1 000 kV特高壓線路帶電安裝在線監測裝置的方法

陶留海，高 嵩，楊朝鋒，張建輝

（國網河南省電力公司檢修公司，河南 鄭州 450052）

0 引言

1 000 kV輸電線路工程是山西1 000 kV長治變電站至南陽1 000 kV開關站的一條特高壓輸電線路，于2009-01-06建成投運，是我國第1條1 000 kV晉東南—南陽—荊門特高壓交流實驗示范工程的重要組成部分。

2014年1月，根據國家電網公司運檢部關于輸電線路在線監測裝置質量提升裝置考核情況的要求，按照國網河南省電力公司的安排，對1 000 kV線339號塔開展等電位作業，帶電安裝導線溫度、微風振動、微氣象在線監測裝置。

1 項目的關鍵技術難點分析

1.1 1 000 kV帶電作業人員的安全防護要求

DL/T392—2010《1 000 kV交流輸電線路帶電作業技術導則》第5.4條規定了以下幾點要求。

(1)1 000 kV交流輸電線路帶電作業使用的屏蔽服裝須采用屏蔽效率不小于60 dB、其他參數符合GB/T6568規定的布料制作。應做成上衣、褲子和帽子、帽檐加大的式樣，并配有屏蔽效率不小于20 dB的網狀屏蔽面罩。

(2)屏蔽服裝須配套完整，包括連衣褲帽、面罩、手套、襪和鞋，接頭須連接可靠，屏蔽服裝衣褲最遠端點之間的電阻值均不大于20 Ω。

(3)等電位和中間電位作業人員均須穿戴1 000 kV帶電作業用屏蔽服裝，屏蔽服裝內還應穿阻燃內衣。

(4)塔上地電位作業人員必須穿全套屏蔽服裝或靜電防護服裝和導電鞋后才能登塔作業。嚴禁穿屏蔽服裝或靜電防護服裝后再穿其他服裝。

(5)絕緣架空地線或分段絕緣、一點接地架設的地線應視為帶電體，作業人員應對其保持0.6 m以上的安全距離。如需在此類架空地線上作業，應先通過專用接地線將架空地線良好接地，地線上掛、拆專用接地線的方式、步驟與停電線路掛、拆接地線的程序相同。對掛好專用接地線的架空地線，作業人員穿著全套屏蔽服裝或靜電防護服、導電鞋后可直接進入進行檢修作業。

(6)對于逐基接地的光纖復合架空地線(OPGW)或其他直接接地的架空地線，作業人員穿全套屏蔽服裝或靜電防護服、導電鞋后方可直接進入進行檢修作業。

1.2 與帶電作業有關的線路參數要求

1.2.1 最小空氣間隙

查閱長南Ⅰ線總說明書，該工程海拔高度在500 m以下，其絕緣配合中的最小空氣間隙如表1所示。

1 000 kV長南Ⅰ線帶電作業的最小安全距離是按照滿足帶電作業危險率小于1×10-5的要求確定的，其中，最大操作過電壓按照實際工程最大過電壓1.72 p.u.計算。具體各項參數的試驗結果如表2～4所示。

表1 長南Ⅰ線總說明書絕緣配合中的最小空氣間隙

表2 最小安全距離

表3 最小組合間隙

表4 絕緣工具最小有效絕緣長度

1.2.2 導線參數

1 000 kV長南Ⅰ線338～342號(黃跨段)采用6×AACSR/EST-500/230型特高強鋼芯鋁合金絞線，其最大使用張力為156 658 N，安全系數為3.1，年平均運行張力為97 128 N(不大于導線計算拉斷力的19 %)。六分裂導線的子導線為六邊形布置，分裂間距為550 mm。黃跨段工程直線塔三相導線為水平排列，耐張及轉角塔三相導線為三角排列。

1.2.3 地線參數

普通地線：1 000 kV長南Ⅰ線338～342號采用JLB20-240鋁包鋼絞線，其最大使用張力為57 017 N，安全系數大于5.8。OPGW復合光纜：338～342號采用OPGW-3型，逐基接地。

1.2.4 鐵塔塔型參數

1 000 kV長南I線339號塔型為DKZ，呼稱高112 m、全高122.8 m；338號塔型為DKN，338，339號塔檔距為450 m；340號塔型與339號塔型一致，均為DKZ，339，340號塔檔距為1 220 m，339，340號塔跨越黃河。

1.2.5 絕緣子金具參數

黃跨段339號塔懸掛方式為C×3×4×61×CA-878EY，CA-878EY瓷質絕緣子參數如表5所示。絕緣子長度為205×61=12.505 m。

表5 導線瓷質絕緣子主要尺寸和電性能

1.3 帶電作業規程、技術導則中的主要技術要求

1 000 kV長南Ⅰ線339號塔，海拔高度在500 m以下，查閱《國家電網公司電力安全工作規程(線路部分)》和DL/T392—2010《1 000 kV交流輸電線路帶電作業技術導則》，主要規定如下。

