高海拔地区220kV输电线路带电作业安全距离技术研究

高海拔地区220kV输电线路带电作业安全距离技术研究王炳强等1高海拔地区220kV输电线路带电作业安全距离技术研究王炳强1，吴元香1，岳嵩1，丁玉剑2，张志鹏1，王康1，韩建良1（1.国网西藏电力有限公司电力科学研究院，拉萨850000；2.中国电力科学研究院，北京100192）摘要：为了给高海拔地区220kV线路的带电检修和维护工作提供技术依据，保证线路带电作业的安全开展，针对高海拔地区220kV输电线路带电作业安全距离研究，分别在西藏羊八井（海拔4300m）、青海乌兰（海拔3000m）、青海硝湾（海拔2200m）的试验场地进行了220kV输电线路实际尺寸杆塔不同作业位置的操作冲击放电特性试验，得到了不同工况下的操作冲击放电特性曲线。根据以上试验结果和低海拔地区220kV输电线路带电作业已有的研究成果，结合常用海拔校正方法，通过危险率的计算，推荐了海拔3000m~5500m范围内220kV输电线路带电作业所需的最小安全距离及最小组合间隙距离。研究结果可为220kV输电线路的工程设计和带电作业提供技术依据。关键词：高海拔；220kV；带电作业；最小安全距离；组合间隙ResearchonSecurityDistanceofLiveWorkingon220kVTransmissionLineatHighAltitudesWangBingqiang,WuYuanxiang,YUESong,DINGYujian,ZHANGZhipeng,WANGKang,HANJianliang（1.StateGridTibetElectricPowerResearchInstitute,Lhasa,850000；2.ChinaElectricPowerResearchInstitute，Beijing，100192)Abstract:Inthispaper,experimentalstudyonsafetydistanceofliveworkingwascarriedoutinhigh-altitudeareasfor220kVtransmissionline.Switchingimpulsedischargecharacteristicstestsofliveworkingindifferentworkingposi-tionsandminimuminsulationlengthofliveworkingtoolsandinstrumentsfor220kVtransmissionlinewereperformedinYangbajing,Tibet(4300m),Wulan,Qinghai(3000m),Xiaowan,Qinghai(2200m)respectively.Thedis-chargecharacteristiccurvesunderdifferentworkconditionsweregiven.Accordingtotheabovetestresultsandtheexistingresearchinlowaltitudeareasfor220kVtransmissionlineliveworking,therequiredliveworkingminimumsafetydistanceandcomplexgapwithintherangeofaltitude3000m~5500mfor220kVtransmissionlinearecalcu-latedandanalyzedbycombiningwiththecommonaltitudecorrectionmethods.Theresultsofthisexperimentalinvestigationpro-videtechnicalsupportandreferenceforliveworkingon220kVACtransmissionline.Keywords：highaltitudes；220kVtransmissionline；liveworkingminimumsafedistance；complexgap1引言带电作业技术是保障电网安全运行的重要手段，在低海拔地区已经成功应用于各个电压等级的输变电工程，并有效地提高了电网的安全运行程度。但在高海拔地区，尤其海拔3000m以上地区，还未进行高海拔地区的带电作业技术研究。随着海拔高度的增高，空气间隙放电电压将降低，从而直接影响到输电线路带电作业安全距离的确定，也将会影响最小组合间隙距离的确定。根据我国西部大开发的战略决策，高海拔地区220kV输电线路已经投入运行，带电作业是保证线路安全、可靠运行的重要技术手段，我国对低海拔地区输电线路的带电作业研究已较为深人。为了给高海拔地区220kV输电线路带电作业和检修维护提供技术依据，进行了相关试验研究，220kV输电线路带电作业安全距离的研究是其中的重要内容。结合高海拔地区220ｋＶ输电线路塔型结构特点，进行有针对性的试验和计算，从而确定220kV输电线路带电作业安全距离。2试验布置及典型工况2.1试验布置高海拔220kV输电线路直线塔带电作业4300米试验在位于西藏当雄县羊八井镇的国网公司西藏高海拔试验基地户外试验场进行。国家2高海拔地区220kV输电线路带电作业安全距离技术研究王炳强等)电网公司西藏高海拔试验基地海拔高度为4300m，户外场尺寸为长120m、宽100m，主要试验设备与装置包括：4200kV/200kJ冲击电压发生器及测控系统、净空尺寸50m×50m的门型塔。试区布置如图1。高压引线冲击电压发生器分压器绝缘子串模拟导线1:1模拟塔图1试区布置图Fig.1Arrangementoftest在进行冲击试验的同时，记录试验时的气象条件，包括气压、干温和相对湿度。气压的测量使用DYM3-1型空盒气压表，测量准确度不低于±3.3hpa。干温和相对湿度的测量使用德国产testo608-H2型湿度计，干温测量误差不大于±0.5℃，相对湿度测量准确度不低于±2%RH。