500 kV輸電線路直升機吊籃法帶電作業安全距離的研究

武藝 劉偉東 丁玉劍 沈建

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

關鍵詞：直升機；吊籃法；帶電作業；安全距離

中圖分類號：TM726；TM84 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）05-0-03

0 引 言

帶電作業技術是加強電網安全穩定運行的重要技術，也是保障電網安全運行的重要手段，我國針對不同電壓等級的超特高壓交直流輸電線路，均開展過帶電作業研究，并形成了一批相關的作業技術標準和規范，有效提高了電網的安全運行程度[1]。隨著特高壓交直流電網的建設，電網規模進一步擴大。當前電網運行維護過程中主要存在兩種矛盾[2]：一是運行維護線路范圍廣、里程長、數量逐年增加與運維人員數量相對不足之間的矛盾；二是輸電線路故障多、地理環境復雜、地處偏遠山區，巡視檢修不便、檢修成本高、相對效率較低與實行精細化管理之間的矛盾。

因此研究采用直升機進行電力作業，是應對電網發展趨勢，解決上述矛盾的有效方法，而基于吊籃法的直升機帶電檢修作業又是這些技術中較先進的一種。

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

1 吊籃法帶電作業的塔型選取

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

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。當輸電線路桿塔采用貓頭塔布置時，其三相導線基本呈三角形布置。采用直升機吊籃法帶電作業，吊籃可能出現的位置如圖2所示。

圖1 500 kV輸電線路典型貓頭塔形

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

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。其三相導線采用水平布置。采用吊籃法帶電作業時，吊籃可能出現的位置如圖4所示。

圖3 500 kV單回酒杯塔

圖4 酒杯塔吊籃法帶電作業吊籃可能位置示意圖

在現有條件下，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的三相導線開展實驗。開展吊籃法帶電作業時應對吊籃處于相間不同位置時的相間安全距離進行試驗，確定吊籃法帶電作業相間最小安全距離。

2 吊籃等電位與臨相最小安全距離的確定

吊籃靠近中相導線，吊籃上沿與導線上沿平齊，即處于等電位位置。改變吊籃與邊相導線的距離S，分別測量等電位吊籃與不同距離臨相導線的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

通過對極性及導線布置位置對放電電壓的影響分析，進行吊籃等電位與臨相最小安全距離試驗，進一步對吊籃等電位最小安全距離進行分析，得出間隙距離50%放電電壓的危險率結果如表1所列。

2.1 極性對放電電壓的影響

試驗首先應當考慮導線極性對50%放電電壓的影響，因此分別對靠近吊籃的導線施加正負不同極性的操作沖擊電壓，可以發現當距離一定時，不同極性的操作沖擊電壓產生的50%放電電壓也不相同。試驗結果如圖6所示。

圖6 吊籃極性與50%放電電壓關系曲線

當吊籃為正極性時，放電電壓更低，情況更為嚴酷，因此在確定等電位吊籃與臨相導線的最小安全距離及之后各間隙距離試驗時應統一考慮電壓為正極性時的情況，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

對靠近吊籃的導線施加操作沖擊電壓，改變距離S，測得不同距離時的50%放電電壓如表2所列。

本小節通過實驗，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；同時又在相同氣壓相同海拔條件下，對于不同間隙距離下的安全電壓進行測試。

3 吊籃法帶電作業相間最小組合間隙距離試驗

從大量的帶電作業試驗可知：對于某一組合間隙，在人體距離導線的某一位置處，存在該組合間隙具有最低的操作沖擊50%放電電壓。因此，最小組合間隙試驗分為兩個部分進行：

（1）固定SC=S1+S2不變，改變人體在組合間隙中的位置，進行操作放電試驗，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，進行操作沖擊放電試驗，求取相應的50%放電電壓；再根據其放電曲線，通過計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

相間組合間隙試驗布置如圖7所示。

圖7 相間組合間隙試驗

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，對導線施加正操作沖擊電壓。分別測試其50%放電電壓，試驗結果如表3所列。

將結果繪制成曲線，如圖8所示。

圖8 吊籃距導線距離與50%相間放電電壓關系曲線

由曲線可以發現，當固定導線距塔身的距離為6.7 m時，最低放電點處于模擬吊籃距導線0.6 m處。

3.2 相間最小組合間隙距離試驗

此時將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，分別測量其50%放電電壓。實驗結果如表4所示。

3.3 相間最小組合間隙距離分析

按照危險率計算公式，計算各組合間隙的放電危險率如表5所列。

由表可知放電危險率均小于1.0×10-5，滿足放電安全要求，按照函數回歸計算，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率的組合間隙并考慮人體占位間隙后求得。

4 結 語

本文在500 kV真實輸電線路環境下，開展了吊籃處于作業位置時的最小安全距離試驗及吊籃處于兩相導線間不同位置時的最小組合距離實驗，確定了吊籃法帶電作業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交流電壓下進行帶電作業的安全距離研究。

參考文獻

[1]王力農，胡毅，劉凱，等.500kV高海拔緊湊型線路帶電作業研究[J].高電壓技術，2005，31（8）：12-14.

[2]劉振亞.特高壓電網[M].北京：中國經濟出版社，2005.

[3]胡毅，王力農，劉凱，等.750kV同塔雙回輸電線路帶電作業技術研究[J].高電壓技術，2009，35（2）：373-378.

[4]張海軍，張國亮，趙雪松，等.500kV緊湊型輸電線路耐張塔帶電作業工具的研制[J].電網技術，2005，29（24）：82-84.

[5]郝旭東，龔延興.500kV緊湊型輸電線路帶電作業研究[J].電力設備，2005，6（2）：29-32.

[6]李慶峰，朱普軒，彭習蘭，等.甘肅炳-和-銀330kV輸電線路帶電作業試驗研究[J].電網技術，2006，30（6）：77-81.

[7]張文亮，谷琛，廖蔚明，等.超/特高壓直流輸電線路塔頭間隙沖擊放電特性研究[J].中國電機工程學報，2010（1）：1-5.

[8]馬寧，肖坤，朱鈺，等.500kV同塔雙回線路電場分布試驗與分析[J].東北電力技術，2003，24（7）：8-11.