(1)地電位作業人員與帶電體間的距離和等電位作業人員與接地構件間的距離應不小于6.0 m(邊相)的安全距離。

(2)中間電位作業以及進入或脫離等電位過程中，作業人員與帶電體及接地構件形成的組合間隙應不小于6.9 m。

(3)絕緣承力工具(拉、吊桿)和絕緣繩索的最小有效絕緣長度應不小于絕緣承力工具、絕緣繩索6.8 m。

(4)等電位作業人員沿絕緣子串進入強電場時，最小組合間隙不小于6.9 m，扣除人體短接和零值的絕緣子片數后，良好絕緣子的片數不應小于37片。

(5)在1 000 kV交流輸電線路上進行帶電作業時，應使用電位轉移棒進行電位轉移，電位轉移棒的長度為0.4 m。等電位作業人員在電位轉移前，應得到工作負責人的許可，并系好安全帶。轉移電位時，人體面部與帶電體的距離應不小于0.5 m，電位轉移棒應與等電位作業人員的屏蔽服裝電氣連接。電位轉移作業過程中，作業人員動作應平穩、準確、快速。

(6)對于1 000 kV交流輸電線路直線塔，不允許作業人員從橫擔或絕緣子串垂直進入等電位，可采用吊籃法、絕緣軟梯法等方式進出等電位。

(7)吊籃必須用吊拉繩索穩定懸吊。固定吊拉繩索的長度應準確計算或實際丈量，使等電位作業人員頭部不超過導線側均壓環。

(8)吊籃的移動速度必須用絕緣滑車組嚴格控制，做到均勻、慢速。

1.4 需安裝的在線監測系統

在線監測系統的安裝位置為1 000 kV長南I線339號塔及339，340號塔導地線上。

1.4.1 微風振動在線監測系統

通過輸電線路微風振動在線監測系統，可實時監測輸電線路的振動水平。當線路運行振動超標時，監測系統可以向運行維護人員及時報警，使運行維護人員有目的地進行線路維護，提高線路運行的安全性。監測系統通過對監測數據的分析和計算，可預測導線的疲勞壽命。

(1)監測參數主要包括振幅、頻率、導線溫度；依據數學模型可計算出輸電線路的疲勞損傷值，得出疲勞壽命。

(2)微風振動在線監測系統安裝如圖1所示。

圖1 微風振動在線監測系統安裝示意

(3)微風振動在線監測系統測點布置方案如表6所示。

表6 微風振動在線監測系統測點布置

1.4.2 微氣象在線監測系統

輸電線路微氣象在線監測系統針對氣候自然災害和輸電線路設計的特點，通過實時監測現場的風速、風向、氣溫、濕度等參數，準確掌握現場的微氣象條件和環境狀況，為判斷線路故障、保護線路安全、提高線路輸送容量提供科學依據。

(1)監測參數主要包括環境溫度、環境濕度、風速、風向、大氣壓強、雨量、光輻射量。

(2)微氣象在線監測系統安裝示意如圖2，3所示。

(3)微氣象在線監測系統監控點布置方案如表7所示。

圖2 微氣象監測基站安裝示意

圖3 微氣象傳感器安裝示意

表7 微氣象在線監測系統監控點布置

1.4.3 導線溫度動態增容在線監測系統

導線溫度動態增容在線監測系統由溫度傳感器和子站組成。溫度傳感器數據通過無線網絡傳送到數據監測中心，通過計算模型公式計算出線路靜態容量和動態容量，及時在線監測線路的和負荷情況。溫度監測采用接觸式測量法，具有數據準確可靠，可全天候測量的優點。

(1)監測參數主要包括導線溫度、導線弧垂最低點對地面(或建筑物、樹木等)的距離。依據數學模型可計算出導線一定時間內增加的輸送容量。

(2)導線溫度動態增容在線監測系統安裝如圖4所示。

圖4 導線溫度動態增容在線監測系統安裝示意

(3)導線溫度動態增容在線監測系統測點布置方案如表8所示。

表8 導線溫度動態增容在線監測系統測點布置

1.5 現場勘察情況

為了驗證帶電作業項目的可行性和安全性，需嚴格按照規程規范要求進行現場勘查。2014-01-17，采用激光測距望遠鏡測量法對作業過程中可能產生的帶電體距接地體最小作業距離位置進行測量，發現339號塔左相導線對橫擔最小凈空距離為13.2 m，對塔身距離為16.84 m。地線光纜常采用阻尼線作為防振措施，阻尼線弧垂較大(0.5～1 m)，距塔身的安裝距離較遠(20～30 m)。

