)階段，配電電纜不停電作業(yè)越來越多地應用在日常檢修工作中，用以實現(xiàn)配電電纜線路及環(huán)網柜完全不停電或短時不停電檢修及更換。將旁路電纜連接于待檢修線路兩端，然后斷開并環(huán)運行的待檢修線路兩側即可實現(xiàn)對此部分的停電檢修，同時不影響整條線路上負荷的正常運行，如圖1所示。

目前階段旁路電纜敷設主要采用地面拖拽方法。但長期在地面人力拖曳電纜及其連接附件，會對電纜和接頭造成絕緣損害；當作業(yè)線路檔中存在無法避免車輛通過情況時，地面電纜受到碾壓，會對柔性電纜絕緣造成嚴重損害；旁路作業(yè)現(xiàn)場復雜，遇到道路交通復雜、山路崎嶇、跨越道路、建筑施工阻礙等情況，無法實現(xiàn)電纜敷設。

圖1 旁路作業(yè)圖

研究一種新的架空牽引敷設作業(yè)系統(tǒng)及相對應的作業(yè)方法，避免因人力拖曳對電纜造成的損害，同時使旁路電纜敷設作業(yè)不受地段障礙物限制，拓展旁路系統(tǒng)的作業(yè)范圍。

1 傳統(tǒng)旁路作業(yè)原理

傳統(tǒng)旁路作業(yè)方法中，配網不停電作業(yè)均依靠人力拖拽將旁路電纜敷設于地面［1］。

旁路電纜帶電作業(yè)原運行線路需斷開或變更電源，如帶電更換開關、熔斷器，帶電檢修電纜，臨時取電等。原理及流程分別如圖2～3所示。選取待檢修點范圍外側的A，B兩點，采用柔性旁路電纜并接在A，B處，將運行設備斷開，利用旁路電纜供電［1］。

圖2 旁路作業(yè)原理

圖3 旁路作業(yè)現(xiàn)場作業(yè)流程

2 10 kV旁路電纜架空敷設作業(yè)系統(tǒng)

為了解決現(xiàn)階段敷設旁路電纜存在的若干不安全問題和現(xiàn)階段由于多種現(xiàn)場因素無法開展旁路作業(yè)的問題，研制了10 kV旁路電纜架空敷設作業(yè)系統(tǒng)［2］，系統(tǒng)結構如圖4所示。該系統(tǒng)主要包括支撐系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、掛纜機構、輔助安全系統(tǒng)。其中：支撐系統(tǒng)包括支撐物（電桿）、吊線橫擔（鏈條式抱箍）、支撐繩（迪尼瑪繩）、拉力葫蘆（手拉葫蘆）、拉力表（機械拉力表）、卡繩器（鋁合金卡線器）、雙輪托繩器（設計研制）、電纜接頭固定裝置（鏈條繩索固定）。牽引系統(tǒng)包括自制動放繩架與牽引繩架（滾式結構、研制新型）、牽引機（機動絞磨）、牽引繩（迪尼瑪繩）。掛纜機構包括雙輪吊繩器、雙輪吊纜器。輔助安全系統(tǒng)包括地樁（鐵樁）、臨時拉線（U 型環(huán)式安裝）［3］。

圖4 10 kV旁路電纜架空敷設作業(yè)系統(tǒng)

2.1 支撐系統(tǒng)

為擴大橫擔的適用范圍，滿足不同現(xiàn)場條件使用，且增加其承受力，設計鏈條式抱箍及T型橫擔，如圖5所示。將橫擔鏈條固定在電桿上，A端用于懸掛電纜等構件，B，C端用于確保A端穩(wěn)固。

圖5 支撐橫擔

為連接電纜橫擔及吊纜繩，設計雙輪托繩器如圖6所示，通過托繩輪托起吊纜繩。

吊纜繩上方設有軌道壓繩管，壓繩管在彈簧的作用下，彈起時可以展放吊纜繩，當?shù)趵|繩拉緊后，壓緊拉緊手柄，在拉緊手柄的作用下把壓繩管壓緊，這時壓繩管成為很順暢的滑道，雙輪吊繩器和雙輪吊纜器可以順利通過。雙輪托繩器上設有頂起雙輪吊繩器的保險關撞塊，如圖7所示。

