35kV变电站旁路带电作业方法及设备的研究与应用

目 录

一 项目研究的背景和意义 3

二 研究的主要内容 6

三 项目实施内容 7

（一）综述 7

（二）成立项目专项小组 8

（三）调研考察 10

（四）本项目解决的关键技术和难点 16

（五）项目研究采用的技术路线 17

四 项目实现的目标和取得的成果 18

五 项目创新点 19

六 对下步工作的展望 19

七 结论 20

一 项目研究的背景和意义

随着电力用户对供电可靠性要求的提高，减少变电站停电检修的次数、提供变电站设备的可用性具有很重要的意义和经济效益，变电站开展带电作业的目标可以归结为以下四个方面：

（1）消除设备缺陷，排除隐患，使设备能够安全运行；（2）保持和恢复设备的功能，延长设备使用寿命；（3）提高和保持设备的性能，提高设备的利用率；（4）提高供电可靠性。

所以变电站开展带电作业在国内和国外都引起了重视。国内和国外都在这方面开展了研究和实际带电检修作业，国内出于安全方面的考虑在这方面开展的工作不多，而国外在变电站带电作业工具、作业项目以及科研都已经形成了完善的体系。

我国在变电站带电作业的科研和实践方面还处于起步阶段，开展的研究和作业项目远落后于线路带电作业。我国在变电站带电检修中开展了工作主要有带电更换220kV隔离刀闸、带电处理隔离刀闸线夹设备发热以及带电更换母线绝缘子等。湖南省变电修试安装公司在1990年对因老化而拒动的220kV隔离刀闸采用等电位作业与间接电位作业相结合的作业方式进行带电更换，在作业过程中采用旁路开关对被更换的隔离刀闸进行旁路。内蒙乌海电业局在2006年时对隔离刀闸设备线夹发热问题，采取先对发热线夹采用分流线进行分流，然后采用等电位作业方式对设备进行消缺处理。湖北省超高压输变电公司在500kV变电站带电作业方面重点开展的项目有带电更换母线绝缘子和对隔离刀闸进行进行带电检修。可以看出我国在变电站带电作业方面开展的作业项目有限，而对变电站里面一些关键设备如隔离刀闸、断路器、互感器、电容器、电抗器以及套管等设备开展带电检修方面还有很大的空白。

国外在变电站带电作业方面开展研究的有法国、加拿大、美国和巴西等国家。法国电力公司早在1984年就开展了变电站带电作业，并对变电站带电作业过程中涉及到的电气现象在实验室里面开展了大量的试验研究，得到了在变电站带电作业过程中的各种电气参数，根据这些参数制定了带电作业的作业方法和人身安全防护方法，形成了比较完善的作业项目、作业方法、作业工器具以及规章制度。除去一些例外的作业项目外，法国电力公司几乎所有变电站停电检修作业项目都可以开展带电检修。而加拿大，巴西等国开展了跳线断开与接引、间隔棒更换、断开或接入断路器、陷波器和绝缘子等设备、桥接、螺钉的加紧及更换和传感器件与测量设备的安装等。总体来说，国外在变电站带电作业方面积累了很多的经验，并且取得了很好的工程价值。

变电站电气设备紧凑，净空距离小，当电气设备出现缺陷的情况下，带电作业过程中安全距离和组合间隙安全性方面比较严格，并且变电站中的一些设备如断路器、隔离开关和电流互感器等带电检修作业过程中一般会面对大电流接入与开断操作，另外这些电器设备还与变电站保护系统有关，所以在变电站带电作业对作业人员的素质和技术要求要高。在变电站开展带电作业需要运行人员、检修人员和保护人员的共同参与指定作业计划和作业步骤。

为解决35kV变电站带负荷带电作业，配合变电检修部门进行站内电气设备缺陷故障抢修及定检预试工作的正常开展，结合云南电网公司红河供电局35kV变电站特点，参照相关标准，以35kV带电作业防护用具的应用为基础，研究35kV变电站带负荷旁路带电作业方法，特立此课题开展带负荷带电检修35kV变电站作业方法及旁路设备的研究。

