500 kV輸電線路直升機(jī)吊籃法帶電作業(yè)安全距離的研究

武藝 劉偉東 丁玉劍 沈建

摘 要：針對(duì)吊籃法直升機(jī)帶電作業(yè)時(shí)，在500 kV真實(shí)輸電線路環(huán)境下，分別開展了直升機(jī)吊籃法帶電作業(yè)的最小安全距離和組合間隙距離試驗(yàn)，首先開展了直升機(jī)吊籃法帶電作業(yè)過程中吊籃處于典型作業(yè)位置時(shí)的最小安全距離試驗(yàn)，得到了不同距離下的放電特性曲線；通過調(diào)整吊籃處于兩相導(dǎo)線間的不同位置，獲得相間組合間隙最低放電點(diǎn)，通過開展不同組合間隙的距離試驗(yàn)，獲得了組合間隙放電特性曲線，并通過分析，確定了直升機(jī)吊籃法帶電作業(yè)所需的最小安全距離和最小組合間隙距離。

關(guān)鍵詞：直升機(jī)；吊籃法；帶電作業(yè)；安全距離

中圖分類號(hào)：TM726；TM84 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2016）05-0-03

0 引 言

帶電作業(yè)技術(shù)是加強(qiáng)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要技術(shù)，也是保障電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要手段，我國針對(duì)不同電壓等級(jí)的超特高壓交直流輸電線路，均開展過帶電作業(yè)研究，并形成了一批相關(guān)的作業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，有效提高了電網(wǎng)的安全運(yùn)行程度[1]。隨著特高壓交直流電網(wǎng)的建設(shè)，電網(wǎng)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大。當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)過程中主要存在兩種矛盾[2]：一是運(yùn)行維護(hù)線路范圍廣、里程長、數(shù)量逐年增加與運(yùn)維人員數(shù)量相對(duì)不足之間的矛盾；二是輸電線路故障多、地理環(huán)境復(fù)雜、地處偏遠(yuǎn)山區(qū)，巡視檢修不便、檢修成本高、相對(duì)效率較低與實(shí)行精細(xì)化管理之間的矛盾。

因此研究采用直升機(jī)進(jìn)行電力作業(yè)，是應(yīng)對(duì)電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)，解決上述矛盾的有效方法，而基于吊籃法的直升機(jī)帶電檢修作業(yè)又是這些技術(shù)中較先進(jìn)的一種。

要實(shí)施吊籃法帶電作業(yè)，就要解決一系列技術(shù)問題，其中包括吊籃法作業(yè)工藝、專用工器具的研制、吊籃法作業(yè)的安全距離、屏蔽防護(hù)措施的研究等[3-8]。本文主要研究吊籃法作業(yè)的安全距離。

1 吊籃法帶電作業(yè)的塔型選取

采用吊籃法帶電作業(yè)，吊籃可能位置主要包括導(dǎo)線等電位、組合間隙中間電位等[6]。對(duì)于貓頭塔，其三相導(dǎo)線呈三角布置，酒杯塔的三相導(dǎo)線為水平布置。

1.1 貓頭塔塔形分析

500 kV輸電線路貓頭塔的塔形圖如圖1所示。當(dāng)輸電線路桿塔采用貓頭塔布置時(shí)，其三相導(dǎo)線基本呈三角形布置。采用直升機(jī)吊籃法帶電作業(yè)，吊籃可能出現(xiàn)的位置如圖2所示。

圖1 500 kV輸電線路典型貓頭塔形

根據(jù)吊籃可能出現(xiàn)的位置，需要開展吊籃等電位、組合間隙等操作沖擊放電特性試驗(yàn)，如圖2所示，將利用該方法對(duì)不同位置進(jìn)行試驗(yàn)。

圖2 貓頭塔檔距中央吊籃可能位置示意圖

1.2 酒杯塔塔形分析

500 kV單回輸電線路酒杯桿塔的塔形示意圖如圖3所示。其三相導(dǎo)線采用水平布置。采用吊籃法帶電作業(yè)時(shí)，吊籃可能出現(xiàn)的位置如圖4所示。

圖3 500 kV單回酒杯塔

圖4 酒杯塔吊籃法帶電作業(yè)吊籃可能位置示意圖

在現(xiàn)有條件下，考慮到吊籃的試制影響因素，本文將選取酒杯塔上呈水平布置狀態(tài)的三相導(dǎo)線開展實(shí)驗(yàn)。開展吊籃法帶電作業(yè)時(shí)應(yīng)對(duì)吊籃處于相間不同位置時(shí)的相間安全距離進(jìn)行試驗(yàn)，確定吊籃法帶電作業(yè)相間最小安全距離。

2 吊籃等電位與臨相最小安全距離的確定

吊籃靠近中相導(dǎo)線，吊籃上沿與導(dǎo)線上沿平齊，即處于等電位位置。改變吊籃與邊相導(dǎo)線的距離S，分別測(cè)量等電位吊籃與不同距離臨相導(dǎo)線的50%放電電壓，以確定最小安全距離。吊籃等電位與臨相最小安全距離示意圖如圖5所示。