圖6 雙輪托繩器

圖7 雙輪托繩器

支撐系統(tǒng)中，卸扣采用體積小承載重量大的美標型卸扣；拉力葫蘆采用成本低、操作簡單、人員不需專門培訓的手拉葫蘆；拉力表采用成本低、結構簡單、可靠性好的機械拉力表；卡繩器采用與線材接觸面積大、性能可靠、緊線作業(yè)廣泛采用的鋁合金卡線器；電纜接頭桿上固定裝置采用牢固、適用性強，安裝方便的鐵鏈及固定金具。

2.2 牽引系統(tǒng)

牽引系統(tǒng)主要包括牽引機、牽引繩、自制動放繩架與牽引繩架3部分。其中牽引繩選用強度高、耐腐蝕、耐磨、不易形變的Dyneema高強度聚乙烯纖維繩；牽引機采用機動絞磨。而核心部分自制動放繩架與牽引繩架的設計如圖8所示。

圖8 自制動放繩架

牽引繩和吊繩的繞繩架，設計為自動制動裝置，拖繩輪無阻力轉動，停止拖拉就自動制動，減小了輪圈的慣性轉動，繩子不易雜亂。

主要操作流程：1）將牽引繩頭穿過轉向滑輪，拉動牽引繩帶動制動桿，將制動桿提起，并把繞繩輪頂起，脫離制動塊，使繞繩輪無剎車轉動，展放牽引繩；2）當停止牽引時，制動桿落下，繞繩輪落在制動塊上，停止轉動，減小了慣性轉動，防止繞繩輪上的牽引繩積壓脫離繞繩輪；3）當需要繞繩時，提起制動桿，把提繩輪銷鎖住，使繞繩輪自由轉動。

根據(jù)設計圖紙制作實物如圖9所示。

圖9 自制動放繩架實物

2.3 掛纜機構

該旁路敷設系統(tǒng)中，掛纜機構具有滑動走線、雙線連接、牽引中轉等作用。主要包括雙輪吊繩器、雙輪吊纜器兩個部件。

雙輪吊繩器是連接吊纜繩與牽引繩的部件，使牽引繩不落地并與吊纜繩保持等距離，如圖10所示。

雙輪吊繩器包括滑輪、保險關、壓繩器雙輪架總承、吊桿總承、彈簧、手柄、繩鉤、繩座等零部件組成。上壓繩鉤和下壓繩座通過夾繩手柄能夠方便地將牽引繩壓緊，在到達雙輪托繩器時，保險關被撞開，順利越過雙輪托繩器。根據(jù)設計圖紙，研制雙輪吊繩器，主材料選用工程塑料加玻璃絲，實物如圖11所示。

圖10 雙輪吊繩器設計圖

圖11 雙輪吊繩器實物

雙輪吊纜器是連接吊纜繩與牽引繩和三相旁路電纜的部件，在牽引繩的牽引下，實現(xiàn)敷設電纜的目的。設計中考慮其可固定牽引繩和三相電纜并勻速拖動電纜，同時可順利通過雙輪托繩器。設計如圖12所示。

圖12 雙輪吊纜器設計圖

雙輪吊纜器包括保險鉤、彈簧、滑輪、雙輪架、吊桿、總承等零部件組成。當勾起保險鉤，向上提起凸輪手柄，在球頭彈力軸的作用下手柄總承停住。放好電纜后，在保險鉤的作用下將其鎖住。雙輪吊纜器能夠同時壓緊牽引繩和三相電纜，且吊纜鉤中的三相電纜槽有保護電纜不受磨損的措施，較為實用。安裝雙輪吊纜器及三根電纜不需要工具，操作極為方便。主材料仍選擇材料輕便、機械強度大的工程塑料加玻璃絲。實物如圖13所示。

