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摘要：针对当前不停电作业中旁路作业系统存在合环并网冲击问题，对旁路作业的系统机理进行分析，并对其并网场景进行梳理分析，分析了绝缘引流线旁路作业、旁路负荷开关作业、桥接施工作业、旁路电缆作业的具体过程，建立合环计算模型描述旁路作业合环并网暂态冲击电流的影响并进行模拟分析。引入动态相量建立合环计算模型描述中压发电车合环并网暂态冲击电流的峰谷值变化趋势。首先分析旁路作业的典型场景，然后对旁路作业的典型场景建立合环暂态计算模型，最后在PSCAD／EMTDC仿真平台搭建旁路作业接入配电网的合环暂态模型。仿真结果表明，旁路作业接入配电网的合环暂态过程中，在待检修的线路前段和后端电流都有一定的波动，具有较大的危害。
关键词：配电网；旁路作业；暂态分析
Adaptability and Impact Analysis of Bypass Operation System Connecting to Grid
Zhao Xiangwen，Xie Ziliang，Wen Xiaoming，Xu Xingyuan，Xie Xuqin，Qiu Xiaoling，Ding Jiayu
(Guangzhou Zengcheng Power Supply Bureau，Guangdong Power Grid Co．，Ltd．，Guangzhou 511300，China)
Abstract：Aiming at the problem of loop closure and grid connection impact in the current bypass operation system in zero power outage operation，the system mechanism of bypass operation was analyzed，the specific processes of insulated drainage line bypass operation，bypass load switch operation，bridge construction operation and bypass cable operation were analyzed，a closed－loop calculation model was established to describe the impact of transient impulse current of closed－loop grid－connected bypass operation and conduct simulation analysis．The dynamic phasor was introduced to establish a closed loop calculation model to describe the peak／valley variation trend of the transient impulse current of medium voltage generators connected to the grid．First，the typical scenarios of bypass operations were analyzed，and then a closed loop transient calculation model was established for the typical scenarios of bypass operations．Finally，the closed loop transients model of bypass operations connected to the distribution network were built on the PSCAD／EMTDC simulation platform．The simulation results show that in the transient process of loop closure when the bypass operation is connected to the distribution network，there are certain fluctuations in the current at the front and rear of the line to be repaired，which has great harm．
Key words：distribution network；bypass operation；transient analysis
0引言
在配电网的日常检修工作中，带电作业是其中的重要一环，在提高供电可靠性、提升供电服务质量中起到举足轻重的作用。而带电作业中，旁路作业已被广泛应用。
关于旁路作业的研究，文献[1]分析了旁路作业中的安全隐患；文献[2]分析了双主变的情况下旁路作业的操作情况；文献[3]利用ATP－EMTP软件搭建了旁路电缆作业电磁暂态模型；文献[4]研制了10 kV配电网线路旁路作业移动平台；文献[5]分析了旁路作业中负荷转移时可能产生的过电压和过电流的情况；文献[6]对旁路作业的标准化进行了深入的研究；文献[7]对旁路条件下变压器投入运行过程进行了仿真计算分析；文献[8]对配电线路旁路作业负荷转移特性进行了分析研究。文献[9]对不停电作业的国内外研究现状、广州地区的不停电作业水平及旁路作业的发展进行了分析。文献[10]对10 kV配电网的环网柜的完全不停电作业进行了研究，提出了一种改进的不停电作业方法，既能实现在环网柜无备用间隔的情况下进行不停电检修，又能减少电缆的使用长度。文献[11]对不停电作业中旁路柔性电缆的保护进行了研究，提出了一种旁路柔性电缆的金属护套的接线方式。文献[12]结合了旁路不停电作业的实际案例，修改完善，提出了完整的旁路作业方案。