（一）35kV变电站带负荷旁路带电作业常态化、规范化目的

通过我局对35kV带电作业防护用具的成功应用为基础，研究35kV变电站带负荷旁路带电作业方法，满足中华人民共和国行业标准《电业安全规程》(电力线路部分)DL409-91第154条“…35kV及以下的带电设备，不能满足规定的最小安全距离时，必须采取可靠的绝缘隔离措施”的要求，及中华人民共和国行业标准《电业安全规程》(电力线路部分)DL409-91带电短接设备相关规定：第173条“…35kV及以下设备使用的绝缘分流线的绝缘水平应满足规定“，第175条”短接开关设备或阻波器的分流线截面和两端线夹的载流容量，应满足最大负荷电流的要求“。实现35kV变电站带负荷旁路带电作业，并编写相应作业指导书，最后进行现场验证等实践活动，从而实现35kV变电站带负荷旁路带电作业常态化、规范化开展的目的。

（二）35kV变电站带负荷旁路带电作业的推广意义

通过35kV变电站带负荷旁路带电作业研究成果，可以广泛应用于配合变电检修部门进行站内电气设备缺陷故障抢修及定检预试工作，可有效减少因35kV变电站内电气设备缺陷故障引发停电或紧急停电抢修，造成35kV供电区域大面积停电，致使供电可靠率较低站内计划停电时间和故障抢修时间，显著提高供电可靠性，保证35kV变电站系统安全稳定运行，对建设坚强电网具有重要的意义。

目前全国35kV变电站带负荷旁路带电作业项目属于首创，此项目完成后，可以在全网和全国范围推广应用。如果能在全国范围内推动35kV变电站带负荷旁路带电作业，此类作业应用范围将非常广泛，直接效益是推广应用推动红河供电局35kV变电站带负荷旁路带电作业，配合变电检修部门进行站内电气设备缺陷故障抢修及定检预试工作，间接效益是减少云南电网公司乃至南方电网公司35kV变电站设备故障的停电检修工作时间，减少停电，保证系统稳定运行。同时，也为下一步开展更高电压等级变电站的带负荷旁路带电作业奠定基础。

例：我局其中四个单线单变35kV变电站：

由上表可以看出：

此四个变电站所供负荷中，最大负荷274A，线路共有变压器台649台，容量为61263kVA。如下表：

如35kV进线或设备需停电检修或预试等，将对当地用户大面积停电。以开展一次35kV变电站带负荷旁路带电作业，通过带电作业将需检修的设备进行旁路后退出运行，以配合变电检修部门进行检修站内一次隔离开关作业为例，按作业人员最熟练操作技能水平衡量，原计划停电12小时。若工作时线路工作电流为200A，由公式计算得：P=1.732UIcosθ=1.732×35×200×0.9=10911.6(kW).以目前平均电价0.50元/ kW.h计,如停电作业，则产生的直接经济效益,为10911.6×0.5×12=65469.6（元）。

以一年开展带负荷带电配合检修35kV变电站作业100次计算， 则100×65469.6=654.696 （万元）。目前我局35kV变电站共有19座，因此实施此项目，经济效益显著，可大幅提升供电可靠性，可以使35kV变电站的缺陷得到及时处理，保障变电站的安全稳定运行，同时保障对当时用户的不间断供电，提升我局的供电服务水平。

二 项目研究主要内容

2.1 35kV变电站旁路带电作业方法研究

通过理论与试验结合，并充分考虑云南电网公司红河供电局设备特点，进行“35kV变电站旁路带电作业方法及设备的研究与应用” 的研究，参照10kV旁路电缆作业方法。通过解决带电进行旁路电缆与35kV变电站设备进行电气连接的问题，实现跨接待检修或更换站内设备作业。研究、编写35kV变电站旁路带电作业方法及作业指导书，并开展现场验证方案等实践活动，实现在35kV变电站开展旁路带电作业的目的。