圖5 吊籃等電位與臨相最小安全距離

通過對(duì)極性及導(dǎo)線布置位置對(duì)放電電壓的影響分析，進(jìn)行吊籃等電位與臨相最小安全距離試驗(yàn)，進(jìn)一步對(duì)吊籃等電位最小安全距離進(jìn)行分析，得出間隙距離50%放電電壓的危險(xiǎn)率結(jié)果如表1所列。

2.1 極性對(duì)放電電壓的影響

試驗(yàn)首先應(yīng)當(dāng)考慮導(dǎo)線極性對(duì)50%放電電壓的影響，因此分別對(duì)靠近吊籃的導(dǎo)線施加正負(fù)不同極性的操作沖擊電壓，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)距離一定時(shí)，不同極性的操作沖擊電壓產(chǎn)生的50%放電電壓也不相同。試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

圖6 吊籃極性與50%放電電壓關(guān)系曲線

當(dāng)?shù)趸@為正極性時(shí)，放電電壓更低，情況更為嚴(yán)酷，因此在確定等電位吊籃與臨相導(dǎo)線的最小安全距離及之后各間隙距離試驗(yàn)時(shí)應(yīng)統(tǒng)一考慮電壓為正極性時(shí)的情況，以留出一定的安全裕度。

2.2 吊籃等電位與臨相最小安全距離試驗(yàn)

對(duì)靠近吊籃的導(dǎo)線施加操作沖擊電壓，改變距離S，測(cè)得不同距離時(shí)的50%放電電壓如表2所列。

本小節(jié)通過實(shí)驗(yàn)，在相同電壓下，獲取了吊籃等電位最小安全距離，在不同海拔、不同大氣壓下獲得的安全距離不相同；同時(shí)又在相同氣壓相同海拔條件下，對(duì)于不同間隙距離下的安全電壓進(jìn)行測(cè)試。

3 吊籃法帶電作業(yè)相間最小組合間隙距離試驗(yàn)

從大量的帶電作業(yè)試驗(yàn)可知：對(duì)于某一組合間隙，在人體距離導(dǎo)線的某一位置處，存在該組合間隙具有最低的操作沖擊50%放電電壓。因此，最小組合間隙試驗(yàn)分為兩個(gè)部分進(jìn)行：

（1）固定SC=S1+S2不變，改變?nèi)梭w在組合間隙中的位置，進(jìn)行操作放電試驗(yàn)，求取最低放電電壓位置。其中S1為人體距塔身的距離，S2為人體距模擬導(dǎo)線的距離。

（2）用吊籃將模擬人吊放在最低放電位置處不變，改變S1，進(jìn)行操作沖擊放電試驗(yàn)，求取相應(yīng)的50%放電電壓；再根據(jù)其放電曲線，通過計(jì)算得出最小組合間隙值。

3.1 相間組合間隙最低放電位置確定

相間組合間隙試驗(yàn)布置如圖7所示。

圖7 相間組合間隙試驗(yàn)

如圖所示，固定SC為6.7m，改變S2分別為0 m，0.2 m，0.4m，0.6 m，1.0 m，2.0 m，3.0 m，3.7 m，5.2 m，對(duì)導(dǎo)線施加正操作沖擊電壓。分別測(cè)試其50%放電電壓，試驗(yàn)結(jié)果如表3所列。

將結(jié)果繪制成曲線，如圖8所示。

圖8 吊籃距導(dǎo)線距離與50%相間放電電壓關(guān)系曲線

由曲線可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)固定導(dǎo)線距塔身的距離為6.7 m時(shí)，最低放電點(diǎn)處于模擬吊籃距導(dǎo)線0.6 m處。

3.2 相間最小組合間隙距離試驗(yàn)

此時(shí)將S2固定為0.6 m，改變S1分別為5.1 m，6.1 m，7.1 m，即SC分別為5.7 m，6.7 m，7.8 m，分別測(cè)量其50%放電電壓。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

3.3 相間最小組合間隙距離分析

按照危險(xiǎn)率計(jì)算公式，計(jì)算各組合間隙的放電危險(xiǎn)率如表5所列。

由表可知放電危險(xiǎn)率均小于1.0×10-5，滿足放電安全要求，按照函數(shù)回歸計(jì)算，推薦的最小組合間隙為5.6 m，此最小組合間隙由滿足放電危險(xiǎn)率的組合間隙并考慮人體占位間隙后求得。

4 結(jié) 語

本文在500 kV真實(shí)輸電線路環(huán)境下，開展了吊籃處于作業(yè)位置時(shí)的最小安全距離試驗(yàn)及吊籃處于兩相導(dǎo)線間不同位置時(shí)的最小組合距離實(shí)驗(yàn)，確定了吊籃法帶電作業(yè)所需的最小安全距離和最小組合間隙距離，下一步將研究在1 000 kV交流電壓下進(jìn)行帶電作業(yè)的安全距離研究。

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