一种不停电更换高压电缆护层保护器的切换装置_林添进.pdf

基金项目：国网福建省电力有限公司群众性创新项目 不停电更换高压电缆护层保护器的切换装置的研制（）。一种不停电更换高压电缆护层保护器的切换装置林添进程志杰张秀清洪海涛邹振平陈亮陈肇隆（国网福建省电力有限公司泉州供电公司 福建电力职业技术学院）摘要：在城市电网快速建设的时代背景下，高压电缆线路输电也呈现出大长度、高负荷的发展趋向。为限制保护层感应电压，高压电缆线路多采取金属护套单端接地或者各相金属护套交叉换位互联接地的模式。但是高压电缆保护也不排除发生过电压的风险，需要及时更换损坏的保护器。为提升保护器更换的便捷度与安全性，本文设计了一种不停电更换高压电缆护层保护器的新型切换装置。关键词：不停电；高压电缆护层保护器；更换；切换设计 引言近几年，高压电缆在城市电网中得到了广泛应用，也面临较大的需求缺口。据统计，在北京、上海、广州等一线城市，高压电缆应用占比高达 ，而这也引发了人们对高压电缆使用安全性、便捷性、稳定性的思考。一般电缆终端箱内会安装有电缆护层保护器，用于检测与识别短路故障。保护器在实际应用中经常要面临高压电缆护层过电压的考验，在日常检修试验中也经常需要让高压电缆保护接地箱退出运行，保护器的更换较为繁琐，耗时较长。因此需要考虑设计一种能克服停电压力，支持高压电缆保护层保护器快速切换的装置 -。设计背景高压架空电网建设是实现大容量电能输送的利器，但是更高的电压等级意味着更高的铁塔和更宽的线路走廊，对于寸土寸金的城市核心区域来说实现难度较大。因此，多将高压电缆传输电力由“架空”改为“入地”，从应用看具有稳定可靠、结构紧凑、节约用地、美观等优点 。因此现代城市建设规划中“入地”电缆正逐步取代“架空”线路，这也使得电力系统中电缆的体量逐年攀升，我们必须认真做好电缆线路的运维管理工作。高压电缆有别于架空线路，不能照搬硬套原有的运维经验，在运维中也需要新装置、新技术的支持。目前福建电网针对电缆不停电作业及高压电缆护层保护器切换问题进行了深入研究，设计了一种不停电更换高压电缆护层保护器的切换装置 -。切换装置的设计.设计思路聚焦目前护层保护器失效，未能及时进行停电消缺，导致一部分已失效的护层保护器带“病”运行的问题，研制不停电更换失效保护器装置。作业时先将备用接地箱投入替换出待检修的接地箱，待试验消缺后再重新投入。检修作业过程不改变电缆线路的接地方式和运行可靠性，实现不停电更换高压电缆护层保护器。.装置构造首先是接地电缆入口 出口设计：适合不同类型接地电缆出入连接。可更换金属底板、金属锁紧座，用来匹配单芯接地电缆或者同轴接地电缆。对应的技术要求也比较明确，接地电缆进出孔洞采用防水、防火、防腐等工艺措施进行封堵。其次是外壳设计：选用 不锈钢材质，采用密封性结构防水耐腐蚀设计，防水等级达到 。外壳兼容挂装、抱箍安装等多种安装方式，方便不同电缆现场施工。对应的技术要求为：外箱体采用防腐性能不低于 防锈铝合金的金属板或其它高防腐性能金属材料，内部材料采用热浸镀锌薄钢板或性能更好的 不锈钢材料，材质厚度不低于 .，外箱体顶盖有一定的倾斜度，并应装设防雨檐，所有箱门、金属件和金属构架均应保证接地连接的连续性。再次是透明可见设计：在不锈钢箱门上设计透明玻璃窗，肉眼可见接地刀闸状态，可以不打开箱门，就能分辨刀闸开启 闭合情况。对应的技术要求为：电气技术与经济 产品与解决方案 考虑到保护器可能会爆炸的风险，所以采用防弹玻璃，在有条件的情况下在玻璃上印有防弹标志，还有底部进出线孔设计，采用圆弧设计，不易损伤电缆外层。最后是刀闸的选型：选择 、单相、单投闸刀，开启、闭 合 肉 眼 可见。技术 要求：刀闸 选 择 的肯定不够，按 、截面的电缆，要选用 的刀闸。.技术方案不停电更换高压电缆护层保护器的切换装置结构如图所示。在设计中为实现临时接地箱和运行接地箱的带电切换，研制了安装于电缆护层与保护箱之间的接地电缆中的新型切换装置。切换装置箱内设置两个刀闸，通过刀闸的不同开闭组合进行不同工作模式的切换。电缆正常运行状态下，刀闸 闭合，刀闸 断开，接入运行接地箱线路正常工作。当要对运行中的保护器进行检修、试验时，首先将一只同型号的接地箱一端接地、另一端接入刀闸 ，通过绝缘操作杆使刀闸 闭合，让临时保护器投入运行，此时两组同样的保护器短暂并联运行。紧接着，断开刀闸 让整个护层保护接地箱退出运行，开展试验消缺。试验消缺后，再通过相应操作，先投入原接地箱，再退出临时保护器，恢复原运行状态。