低压开关带电检修工具的研制

0  引言

    随着社会的不断发展，国民经济增长速度不断加快，人们生活水平的提高使得人们越来越关注生活的安全与质量，高品质的供电服务与之密切相关^[1-2]。传统的检测检修基本都是通过停电来完成的，这样的方式引起的停电对供电的质量又提出了新的挑战，为解决这一问题，保证供电的持续稳定性，近年来在高压带电检测检修方面取得了很大的成果^[3-5]。如对500KV电网的变压器，GIS的带电检测，110kV及以上的隔离开关的带电检测，带电更换220kV母线电压互感器的空开，10kV配网架空线路的检修等^[6-9]。而对于10kV及以下的开关带电检修技术的研究却很少，所以本文提出研制一种低压开关带电检修工具，使其在对低压开关试验检修时实现不停电操作。

1 低压开关带电检修

1.1 传统低压开关检修

低压开关检修是对10kV箱式变电站（箱变）的低压开关进行检修。当低压开关检测或出现故障需检修的时候，传统的方法是将整座箱变停电，然后对故障或需要检测的低压开关进行操作，操作完成后再恢复供电。工作流程图如图1所示。

图1 传统低压开关检修流程图

1.1.1传统低压开关检修的影响

上海某地区近几年来发展比较快，箱变的数量也在不断增长，2017年10kV箱变的数量达到了1700余座，每座箱变有4条低压出线，低压出线的数量达到7000余条。2017年10kV箱变低压开关的检修数量达到了一百多个，且呈快速增长趋势，而因为箱变检修停电引起的客户投诉也在逐年增长。随着人们生活质量的提高，群众对生活中各方面的服务质量提出了更高的要求，因此我们的供电服务和质量需紧跟时代步伐，满足客户的需求。

1.2 低压开关带电检修

低压开关带电检修是在检修时进行不停电的操作。箱变多属于户外型，体积不大，其四条出线低压开关间的距离较小，如果检修时采用不停电的方式，安全是主要问题。若检修时采用移动环网柜临时供电的方式，检修前利用移动环网柜给需检修的箱变所供电的用户供电，在箱变检修完成后，拆除移动环网柜，箱变恢复正常供电。这种检修方式实现了不停电检修，但是环网柜体积大,搬运过程比较麻烦，耗费大量的人力物力。本文提出，在检修时，把需检修的低压开关与其他不需检修的带电低压开关安全隔离开，即可实现对低压开关检修时的不停电操作。

2 低压开关带电检修工具制作

2.1 低压开关带电检修工具外形设计

上海地区10kV箱变主要有欧式箱变和美式箱变。在上海某供电公司管辖范围内的欧式箱变占到了95%以上。近几年通过电网改造，美式箱变逐渐改造成欧式箱变，美式箱变的数量越来越少。本文以欧式箱变为例，制作低压开关带电检修工具，其低压开关外形图如图2所示。

图2 欧式箱变低压开关外形图

首先对箱变中低压开关中母线的厚度、母线间距离，低压开关的进线排长度，宽度进行测量，测量数据如表1所示。

表1  箱变低压开关内的尺寸测量

 2.1.1 检修工具的组合方式

以检修箱变的第二路低压开关为例（从左到右），检修时需把第二路低压开关隔离开。即使得第二路低压开关与两侧低压开关对应的母线排和进线排隔离开，第二路开关的进线排和母线排分离开，来确保检修时第二路低压开关不带电。现以每一路开关对应的母线和进线排为整体，第二路低压开关检修时，把第一路和第三路母线和进线排隔离；在第二路开关进线排与母线分离时，先拆除A相进线排（A、B、C三相从左到右排列），此时需要先把B、C相进线排和B、C相母线（母线由上到下为A、B、C相排列）作为一个整体隔离开，待拆除完成A相进线排，把A相母线隔离开来。拆除B、C相进线排时的方法参照拆除A相进线排进行。第二路低压开关与带电部位隔离的大致示意图如图3所示。

图3 第二路低压开关与带电部位隔离的大致示意图

 2.1.2 检修工具的组合固定方式

检修工具的外形是立体图形，其有四个封闭的面。在箱变的低压开关侧内几乎没有额外可供固定的地方，只能借助进线排或者母线来固定。可以选择挂钩式，即在检修工具外侧制作挂钩，挂钩挂在母线上来固定，而挂钩较小，在使用和搬运过程中容易损坏，固定不牢靠。选择卡槽式，则根据母线的厚度来开槽，在安装时利用卡槽来固定，固定方式与工具组成一体，其固定牢靠，不易损坏。本文采取卡槽式的固定方式。

