特高壓交流輸電線路新型等電位轉移棒的研制

張陽陽，楊 俊，喻巖瓏

（國網浙江省電力公司杭州供電公司，杭州 310009）

特高壓交流輸電線路新型等電位轉移棒的研制

張陽陽，楊 俊，喻巖瓏

（國網浙江省電力公司杭州供電公司，杭州 310009）

特高壓帶電作業是確保特高壓電網安全穩定運行的重要技術手段,因此等電位作業工器具的研制和完善具有重要意義。針對現有等電位轉移棒存在的不足，研制了一款能實現快速進出電場、 并具備高通用性的等電位轉移棒。首先，結合帶電作業相關規程和技術導則，提出模型設計的要求；隨后給出3種轉移棒設計方案，經分析比較，確定選用“蝴蝶”型等電位轉移棒方案；最后，選用合適的材料完成樣品的制作。樣品測試結果論證了該設計方案的可行性和有效性。

特高壓；輸電線路；帶電作業；等電位轉移棒

0 引言

帶電作業是輸電線路日常檢測、運行維護以及檢修改造的重要作業方法，它避免了傳統停電作業所需的頻繁倒閘操作，大大提高了供電可靠性。我國已開展帶電作業60余年，期間220～550kV帶電工器具和出入電場技術得到不斷的完善和改進。隨著特高壓技術的發展，截至2016年3月，我國已建成投運3條特高壓交流和6條特高壓直流工程[1，2]。由于特高壓線路自身的特點和所處環境決定了它的帶電作業與現有高壓、超高壓線路存在較大區別[3，4]，因此有必要開展針對特高壓帶電作業技術及相關安全工器具的研究。

等電位轉移棒作為一種常見的帶電作業工器具，可以增大作業人員與帶電體的距離，減小電位轉移脈沖電流，避免電弧灼傷，被廣泛應用于750kV及以上電壓等級的交流線路等電位作業中。文獻[5]指出，作業人員使用轉移棒在距等電位0.5 m處拉弧，其電火花較未使用轉移棒時有明顯減弱，脈沖電流幅值減小了約30%。因此，《國家電網公司電力安全工作規程（線路部分）》明確規定，特高壓交流線路等電位作業應使用等電位轉移棒進行電位轉移。

目前，等電位轉移棒并沒有統一的標準，國內各單位往往根據工作經驗自行設計、選用合適的轉移棒。文獻[6]所設計的電位轉移棒包括引線、連接頭、金屬棒和金屬鉤4部分，該款轉移棒具有較強的普遍適用性。文獻[7]則在此基礎上增設了多根引線，以實現有效分流。上述2款轉移棒金屬鉤頭的設計有助于工作人員迅速進入等電位，但卻使得等電位人員在退出等電位時必須適當前傾，將電位轉移棒沿導線方向前進一定的行程才能取下，這相當于在較短時間內縮短了電位轉移時人體與帶電體間的距離，減小了瞬間組合間隙，存在一定的安全隱患。為解決這一問題，文獻[8]改變了鉤頭的設計，改用“Ω”接頭，但這種電位轉移棒只適用于固定型號的導線。

在上述背景下，在明確等電位轉移棒技術要求的基礎上，針對實踐過程中出現的問題，確定理想的等電位轉移棒的設計方案，最后通過成品的電氣試驗和現場模擬操作試驗論證了該方案的可行性和有效性。

1 設計方案

根據《國家電網公司電力安全工作規程（線路部分）》及《1000kV交流輸電線路帶電作業技術導則》的相關要求，等電位轉移棒的設計必須滿足以下要求：

（1）在特高壓交流輸電線路上進行帶電作業電位轉移時，電位轉移長度為0.4 m。

（2）等電位作業轉移電位時，人體裸露部分與帶電體的最小距離為0.5 m。

（3）進行電位轉移時，電位轉移棒應與屏蔽服形成可靠的電氣連接，且不得影響等電位作業人員動作的平穩、準確、快速進行。

基于以上準則，同時考慮到等電位轉移棒的便攜性，設計了3種等電位轉移棒方案。

1.1 改進“Ω”型等電位轉移棒

為保障電位轉移時人體面部與帶電體有足夠的安全距離，在文獻[8]相關設計的基礎上，將轉移棒末端兩側開口與圓環連接處的平滑設計更改為尖角型設計，即設計了2個“外角”（如圖1所示），以保證轉移棒能夠更牢固地卡住帶電體，即使帶電體型號略大于轉移棒圓環時，也不至于很容易滑脫。