为了保证测量的气象参数的稳定性，测量仪表都放在气象站专用的百叶箱内。百叶箱离地高1.5m，符合相关标准要求。2.2典型工作位置大量试验研究表明：人在导线(等电位)时对杆塔构架的操作冲击50%放电电压要比人在杆塔构架(地电位)时对导线的低。因此，在分析过程中，可以只对作业人员位于导线(等电位)时对杆塔构架的安全距离进行分析。另外，为便于作业人员在进行220kV输电线路带电作业时的操作，考虑作业的安全性，取位置2，3，5三个典型位置进行分析，如图2所示。位置1位置2位置3位置4位置5S1S2S1S2图2220kV输电线路带电作业不同作业位置示意图Fig.2Arrangementoftestatdifferentworkingposition2.3带电作业危险率计算在带电作业中，通常将绝缘损坏的危险率简称为危险率。则危险率可由公式.00()()phmdURpUpUdU得出，式中：P0(U)为操作过电压幅值的概率密度分布函数，可由单相接地三相分闸过电压分布得到；Pd(U)为绝缘在冲击下放电的累计概率分布函数，可根据试验结果得到[1-4]；Uph.m为最大相电压。通过间隙放电特性研究：在相同的过电压下，当间隙长度增加时绝缘放电概率降低，危险率减小。在不同电压等级、不同线路、不同塔型上，用不同的作业方式进行带电作业，其安全程度是不一样的，因此必须逐一经过检验。国内通行的检验方法是：首先进行真型塔试验，然后根据试验结果计算出危险率。目前公认可以接受的危险率水平为小于10-5，即每出现一次最大过电压，带电怍业间隙的放电概率低于十万分之一。3带电作业安全距离研究在进行安全距离试验时，考虑到作业人员会处于不同的位置，由此可能导致放电路径不同，如当作业人员位于等电位时，放电路径可能是对塔身，上横担，或下方构架；当作业人员位于不同的塔身地电位（下方构架地电位，塔身地电位）时，也可能对带电导线形成放电路径。因此，为了保证作业的安全性，需要对作业人员位于不同位置时进行冲击放电试验（图3为现场试验照片）以此来确定作业人员在不同位置进行作业时所需要的最小安全距离。选取海拔0m地区与海拔4300m地区的220kV输电线路带电作业的试验数据，根据线性插值的方法得到了海拔32000m~5500m地区的海拔校正系数，结合海拔0m地区的试验数据，得到了海拔2000m~5500m地区典型带电作业位置的放电特性曲线，并与海拔2200m及海拔3000m地区的典型带电作业位置的试验数据进行了对比，计算了校正值与试验值之间的误差，分析了产生误差的原因，并在此基础上，推荐了海拔2000m~5500m地区220kV输电线路典型带电作业位置所需的安全距离。图3组合间隙最低放电位置试验照片Fig.3Combinationgapforthelowestpositionofthedischargetestphoto3.1等电位模拟人对上部横担以海拔0m和海拔4300m地区的220kV输电线路带电作业等电位对上部横担的试验数据为基础，按照线性插值的方法进行海拔校正，分别得到了海拔2000m~5500m地区220kV输电线路带电作业等电位对上横担的放电特性曲线，如图4所示，同时图中也给出了海拔3000m地区的试验值，用以对比分析。图4不同海拔地区220kV输电线路带电作业等电位模拟人-上部横担放电电压曲线Fig.4Dischargevoltagecurveofdifferentaltitudes220kVtransmissionlinebetweenoperationanduppercrossarm如图4所示，海拔3000m的试验值比与其对应的校正值基本一致，误差不超过5%，因此，在对最小安全距离进行推荐时，按照由线性插值法得到的放电电压值进行计算推荐。根据DL/T876《带电作业绝缘配合导则》中的规定，按照3.0p.u.的过电压水平，并结合危险率的计算，得到了不同海拔地区220kV输电线路带电作业中相等电位模拟人对上部横担的最小安全距离如表1所示。表1不同海拔地区220kV输电线路带电作业中相等电位模拟人-上部横担最小安全距离Tab1.Minimumsafetydistanceofdifferentaltitudes220kVtransmissionlinebetweenoperationanduppercrossarm海拔/m20003000400050005500最高统计过电压/kV617线路统计过电压均值/kV495间隙50%放电电压/kV806798802796791间隙距离/m2.52.83.23.63.8危险率*10-63.805.904.746.598.64注：表中数值不包括人体活动范围，作业中需考虑人体活动范围不超过0.5m。3.2等电位模拟人对侧面塔身以海拔0m地区和海拔4300m的220kV输电线路带电作业等电位对侧面塔身的试验数据为基础，按照线性插值的方法进行海拔校正，分别得到了海拔2000m~5500m地区220kV输电线路带电作业等电位对侧面塔身的放电特性曲线，如图5所示，同时图中也给出了海拔3000m地区的试验值，用以对比分析。图5不同海拔地区220kV输电线路带电作业等电位模拟人-侧面塔身放电电压曲线Fig.5Dischargevoltagecurveofdifferentaltitudes220kVtransmissionlinebetweenoperationandsidecrossarm4高海拔地区220kV输电线路带电作业安全距离技术研究王炳强等)由图5可以看出，海拔3000m的试验值比与其对应的校正值基本一致，误差约5%左右，因此，在对最小安全距离进行推荐时，按照由线性插值法得到的放电电压值进行计算推荐。根据DL/T876《带电作业绝缘配合导则》中的规定，按照3.0p.u.的过电压水平，并结合危险率的计算，得到了不同海拔地区220kV输电线路带电作业等电位模拟人对侧面塔身的最小安全距离如表2所示。表2不