2.2 35kV变电站旁路带电作业设备研制

35kV旁路带电作业设备包括电缆、电缆终端及接头、负荷开关，研制将根据现有的GB12706等现行成熟标准进行，并结合10kV旁路带电作业设备研制经验以及云南电网公司红河供电局辖区35kV电站设备特点进行开发。具体研制内容包括35kV旁路电力电缆、35kV旁路电力电缆快速插拔式终端及中间接头、35kV旁路负荷开关、35kV电站用旁路电力电缆连接金具等。

2.3 35kV变电站旁路带电作业现场应用

根据35kV变电站旁路带电作业方法研究结果，确定作业项目，制定现场作业实施方案、“三措”文件:编制作业指导书，在实际线路上进行现场作业。

三 项目实施内容

3.1综述

35kV变电站旁路带电作业方法及设备的研究与应用由云南电网公司红河供电局与合作研发单位共同合作完成，项目自调研到可研批复再到项目整体竣工共历时2年零8个月，项目实施计划如表1所示。

表1进度表

红河供电局作为项目责任和实施单位，组织项目相关部门与研发合作单位密切配合，通力协作，于2019年10月共同完成了35kV变电站旁路带电作业方法及设备的研究与应用的各项工作。

3.2成立项目专项小组

为更好的实施35kV变电站旁路带电作业方法及设备的研究与应用，红河供电局蒙自分局带电专业（后成立为红河供电局带电作业中心）2017年3月组织成立了35kV变电站旁路带电作业方法及设备的研究与应用专项小组，小组成员共计15人，如表2所示，小组成员积极主动参与了项目的实施。

表2 35kV变电站旁路带电作业方法及设备的研究与应用实施小组成员名单

3.3调研考察

红河州处于“一带一路”建设前沿，如河口、金平等县与越南接壤，在经济建设和国防要求都处于前沿，对供电可靠性的要求也较高。我局110kV与220kV变电站中，51.2%的变电站负荷大于20MVA（具体如下表）；由表可以看出，红河局变电站35kV出线符合集中在15~20 MVA，通过计算，线路电流在300~400A，为满足线路在旁路作业时能全负荷运行，并考虑一定的安全裕度，旁路电缆的负荷电流必须满足400A的电流要求。

红河州220kV变电站35kV总负荷统计表

红河州110kV变电站35kV总负荷统计表

通过对变电站35kV设备进行带负荷带电作业，可作为确保变电站35kV设备安全稳定运行的重要技术手段，可有效提高供电可靠性率，满足国家整体经济建设和国防保卫的要求。

而变电站35kV设备由于受面积限制，且电气设备多，间隔间距小、接线复杂，所以，变电站的设备检修或消缺等工作，目前基本都只能采用停电的方式进行，从而也造成10kV出线停电，影响时户数。

因此，项目组以35kV带电作业防护用具的实践应用为基础，立此课题开展带负荷带电检修变电站35kV设备作业方法及旁路移动平台的研究。

（一）变电站35kV带负荷旁路带电作业常态化、规范化目的

以我局对35kV带电作业防护用具的成功应用为基础，研究变电站35kV设备带负荷旁路带电作业方法，满足中华人民共和国行业标准《电业安全规程》(发电厂和变电所电气部分)DL408-91第6.2.1条“…35kV及以下的带电设备，不能满足规定的最小安全距离时，必须采取可靠的绝缘隔离措施”的要求，及中华人民共和国行业标准《电业安全规程》(发电厂和变电所电气部分)DL408-91规定带电短接设备相关规定：第6.5.1.3条“…35kV及以下设备使用的绝缘分流线的绝缘水平应满足规定”，第6.5.3条“短接开关设备或阻波器的分流线截面和两端线夹的载流容量，应满足最大负荷电流的要求“。实现变电站35kV带负荷旁路带电作业，并编写相应作业指导书，最后进行现场验证等实践活动，从而实现变电站35kV带负荷旁路带电作业常态化、规范化开展的目的。

（二）变电站35kV带负荷旁路带电作业的推广意义

通过变电站35kV带负荷旁路带电作业研究成果，可以广泛应用于配合变电检修部门进行站内电气设备缺陷故障抢修及定检预试工作，可有效减少因变电站内35kV电气设备缺陷故障引发停电或紧急停电抢修，造成35kV供电区域大面积停电时间和范围。通过减少停电时间和故障抢修时间，显著提高供电可靠性，保证变电站35kV系统安全稳定运行，对建设坚强电网具有重要的意义。