基于上述研究，本文给出了旁路作业的系统机理，分析旁路作业的具体过程，提出一种利用PSCAD仿真模拟软件对旁路作业系统接入配电网的合环并网暂态过程进行建模仿真，并对旁路作业系统的合环冲击电流进行分析。
1旁路作业系统机理
旁路作业法的基本原理：首先在待维护线路或设备两侧通过采用一种柔性高压电缆、快速连接头和旁路开关等设备临时组建一组并联供电系统，然后通过开关操作将待维护线路和设备进行停电隔离，由临时组建的并联系统对客户进行供电，隔离后的待维护线路和设备采用停电方式进行维护，待维护后重新投入运行，可以实现对客户的不间断供电[13]。目前，旁路作业在配电网零停电作业示范区建设中已得到广泛应用。主要的旁路作业设备如表1所示。
常见旁路回路的敷设方式有架空敷设和地面敷设两种方式，其各有优缺点。
(1)架空敷设
架设高度4．5 m及以上，投入运行后可无人值守，可防外力破坏、不影响交通。辅助器械多，工序繁复，敷设和回收时间长。
(2)地面敷设
辅助器械少，敷设快捷效率高。敷设时易承受拉力和地面的摩擦，损坏其机械强度和外绝缘；投入运行后易受车辆碾压等外力破坏，须派人值守。
2旁路作业系统并网情景分析
在实际的应用过程中，旁路作业在不同的应用场景有着不同的应用方法。接下来将旁路作业的4个方法进行分析。
2．1绝缘引流线旁路作业
绝缘引流线旁路作业是传统的旁路作业方法，采用绝缘引流线将待检修设备同相两侧临时短接形成稳定电流回路，此回路与待检修设备并联组成临时旁路供电系统，在更换设备时，原有负荷电流转移到旁路引流线，实现带负荷作业，保证配电网系统的持续供电。
绝缘引流线旁路作业有3个缺点：(1)对线路装置结构不熟悉时存在的安全隐患；(2)作业环境复杂时存在的安全隐患；(3)作业过程存在的其他安全隐患。
2．2旁路负荷开关作业
旁路负荷开关作业示意图如图1所示。
旁路负荷开关作业具有以下优点：(1)增大了作业空间，减少了大量复杂的遮蔽工作，降低遮蔽风险；(2)旁路开关具有自动核相和分、合功能，可避免作业过程出现相位不一致、拉弧、带负荷断(接)引线等不安全事故；(3)采用自锁定快速插拔直通接头实现柔性电缆的连接，可任意延长旁路供电线路长度，实现不同距离待检修线路的旁路转供；(4)配合快速插拔式T型中间接头，可保证各个电缆分支用户的正常用电。
综合来看，旁路负荷开关作业大大降低了绝缘引流线旁路作业的遮蔽难度，提高了旁路作业效率及安全性，是目前带负荷更换柱上设备较为安全和科学的一种方法。该方法的不足之处有：(1)要求作业点两侧的电杆均为耐张杆，如果是直线杆，则需要将直线杆改成耐张杆后才能采用此作业方法；(2)需投入大量的人力、物力及装备；(3)采用柔性电缆开展长距离的旁路作业时，可能出现导通电阻增大引起接头发热的情况；(4)如果使用的负荷开关不带故障保护功能，则无法有效识别系统故障，且对故障无法可靠动作。
2．3桥接施工作业
桥接施工作业示意图如图2所示。
桥接施工作业主要是通过柔性电缆、快速连接电缆接头、旁路负荷开关与待检修线路搭建旁路供电回路，利用特殊的接续工具在旁路系统与故障线路两个搭接点间将主导线断开，线路负荷电流将迅速转移到旁路电缆上，不会损失线路负荷。
2．4旁路电缆作业
旁路电缆系统原理示意图如图3所示。
旁路电缆作业法的作业过程主要包括负荷转移过程和复设操作过程这两个方面。
(1)负荷转移过程
当配电网络输电线路正常运行时，架空线路两端线路开关S1和S2闭合，使主电路供电；当架空线路故障检修或例行维护时，分别闭合旁路电缆线路上旁路开关SP1和SP2，使旁路电缆线路和架空线路并联运行一段时间后，再断开线路开关S2和S1，将架空线路退出运行，由旁路电缆系统临时承担线路负荷。
(2)复设操作过程
架空线路检修操作结束后，首先合上架空线路两端的线路开关S1和S2，使架空线路和旁路电缆线路并联运行一段时间后，再断开旁路电缆线路上的旁路开关SP2和SP1，将旁路电缆退出运行，回复架空线路的正常供电。
3旁路作业系统并网暂态分析
3．1合环暂态模型
旁路作业系统接入配电网的合环暂态模型如图4所示。
3．2仿真分析
在PSCAD／EMTDC电磁暂态仿真软件中对旁路作业系统接入配电网的合环并网暂态过程进行建模仿真，验证旁路作业系统的合环冲击电流。设置仿真运行时间为3 s，旁路作业系统的开关BRK在1 s时合闸接入10 kV配电网线路，在2s时分闸退出运行。合环前后4个测量点的波形分别如图5~8所示。
可见，旁路作业系统合环瞬间，待检修线路前端和后端电流波形出现了一定程度的波动(图5和图8)，而波形波动最大的是合环瞬间旁路作业系统上的电流(图8)。因此，有必要从旁路作业系统的搭建、柔性电缆选型等方面着手，做好旁路作业系统的合环电流冲击，确保旁路作业系统在零停电作业中的应用。
4结束语
(1)本文提出的基旁路作业系统并网情景共分为绝缘引流线旁路作业、旁路负荷开关作业、桥接施工作业、旁路电缆作业，并与配电网中的场景进行对应，分析了其在实际操作过程中的优缺点，能指导中低压配电网中旁路作业针对不同场景进行操作。
(2)通过PSCAD／EMTDC电磁暂态仿真软件模拟中旁路作业接入配电网的合环暂态过程，得出了旁路作业中待检修的线路前段和后端电流都有一定的波动，对电网具有较大的危害。
(3)从旁路作业系统的搭建、柔性电缆选型等方面着手，做好旁路作业系统的合环电流冲击，确保旁路作业系统在零停电作业中的应用，将是下一步的研究工作。
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