通過現場勘查，發現此次作業主要技術難點有以下3個：

(1)339號塔結構尺寸大，等電位作業進出電場的行程大，吊籃等進電場工具的安裝位置和進出電場的控制速度非常重要；

(2)339號塔大跨越塔地線光纜常采用阻尼線作為重要的防振措施，但阻尼線弧垂較大，常規的出地線飛車無法越過阻尼線的障礙，因此需要考慮其他方案措施；

(3)對于在線監測裝置的安裝，塔上基站與太陽能板之間的電源連線和數據線較長，且是良導體，需將其控制好和固定牢固，以防止短接空氣距離而引起短路接地事故。

現場勘察結論為：1 000 kV長南Ⅰ線339號塔頭凈空距離滿足帶電作業的要求，進出等電位作業方式主要采用吊籃蕩入法進入電場；作業項目復雜，需要2名等電位電工配合作業；受阻尼線限制，現有出線飛車無法滿足地線光纜出線帶電作業的要求，需要協商調整在線監測系統安裝方案。

2 作業方案

2.1 作業方法

等電位與地電位結合作業法。

2.2 人員組織

工作負責人1名，塔上安全監護人1名，地電位作業人員3名，等電位作業人員2名，地面作業人員6名。共計13名。

2.3 主要工器具

作業過程中使用的主要工器具如表9所示。

2.4 操作步驟

(1)地面電工確認線路名稱和塔號，桿塔檢查，現場作業環境測量，工器具組裝檢查、絕緣測試，屏蔽服連接檢查，電阻測量，并使用紅外熱像儀檢查瓷質絕緣子劣化情況，將結果報告給工作負責人，做好準備工作。

（2） 塔上地電位電工攜帶激光測距儀登塔，校核量取作業距離是否符合安全距離要求，并向工作負責人匯報，得到確認開工許可命令后方可進行下一步工作。

（3） 塔上監護人、地電位電工和等電位電工依次登塔。塔上地電位電工攜帶絕緣測繩至合適位置，系好安全帶，用絕緣測繩將絕緣傳遞繩提升至橫擔，并在適當位置掛好絕緣傳遞繩。

表9 主要工器具表

(4)利用絕緣傳遞繩將吊籃、二二滑車組等進電場工具提升至工作位置。

(5)在適當位置正確安裝進電場工具，并經沖擊試驗合格。

(6)得到工作負責人許可后，2名等電位電工在塔上地電位電工的配合下依次進入電場。

(7)2名等電位電工走線到工作位置，相互配合，正確安裝導線上的微風監測裝置。

(8)塔上地電位電工正確安裝塔上監測裝置和地線光纜上的監測裝置，并正確接線。

(9)等電位電工和地電位電工配合廠家人員進行設備調試。

(10)完成調試，得到工作負責人許可后，等電位電工在塔上地電位電工的配合下，利用吊籃退出電場。

(11)利用絕緣傳遞繩將塔上工器具依次傳遞下塔。

(12)塔上監護人檢查確認塔上無遺留物后，塔上人員依次下塔。

(13)作業結束，清理作業現場，匯報現場作業完成情況，終結工作。

2.5 現場實際安裝情況

2014-01-23，國網河南省電力公司檢修公司成功地在1 000 kV長南I線339號黃河大跨越塔開展帶電安裝微風振動、導線溫度、微氣象等在線監測裝置，這是河南省首次實現1 000 kV特高壓交流輸電線路上的帶電作業。

3 結論

(1)對于1 000 kV特高壓輸電線路帶電安裝在線監測裝置等非常規帶電作業新項目，必須進行嚴格的科學試驗和停電模擬操作，并制定完備的安全、技術和組織措施，編制相應的現場標準化作業指導書。這些措施和指導書須經本公司帶電作業專責人審查，主管副經理或總工程師批準后方可采用。

(2)對于在1 000 kV交流特高壓直線塔上的作業，通過吊籃蕩入法進入、退出等電位是一種科學的常用方法，但由于線路設備結構尺寸大，吊籃控制繩的安裝和等電位電工進出等電位的速度是作業的控制重點。

(3)由于特高壓帶電作業項目的復雜性，采用2名等電位電工配合作業的模式是特高壓帶電作業的一個顯著特點。對于在線監測裝置的安裝，由于塔上基站與太陽能板之間的電源連線和數據線較長，且是良導體，將其控制好和固定牢固，可防止短接空氣距離而引起短路接地事故。

(4)對于大跨越塔地線光纜，常采用阻尼線作為重要的防振措施，但由于阻尼線弧垂較大，距塔身的安裝距離較遠，使用常規的出地線飛車無法越過阻尼線的障礙，因此研制一種能過繞過阻尼線的越障型的地線出線裝置十分必要。

1 劉振亞．特高壓直流輸電線路維護與檢測[M]．北京：中國電力出版社，2009.

2 胡 毅，劉 凱．超/特高壓交直流輸電線路帶電作業[M].北京：中國電力出版社，2011.

3 丁一正，談克雄．帶電作業技術基礎[M]．北京：中國電力出版社，1998.

4 GB/T19185—2008交流線路帶電作業安全距離計算方法[S].

5 GB/T25726—2010 1 000 kV交流帶電作業用屏蔽服裝[S].

6 DL/T392—2010 1 000 kV交流輸電線路帶電作業技術導則[S].

7 黃德祥，陳錦華，丁 毅，等．10 kV配電網帶電作業安全及管理分析[J]．電力安全技術，2014(1).