目前全国变电站35kV带负荷旁路带电作业项目属于首创，此项目完成后，能实现变电站35kV带负荷旁路带电作业，此类作业应用范围将非常广泛，直接效益是推广应用红河供电局变电站35kV带负荷旁路带电作业，配合变电检修部门进行站内电气设备缺陷故障抢修及定检预试工作，间接效益是减少云南电网有限责任公司乃至南方电网公司变电站35kV设备故障的停电检修工作时间，减少停电，保证系统稳定运行。同时，也为下一步开展更高电压等级变电站的带负荷旁路带电作业奠定基础。

例：我局其中四个单线单变35kV变电站：

由上表可以看出：

此四个变电站所供负荷中，最大负荷274A，线路共有变压器台649台，容量为61263kVA。如下表：

综上所述，35kV进线或设备需停电检修或预试时，以开展一次变电站35kV带负荷旁路带电作业，通过带电作业将需检修的设备进行旁路后退出运行，配合变电检修部门进行检修站内一次隔离开关作业为例：

按作业人员最熟练操作技能水平衡量，原计划停电12小时。若工作时线路工作电流为300A，由公式计算得：P=1.732UIcosθ=1.732×35×300×0.9=16367.4(kW).以目前平均电价0.50元/ kW.h计,如停电作业，则产生的直接经济效益,为16367.4×0.5×12=98204.4（元）。

以一年开展带负荷带电配合检修35kV变电站作业100次计算， 则100×98204.4=982.044（万元）。目前红河电网35kV变电站共有124座，其中单线供电69座，单线供电的变电站达到55.6%。因此实施此项目，经济效益显著，可大幅提升供电可靠性，可以使35kV变电站的缺陷得到及时处理，保障变电站的安全稳定运行，同时保障对当时用户的不间断供电，提升我局的供电服务水平。

3.4本项目解决的关键技术和难点

3.4.1 变电站35kV旁路电缆快速插拔式终端及接头的绝缘结构设计

35kV电缆附件相对10kV同类设备绝缘要求更高，尖端电场更强，绝缘爬电距离要求更长，那么相对设计的产品体积增大，会加大施工难度，尤其是接头对接时，更大的径向握紧力及更大的摩擦接触面积会迫使对接或分离作业时操作人员运用更大的力量去完成，施工难度成倍增加。所以必须考虑合理的设计绝缘结构，尤其是电场控制结构，合理的选择绝缘材料，使产品设计体积减小，重量减轻。

3.4.2 变电站35kV旁路负荷开关设计

已知10kV旁路负荷开关采用的是六氟化硫绝缘介质，重量在50kG左右，开发35kV同类产品，由于相间及相地绝缘增大，势必造成体积更大，增加重量。所以变电站35kV旁路负荷开关设计将是本项目难点之一。即选择什么样的绝缘介质、什么样的操作方式，及什么样的运输方式。

3.4.3 变电站35kV旁路负荷转供车的研制

由于红河地区35kV变电站一般位于郊区，道路交通不便，环境受限，加之变电站35kV旁路负荷开关重量重，如靠人力搬运，工作效率低，所以有必要开发一种专用运载车辆解决这个问题。该关键技术难点在于车辆底盘选择及开关布置要满足使用安全、操作方便的要求。

3.4.4 履带式小型放缆车的研制

由于红河地区35kV带电作业地点大多处于山区，地形复杂，在旁路电缆展放时如采用人力，效率低、难度大，如采用大型底盘车改装进行运载和展放，又过于浪费，所以有必要开发一种小型的放缆车配合该项目实施。

3.4.5 变电站35kV旁路带电作业方法研究

变电站35kV旁路带电作业概念目前没有参考资料，作业方法将参考10kV旁路电缆作业方法，但施工安全标准及规定与10kV有很大区别，所以必须通过实验研究取得经验后借鉴到实际应用中。