2.2 低压开关带电检修工具材料选择

国家电网公司电力安全工作规程规定，进行带电检修工作时，人体与带电体应在安全距离范围外，工器具应满足安全和绝缘要求。市面上常见的几种绝缘材料有：有机玻璃，钢化玻璃，橡胶。有机玻璃由甲基丙烯酸甲酯聚合成的高分子化合物，具有较高的机械强度，有一定的耐热耐寒性，耐腐蚀，耐湿，耐晒，绝缘性能良好，尺寸稳定，易于加工成型，且价格低。同体积的重量是钢化玻璃的一半，良好的板材使用寿命达6-10年。钢化玻璃的原材料跟普通玻璃一样，是用普通玻璃经过钢化处理后的产品，具有强度高，使用安全，但钢化后的玻璃具有自爆（自己破裂）的可能性，同体积的重量是有机玻璃的翻倍，寿命根据使用环境和保存环境决定。硅橡胶常用于电缆，具有耐热耐寒，使用温度在100-300°C之间，具有优异的耐气候性和耐臭氧性以及良好的绝缘性，但强度低，抗撕裂性能差，耐磨性能也差。通过以上对比，选择有机玻璃作为检修工具的材料。

2.3 低压开关带电检修工具制作

根据以上所选择的组合方式及现场测量的尺寸，利用AutoCAD进行外形设计，再根据所做的设计图，选用有机玻璃对工具进行加工成型，最后制作出来，其成品图如图4所示。

图4 检修工具成品图

3 低压开关带电检修工具应用及效益

3.1 低压开关带电检修工具应用

把低压开关带电检修工具使用在需检修的低压开关上进行测试，其安装使用效果图如图5所示。图5 对第三路低压开关进行检修，图5中A）第三路开关两侧带电部位已经隔离，B、C相进线排和A、B、C相母线带电段也进行了隔离，为拆除第三路开关A相进线排做准备。然后利用绝缘扳手把A相进线排拆掉，A相进线排拆除完成后对A相母线进行隔离，对BC相进线排和C相母线进行隔离，其效果图如图5中B）所示。利用同样的原理把C相进线排拆除，再对低压开关进行检修。检修完成后，采用与前面相反顺序把进线排安装上去，最后把检修工具取下，完成了对这座箱变的低压开关检修，恢复正常供电。把这套工具运用在其他几座箱变中进行测试，测试情况表如表2所示。

          A）                         B）   

图5 低压开关带电检修工具效果图

表2  带电检修工具测试情况表

3.2 低压开关带电检修工具效益

按照传统的操作方法，至少提前1小时对箱变进行停电，而检修时长大致1小时，检修完成汇报调度，调度通知操作人员到现场送电，这大概需要一小时，即按传统的方式对低压开关进行检修，停电时长至少3小时。而采用低压开关不停电的检修方式，只有需检修的低压开关回路在检修时停止供电，检修完成即恢复供电，检修调试时长根据试验数据统计大概75分钟（1.25小时），即停电时长只有75分钟（1.25小时）。以某供电公司每年对低压开关检修大概有100起为例，低压开关出线电流正常情况约为100A，停电一小时一个低压开关供电量减少量 如式（1）所示

  （1）

按照传统方式对一路低压开关进行检修时减少的供电量 如式（2）所式

               （2）

带电检修低压开关时减少的供电量 如式（3）所示

              （3）

该公司一年低压开关的检修，传统方式比带电检修方式少的供电量 如式（4）所示

                      （4）

把数据代入式（4）得 ，这一数值为该地区带电检修比常规检修多出的售电量，这些多出来的售电量意味着居民用户少的停电量，低压开关故障多发于夏季高温天气，停电量减少，提高了居民的生活舒适度，提高了人们对供电行业的满意度，也提高企业在人们心目中的形象。

4 结论

本文研制出了10kV低压箱变带电检修工具，实现了低压开关的带电检修，可减少用户的停电时间及停电范围，对人们生活质量的提高提供了帮助，也提高了企业的社会形象。此工具具有携带方便，使用简单，安全性强等特点，对于其他类型的箱变，根据尺寸稍加修改加工后亦可适用，具有很强的推广性。

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作者简介：

刘小榕（1991－），女，上海，从事电力系统及其自动化的工作。王福菊（1986－），女，上海，工程师，从事电力系统及其自动化的工作。

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