低压配网不停电作业电弧伤害及防护技术的应用

低压配网不停电作业电弧伤害及防护技术的应用

张栋

中国石油大港油田分公司第四采油厂（滩海开发公司）  天津  300280

摘要：开展配网不停电作业期间，在防止直接接触、间接接触的同时还需要避免作业时因为设备短路故障电弧导致的伤害，其系统电压等级越低在相线与相线、相线与地面之间的距离也就越小，此时不停电作业中发生设备短路的可能性越高，因此做好电弧防护非常重要。

关键词：低压配网；不停电作业；防护技术

前言

    所谓的不停电作业就是在不停电的基础上，检修配网设备性能，这也是当下减少停电时间且提高供电可靠性的重要途径。因为我国当前对供电可靠性的要求尚未实现低压配网全覆盖，基本上依然沿用计划检修、抢修的方式，为了实现不通电检修的目的，需要采用电弧伤害安全防护技术。

一、电弧伤害的原因

    1、强电场发射，因为开关电器分闸的瞬间因为动静触头之间的距离不大，触头之间会形成强大的电场，而触头内部电子在强电场的作用下被拉出来，然后形成强电场发射情况。2、热电子发射，在断路器中动静触头分离之后，触头之间的接触压力与接触面积会呈现出缩小的趋势，而接触电阻则在不断增加，导致接触部位会突然散发热量，此时阴极表面的温度快速上升，发射出电子，然后形成电子发射。3、碰撞游离就是从阴极发射出的电子电力场作用，向阳极不断运动，在该运动过程中和中性质点发生碰撞，高速运动下的电子会积聚足够的动能，产生一个或者多个电子，使中性质点发生游离[1]。4、热游离，在弧柱中的气体分子因为高温影响发生剧烈运动，形成很大动能的中性质点相互碰撞、形成电子与正离子。如断路器设备，在触头分离之后，突然解除压力致使阴极表面形成高温炽热电，出现热电子发射。还有触头间隙较小，增加电压强度，产生强电场发射；从阴极表面逸出的电子在强电场作用下，加速向阳极运动，形成碰撞游离，此时触头间隙中的带电质点突然增多，且温度也快速升高，形成热游离，在外电压的作用下，间隙被击穿以后形成电弧。

二、低压配网不停电作业防护技术的应用

（一）应用负荷转移车

    负荷转移车具备着移动电源的作用，其电源两端分别安装了高压真空负荷开关与低压空气开关装置，负荷转移车可以在短时间内与电源变压器连接，为维修保养提供便捷。但是需要注意：连接组的匹配度、容量比的精准度、短路阻抗精确。当下在作业中常应用的设备型号为Dyn11，该设备容量已经从R系列发展为S系列，现在又有了S11、S13两种型号，因此容量的差异已经降到非常低的水平。经过将箱式变电站的高低压引出线电缆连接到10Kv的配电线与380V的高压架空线上，即可保证箱式变电站和配电变压器的短时并联运行，实现并列运行、断开待修试配电变压器的低压刀闸与高压跌落式熔断器。该技术的应用可以简化操作过程、降低作业期间发生危险的可能性甚至减少企业不必要的经济损失，因此该设备也已经成为不停电作业中加快作业速度的有效途径。

（二）柴油发电车

    应用移动发电车完成电力供应作业，可以在停电的短时间内给予电能的需求，与传统发电机相比，应用移动发电车可以实现绿色环保的目的，应用柴油与天然气清洁能源，保证电力供应的可靠性与安全性[2]。应用普通发电车开展不停电作业前，注意将需要维护的线路、设备与电网相隔离，保证发电车可以提供充足的电力能源。为了避免止环流与倒送电情况的发生，必要要杜绝发电车与运行电网的直接连接。虽然柴油发电车的容量较大且连续供电时间长，但是其设备启动缓慢，也就是说从启动到发电机稳定运行，需要长达数分钟，且发电期间会发出较大的噪音。

（三）构建电弧数学模型检测电弧

    因为电弧建立数学模型的研究内容相对较多，因此检测设计安全型电路的研究需要利用低能直流电弧的数学模型，经过详细研究之后，建立静态伏安特性模型与动态伏安特性模型、电流线性衰减模型。主要是因为电弧数学模型会受不同因素的影响，检测参数时难度系数较大，利用电弧数学模型开展故障电弧检测的速度较为缓慢且成果不突出，还停滞于仿真阶段，然而对电弧数学的模型研究对故障电弧的检测有较好的辅助。

（四）电流电压波形的电弧检测方法

    无论是电流较大的配电柜还是电流较小的家庭供配电系统，一旦发生故障电弧，电压与电流都会受到影响，此时可以考虑应用观察电压与电流的波形变化情况检测故障电弧。就是因为电流与电压检测故障电弧的优势较为明显，最明显的缺陷就是引起电流以及电压变化的因素，有效区分电流和电压变化的性质也是当前的重点内容[3]。低压配电故障电弧引起的灾害可以直接伤害到人们的生命财产安全，为了解决以及防范因为故障电弧引起的住宅建筑电气事故，对故障电弧检测与防护技术进行深入的研究，切实做好安全配电用电基础。

（五）EPS应急电源车

该应急电源在应对突发情况时表现格外突出，其充电与发现过程遵循了380交流电压输入、整流、蓄电池、逆变、交流输出的顺序，对突发情况作出应对，在不停电的情况下应用更合适。在检修或者更换设备的基础上，利用EPS应急电源车将KM1的电源切换到应急输出的状态下，为了将电力传输给负荷，在设备恢复正常运转以前，在KM2与KM1之间作出切换，将电力传送到用户，解决突发情况下断电的需求。利用EPS技术可以使逆变器进入工作状态，启动时间也会小于EPS，为用户提供电力资源。

（六）检无压自动投切

应急旁路的配变车低压柜中有检无压自动切换设备，该设备由测压继电器与低压短路器组成，在应急旁路配变车低压短路器处于断开状态时，线路并接到配电网变压器的低压馈出端位置，然后将配电网变压器的低压馈出端三相电压信号引入应急旁路配变车低压柜内的断路器下端位置，此时测压继电器可以测出电网变压器低压馈出端是否断电，在判断配电网的变压器低压馈出端断电以后，测压继电器可以发出信号，低压断路器电操机构开始电吸台，最后断路器合闸结束。

结语

    综上所述，不停电作业和传统的配网停电维修工作相比，优势更为明显，不停电作业可以提升配网供电的安全与质量；也可以节约维修时投入的人工成本资金，在应用不停电作业技术维修配网期间，要保证施工设备与施工环境的安全，采取必要手段将安全事故发生的几率降到最低。

参考文献：

[1]李俊林,韩捷,谢聪等. 多应用场景低压配网无缝合环转电解决方案[J]. 电力建设,2022,43(07):113-120.

[2]宋仕达,张丹瑶,张冬妮. “0.4kV配网不停电作业方式”在检修作业中的应用与创新[J]. 中国设备工程,2021,(16):30-32.

[3]易璨. 配网中低压全系统旁路不停电作业方案分析[J]. 通讯世界,2019,26(11):201-202.