3.5项目研究采用的技术路线

阶段1，组织相关技术人员对变电站35kV设备、布局及旁路电缆作业技术与设备情况进行调研及分析，听取有关专家的意见和建议；

阶段2，组织人力和物力对相关资料分析整合，对变电站35kV旁路带电作业设备进行设计、生产及试验研究；

阶段3，完成变电站35kV旁路带电作业施工项目方案、作业规程、作业指导书的研究与编制；

阶段4，根据前期制定的作业项目进行实际运行应用研究，积累运行研究数据；

阶段5，在红河地区投入实际运用。同时，设立应用研究专题小组，跟踪观测和试验投入运行的相关产品的实际运用效果；

阶段6，比对验证和现场实测数据总结分析，积累运行经验，并将总结分析结果反馈到技术方案设计，使其得到即时修正和调整，更进一步改进、完善本项目后续研究的技术路线。

阶段7，现场应用验收。

阶段8，撰写项目研究报告，邀请专家进行项目结题验收。

图1 项目技术方案八步骤

按照以上技术方案系统地完成应用试验研究。

在比较国内外现有技术措施的基础上，以非破坏性、现场可操作性为基本原则，引入临时旁路供电系统进行变电站35kV设备故障检修新措施、新概念，结合国情和投入产出比的应用试验研究，探寻更加安全、更加经济的电站故障检修新方法和新途径，推动红河供电局安全生产、提高供电可靠性技术进步。

四 项目实现的目标和取得的成果

项目组按照项目进度表认真开展各项研究工作，目前研究工作实现的目标和成果如下：

一、撰写完成关于《 35kV变电站旁路带电作业方法及设备的研究与应用》工作总结报告和技术报告各一份。报告详细的介绍了项目研制意义、研制方案及研制过程。

二、完成了 35kV变电站旁路带电作业方法及设备的研究与应用，并交付变电站35kV旁路带电作业设备。（全部试验中所用试品和成品。试验用品：平台中包括 ：35kV旁路电缆50米、终端6只、中间接头6只；成品：35kV旁路电缆100米、终端12只、中间接头6只、旁路负荷开关1台）.

三、目前已经申请2项国家专利，2项发明，3项实用新型

四、完成了核心期刊论文两篇，一篇《一种T形转接电缆终端在10kV电缆网旁路作业中的应用》，在《电缆技术》2018年第一期上发表。一篇《新型10kV电缆网旁路作业方法及设备的应用》

五、完成了《变电站35kV电压等级旁路带电作业技术导则》报批稿一份。

六、项目组完成了“ 35kV变电站旁路带电作业方法及设备的研究与应用”科技项目现场验证报告，并成功进行了成果现场验证，效果良好。

五 项目创新点

5.1国内首次开展变电站35kV旁路带电作业方法研究，确定作业项目及作业方式。

5.2参照相关标准研制变电站35kV旁路带电作业移动平台。

5.3根据研究结果，开展变电站35kV旁路带电作业现场验证及应用。

六 对下步工作的展望

项目的成功实施，经历了调研分析、方案编制、研发、改进、验证等阶段，项目组付出了艰辛的劳动。通过项目的研究工作体会到项目要取得成功不但需精心组织、认真策划，更需要结合实际认真分析，开动脑筋积极想办法，不断总结、改进、完善思路和方案，大胆实践，专业技术人员自主创新能力得到了体现。

今后工作的展望：

通过本项目的成功实施，在不断积累35kV变电站不停电作业的基础上，我们还将对其作业中出现的问题进行探讨和改进，进一步优化作业流程，充分发挥旁路电缆不停电作业的技术优势，逐步降低35kV变电站计划检修和故障抢修停电时间，提高云南地区供电可靠性。

七 总结

本项目成果最终以红河供电局实际作业案例进行了效果验证。这种新型方法以临时替代为概念，以旁路作业原理为基础，采用了旁路电缆设备连接终端、T旁路负荷开关、履带车作业平台等新设备及工具，进行35kV变电站旁路作业方案的实施，有效的解决了部分35kV变电站检修、抢修等作业带来用户停电时间长的问题。其核心技术和作业方法的推广为整个配电系统安全运行管理提供了新的思路和方案。

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