圖13 雙輪吊纜器實物

2.4 系統(tǒng)操作步驟

前期準備工作完畢后，在電桿等處安裝T型橫擔并打拉線；打好接地樁以穩(wěn)固放繩架；裝設緊固吊繩；裝設雙輪托繩器，展放牽引繩；裝設雙輪吊繩器，展放吊纜繩；裝雙輪吊纜器，展放電纜；接好電纜中間接頭并在電桿上固定，完成旁路電纜架空敷設。如圖14所示，將電纜架空敷設避免因作業(yè)環(huán)境造成作業(yè)無法開展的情況。

圖14 架空敷設電纜實物

2.5 系統(tǒng)機械試驗

根據(jù)DL/T 878—2014《帶電作業(yè)用絕緣工具試驗導則》、DL/T 976—2017《帶電作業(yè)工具、裝置和設備預防性試驗規(guī)程》《國家電網公司電力安全工作規(guī)程》等標準［4］要求，對雙輪托繩器、雙輪吊繩器、雙輪吊纜器等核心部件進行了同規(guī)格機械試驗，試驗結果如表1所示。

表1 機械試驗結果

上述部件允許荷重為490 N。靜荷試驗按照允許荷重的1.2倍實施，試驗時間1 min；動荷試驗按照允許荷重的1倍實施，試驗時間1 min。經機械預防性試驗后外觀檢查結果顯示，整套工具無變形及損傷，且操作靈活、輕便、無卡住現(xiàn)象。試驗結果均合格。

3 應用效果及效益分析

3.1 應用效果

旁路電纜架空敷設作業(yè)系統(tǒng)的使用減小了此類工作受現(xiàn)場環(huán)境的影響，擴大了旁路作業(yè)的范圍；減少了旁路作業(yè)對工作人員數(shù)量的需求，降低了人力成本；避免與地面接觸的磨損問題，保護旁路設備的絕緣性能。

該系統(tǒng)裝置操作簡單，安全可靠，根據(jù)實際應用顯示，旁路作業(yè)平均時間由原來的8 h降至5 h，提高工作效率。

旁路電纜架空敷設作業(yè)系統(tǒng)，由前方牽引機牽引主牽引繩，保證柔性電纜不直接承受拉力，有效保護電纜絕緣不受損害。利用既有電桿，懸掛主牽引繩，安裝雙輪吊纜器，根據(jù)現(xiàn)場情況確定吊點距離，調整柔性電纜垂度［5］。

3.2 效益分析

以青島地區(qū)為例，平均每年因現(xiàn)場環(huán)境未開展的旁路作業(yè)為12次。采用旁路架空敷設系統(tǒng)后：

1）每次作業(yè)時間t=8 h，減少停電時間Δt=10 h；

2）每條10 kV線路平均高壓用戶數(shù)為R=30，每次作業(yè)可減少停電時·戶數(shù)為 Y＝R·Δt＝30×10＝300（時·戶）；

3）每次作業(yè)保證兩條10 kV線路不停電，每條線路負荷電流為I＝300 A，多供電量為UIcosφΔt＝1.732×10×300×0.9×10＝46 764 kWh；

4）平均電價 Y＝0.590 15 元/kWh，多供電量 W＝46 764 kWh，每次作業(yè)增加電費收入S＝Yw＝27 597.77元（不含稅）。

5）僅青島市區(qū)平均每年多開展旁路作業(yè)12次，每年可增加電費收入M＝27 597.77×12＝331 173.3元。

該裝置投入使用后，降低了人力成本，解決了電纜的拖拽、地面磨損問題，提高了作業(yè)安全性。操作簡單、安全可靠，在旁路帶電檢修作業(yè)中具有非常好的應用前景。

4 結語

設計、制造一套旁路電纜架空敷設作業(yè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)操作方便、安全可靠、減少工作時間，提高工作效率；擴大了旁路作業(yè)的范圍，對于大面積開展復雜四類作業(yè)，提高帶電作業(yè)水平，具有十分重要的意義；縮短了停電時間，增加供電量，保障電網安全穩(wěn)定運行。在今后的實踐應用中，將繼續(xù)改進和完善此系統(tǒng)，提高作業(yè)效率和操作舒適性和流暢度。