高原10kV配电网电缆线路带电作业开断空载线路试验研究

吴炳卫，赵 磊，董 俊，邓 华，陈义忠

（1. 昆明高海拔电器检测有限公司，昆明 650221； 2. 云南电网公司带电作业分公司，昆明 650041）

高原10kV配电网电缆线路带电作业开断空载线路试验研究

吴炳卫1，赵 磊1，董 俊1，邓 华2，陈义忠2

（1. 昆明高海拔电器检测有限公司，昆明 650221； 2. 云南电网公司带电作业分公司，昆明 650041）

在配电网带电作业接上和断开空载电缆线路时，产生的电弧会危及人身和财产安全。研究试验通过模拟人工带电操作空载电缆线路时的速度，断开距离和容性电流，找到在不同条件下带电断开空载电缆线路的电弧自然熄灭值。

带电作业；空载电缆线路；电弧；容性电流

引言

目前，10kV配电线路带电作业已经在电网公司普遍实施，作业方式也有多种，如更换绝缘子、断、接引线、更换跌落保险或避雷器、带负荷加装分断开关、负荷刀闸等。带电断、接空载电缆线路作业过程中，由于空载电缆线路上仍带有高电压，线路上有一定的电容电流，空载线路越长，电容量越大，电容电流也越大，当带电操作空载电缆线路时，将会产生电弧，危及人身安全，加上高原地区气候环境条件的特殊性，电弧的熄灭较普通海拔地区更困难。因此，在2000m高原环境条件下对带电操作空载电缆线路进行试验研究很有意义。

1 试验研究路线

1.1 配电网带电作业过程中人工操作断开空载电力电缆线路情况的实现

切断空载电力电缆线路时，其过程与隔离开关带电切除空载线路时灭弧过程类似，在电弧试验研究中选取10kV隔离开关来模拟带电作业人工操作断开空载电缆线路的过程。

1.2 配电网带电作业过程中人工操作切断空载电力电缆线路操作速度的实现

切断空载电力电缆线路时，不同的作业人员在作业过程中的操作速度存在差异。为了能更好地控制研究对象的断开速度，在项目中，通过可编程控制系统和变频系统双控制，来保证模拟实验过程中隔离开关断开速度的可靠性和准确性。

1.3 配电网带电作业过程中人工操作切断空载线路时不同电容电流情况的实现

切断空载电力电缆线路时，由于所切断线路的长度不同、截面与结构方式不一，线路电容量也不相同，由此产生的电容电流也不同，项目将利用电力电容器来模拟带电作业情况下的几种典型电容电流情况，实现研究目的。

2 试验实施方案

结合研究的目的和实现目的的方法，在充分与各方研究讨论的基础上，确立了完成的模拟实验研究系统，试验主电路图如图1所示。

2.1 隔离开关断开断口距离的确定

断口距离对于电弧的熄灭影响很大，其选取研究值非常重要。实际带电操作作业过程中的断开距离对于研究有着重要的指导作用，结合初步调试的试验情况，项目研究初步定在隔离开关断开最小距离为100mm、150mm、200mm三种情况下进行试验研究。

2.2 断开速度的控制

由于每个操作电工的技术熟练度有差异，人工操作断开空载电缆的速度差异也较大。研究试验中将隔离开关断开速度确定为有代表性的为0.8m/s，其实现过程是通过三相异步减速电机带动隔离开关断开，通过接通时间和电源频率的调整来控制断开速度和断开距离。

2.3 不同空载电缆电容电流的实现，通过不同容量电力电容器的多种组合方式来实现。

3 试验研究内容

1）通过模拟10kV电力电缆线路空载运行时，在典型容性电流0.5A～10A范围内，采用隔离开关分闸，在固定开距情况下，以一定速度断开隔离开关，记录断口起弧至灭弧过程，来模拟带电引线作业。