图不停电更换高压电缆护层保护器的切换装置构造通过新型切换装置可以让原带电接地箱进行隔离并退出运行，对保护器的试验、消缺却仍沿用当前的技术方法，整个检修过程保护器仍处于停电状态，保证安全作业。以上创新的实质是将矛盾进行转移，采用刀闸操作对原先不能满足停电需求的设备进行隔离，创造出作业条件，而不是针对具体的保护器试验、消缺进行技术革新，因此可以很好地推广至其它作业领域。.应用优势首先，此新型切换装置可匹配常见规格的单芯接地电缆和同轴接地电缆。运行中护层保护接地箱临时退出进行试验消缺作业，从原来需临时申请停电耗时约 降低至即时完成，人工成本从 人 天降至 。其次，箱体采用可视化设计，免开箱即可看清箱内机构，避免放电火花漏出箱体的现象，保障人身安全。防水等级达到 ，性能发挥更稳定。再次，单套产品质量约为 ，成品箱体套件不大于 。采取轻量化设计，降低产品的重量，且可适用于各种高压电缆护层保护器接地箱安装场合及检修作业。最后，箱体可短时承受额定峰值 的短路电流，耐受时间不低于 .。.使用方法不停电更换高压电缆护层保护器的切换装置，从传统的需停电方能更换电缆护层保护器，改为不停电即可安全更换高压电缆护层保护器。在日常运行状态、切换状态和恢复状态各有使用要求。其中日常运行状态下，装置安装于电缆护层与保护箱之间的接地电缆中，箱内设置 个刀闸（对应两组接口）；电缆运行状态下，刀闸 闭合，刀闸 断开，保护器通过刀闸 投入运行。切换状态下，当要对运行中的保护器试验时，临时将一只同型号的保护器一端接地、另一端接入刀闸 ，通过绝缘操作杆使刀闸 闭合，让临时保护器投入运行，此时两组同样的保护器短暂并联运行。接着，断开刀闸 让整个护层保护接地箱退出运行、开展试验消缺。恢复状态下，试验消缺后，通过相应操作，先投入原接地箱、再退出临时保护器，恢复原运行状态。切换装置应用要点.安全应用要求整个检修作业过程中，刀闸的开闭涉及对带电体的操作，需要严格把控触电风险。电缆接地系统的设计有着严格的规定，整个护层的感应电压一般在 以内，保护接地箱的接地电流则通常在几百毫安量级，采用刀闸开断这个量级的电路是可行的。为保证作业人员的安全，作业应严格遵照作业规范。作业前应用钳形电流表等设备进行接地电流和感应电压的测试，符合作业条件后，人员必须佩戴绝缘手套使用绝缘操作杆进行操作。.通用应用要求护层电压保护器通常配套安装在保护接地箱和交叉互联箱内。两种箱体的安装配置有很大的区别，保护接地箱的接地电缆通常为单芯电缆，而交叉互联则电气技术与经济 产品与解决方案 采用同轴接地电缆。就不停电高压电缆护层保护器试验、消缺作业而言，需准确收集常见护层保护接地箱安装工艺信息和常用单芯接地电缆、同轴接地电缆规格信息，才能在作业现场匹配对应接地箱，进行作业。.性能优化要求严格把控箱体的防水、防火、防腐等性能。外箱体采用防腐性能不低于 防锈铝合金的金属板或其它高防腐性能金属材料，内部材料采用热浸镀锌薄钢板或性能更好的 不锈钢材料，材质厚度不低于 .。为保证防腐性能，外表面喷涂防腐涂层，涂层喷涂均匀、厚度一致，最小厚度为 。外箱体顶盖的倾斜度不应小于 ，并应装设防雨檐。门应向外开，开启角度应大于 ，并设定位装置；装设暗锁，并设外挂锁孔。门铰链具有防盗功能，有防雨、防堵、防锈功能。电缆进出线孔应采用防水、防火、防腐、防冻裂的高密封性能的电缆变径密封封堵材料进行封堵。所有箱门、金属件和金属构架均应保证接地连接的连续性。内部金属附件均需进行防腐处理，箱壳门铰链及电气接地线辫均采用 不锈钢材料或其它防腐材料，门铰链处的接地连接线应加透明护套。结束语对于高压电缆来说，护层保护器失效问题直接影响线路运行安全。常规处理方法是以停电为前提进行保护器的试验、消缺处理，这也意味着一部分已经失效的护层保护器处于带病运行状态。研究并推广性能更好的不停电更换高压电缆护层保护器的切换装置具有现实必要性。做好推广应用工作，将大大提高供电可靠性、提升运维水平、提高工作效率、降低作业风险。而不停电更换高压电缆护层保护器的切换装置除服务于保护器更换外，也可以解决其他领域的一些作业难题，综合效益突出。参考文献 马天祥，程肖，杜旭浩，等剩余电流动作保护器在农村电网应用中存在的问题分析 河北电力技术，（）：-宋黎明漳村矿井下高压配电开关保护器技改及更换 科技视界，（）：郭俊健单芯电缆在高压供配电线路中的设计问题浅析 四川冶金，（）：-赵滨，郭增寿高压单芯电缆保护器在公伯峡水电站中的应用 青海电力，（）：-王家理，李家贤更换漏电总保护器势在必行 江苏电机工程，（）：（收稿日期：-）电气技术与经济 产品与解决方案