图1 试验主电路图

2）在固定速度0.8m/s条件下，对不同断开距离和不同电容电流的组合进行分闸试验，在每种电流值下进行多次试验，确定同一断开距离工况下能自然熄灭电弧的电流值。

4 测试结果

4.1 触头开距202mm条件下的试验数据汇总（见表1）

在固定开距202mm条件下，允许带电作业分断空载线路容性电流最大安全值应小于等于3.7A。

4.2 触头开距152mm条件下的试验数据汇总（见表2）

在固定开距152mm条件下，允许带电作业分断空载线路容性电流最大安全值应小于等于3.2A。

4.3 触头开距102mm条件下的试验数据汇总（见表3）

在固定开距102mm条件下，电流1.5A条件下，连续不能灭弧，继续降低电流至0.8A，弧光也较大。

表1 触头开距202mm条件下的试验数据

表2 触头开距152mm条件下的试验数据

表3 触头开距102mm条件下的试验数据

5 分析总结

上述试验结果表明：

1）在固定的断开速度下，相同的触头开距下，空载电缆线路的电容电流的幅值大小对电弧的熄灭影响很大；

2）在固定的断开速度下，不同的触头开距下，电弧自然熄灭的电容电流值随着断开距离的减小而降低；

3）在固定的断开速度下，相同的触头开距下，电容电流越大，电弧的长度拉得越长，响声也越大。

这是试验过程中拍到的一张电弧燃烧图（见图2），可以看到，弧光很强烈耀眼，电弧在触头间燃烧并在在动触头上端向上扩散，同时在触头分开至电弧熄灭的过程中，线路上的试验电压值变化不大，而回路电流幅值变化非常大并且伴随着高频的震荡，如图3所示。

图2 电弧燃烧图

图3 试验中电弧试验电压值与回路电流幅值变化

从图3还可以看出，当容性电流刚被切断时，电流由短暂过零的消失跳跃至正常电流幅值的1倍还多，并发生高频震荡，期间发生电流过零瞬间电弧熄灭，触头重燃后又出现电流幅值高频震荡的情况。在燃弧后期，随着触头开距的拉大，断口间电场强度降低，电弧被拉长，电弧冷却加快，在电流过零时自然熄灭。

6 建议

1）在日常的10kV配电网带电作业断、接引流线时，一定要仔细确认，切不可带负荷断引流线。带电断开空载电缆线路作业时，应结合高原地区工作特殊气候条件，综合考虑安全余量。在给定的电容电流条件下，断开空载长电缆线路时，要降低燃弧时间，可采取加快断开速度、拉大开距等方法。

2）高原环境条件下，空气介电强度、冷却效应以及弧隙空气介质恢复强度低，以自由空气为灭弧介质的开关电器灭弧能力降低。因此，应在不同海拔条件下进行带电作业断开空载电力电缆线路的理论和试验研究。

[1] GB/T 18857-2008, 配电线路带电作业技术导则[S].

[2] GB/T 20626.1-2006,特殊环境条件 高压电工电子产品 第1部分：通用技术要求[S].

[3] 尚振球,郭文元.高压电器[M].西安:西安交通大学出版社,1992.

[4] 国家电力监管委员会 电力业务资质管理中心编写组.电工进网作业许可考试参考教材 高压理论部分[M]. 北京：中国财政经济出版社, 2006.

吴炳卫，男，云南昆明人，高级工程师，主要从事电工产品高原环境适应性研究、试验验证工作。

Plateau 10kV Distribution Network Cable Line Live Working Breaking No Load Line Test Research

WU Bing-wei1, ZHAO Lei1, DONG Jun1, DENG Hua2,CHEN Yi-zhong2
（1. Kunming High Altitude Electrical Detection Co., Ltd., Kunming 650221; 2.Yunnan Power Grid Corporation Live Working Branch, Kunming 650041）

The electrified operation of the no-load cable lines will produce arc; and it will endanger the personal safety. Through simulating the speed when artificial hot-line working under no load cable line, it breaks distance and capacity current. Through this research, the natural arc extinguishing values of live working breaking no load cable line in different conditions is found.

live working; no load cable line; arc; capacitive current

TM7

B

1004-7204（2015）01-0012-03