圖1 改進“Ω”型等電位轉移棒

該款電位轉移棒操作方便，便于等電位工作人員迅速進出電位，且進出電位時能充分利用轉移棒的長度，保障作業人員安全。但該設計通用性還不夠理想，對于直徑過大或過小的帶電體，仍無法保證電位轉移過程中轉移棒與帶電體的有效連接。因此，必須針對不同的作業環境，設計制造適合不同帶電體直徑區段的系列產品。

1.2 “鴨嘴”型等電位轉移棒

考慮到轉移棒的切入范圍及其通用性，借鑒接地線夾頭，該方案的金屬接頭采用2塊楔形金屬頭的“鴨嘴”型設計，并通過彈簧閉鎖裝置連接（如圖2所示）。轉移電位前，將“鴨嘴”打開，進入電場后當帶電體觸碰彈簧銷子時，“鴨嘴”閉合，夾住帶電體，實現電位轉移。

圖2 “鴨嘴”型等電位轉移棒

“鴨嘴”型電位轉移棒的閉鎖裝置及楔形金屬面板能夠保證其可靠安裝于帶電體上，且適用各種型號的導線，操作方便。但該設計要求等電位工作人員在出電位時盡可能保證轉移棒與帶電體垂直，需較大的力度才能拔出轉移棒，由此會影響等電位工作人員動作的平穩性。可見，該款電位轉移棒對操作人員的技能要求較高。

1.3 “蝴蝶”型等電位轉移棒

為使電位轉移棒的操作更便捷、安全，設計采用2個金屬彈片作為轉移棒的金屬接頭。金屬彈片末端彎曲成弧形彎鉤，兩點接觸使第一弧形彎鉤封閉；利用第一和第二金屬彈片的相互配合，在接觸點形成2個凹處，加大了帶電體切入范圍，便于帶電體的進出（如圖3所示）。

“蝴蝶”型轉移棒利用2個末端彎曲成弧形彎鉤彈片的相互配合，保證了進出電場的成功率；金屬彈片形成的內凹處，保證了安裝之后不會從缺口處脫落。該設計保證了等電位工作人員進出等電位操作迅速、平穩，且適用于各類型號導線，通用性高。

圖3“蝴蝶”型等電位轉移棒

2 方案選擇及樣品制作

2.1 方案比較

綜合分析3種設計方案的優缺點（如表1所示），可以發現：改進“Ω”型和“鴨嘴”型設計均存在一定的不足，而“蝴蝶”型方案綜合了前2種方案的優點，符合等電位轉移棒的技術要求。因此，最終采用“蝴蝶”型電位轉移棒設計方案，并完成了設計圖紙的繪制。

表1 等電位轉移棒設計方案對比

2.2 樣品制作

在完成設計圖紙的繪制后，還需選擇合適的材料進行加工，尤其是等電位轉移棒金屬頭的材料選擇。經過理論分析和市場調研，最終選定3種合金作為候選金屬頭材料（如表2所示）。考慮到特高壓線路的電場強度大，對直接接觸的金屬材料剛性及韌性要求較高，同時在等電位轉移過程中，需盡可能減小電弧強度，因此，以材料導電性作為最重要指標，兼顧金屬韌性，綜合考量后，選擇銅合金薄板制作金屬頭部分；選擇絕緣性能及耐高溫性能較好的環氧樹脂和無堿玻璃纖維制作絕緣操作桿部分；選擇截面積不小于16mm2的多股軟銅線制作引流線。制作所得樣品如圖4所示。

表2 等電位轉移棒金屬頭材料選擇

圖4 “蝴蝶”型電位轉移棒樣品

3 樣品測試

為保證樣品符合等電位工作要求，需要對樣品進行電氣試驗。經杭州電力安全工器具檢測中心檢測，樣品電氣參數符合要求（如表3所示）。另外，以途徑杭州的2條1000kV特高壓輸電線路為等電位作業場景，模擬了“蝴蝶”型等電位轉移棒在現場作業時的表現，取得令人滿意的效果（結果如表4所示）。

表3 安全工器具檢測試驗報告

表4 特高壓等電位作業模擬試驗

試驗結果表明，文中介紹的“蝴蝶”型等電位轉移棒達到了預期目標，其使用過程滿足操作規程要求，操作平穩、快速、便捷，確保了一次電位轉移的成功率，有效保障了帶電作業時等電位人員的安全。

4 結語

在分析現有等電位轉移棒不足之處的基礎上，結合現場帶電作業技術要求，給出了3種設計方案。通過分析、比較，最終設計制作了一款“蝴蝶”型等電位轉移棒，并通過實物樣品測試，證明了該設計的可行性和有效性。

由于國網浙江省電力公司杭州供電公司特高壓帶電作業尚未完全普及，此款“蝴蝶”型等電位轉移棒還有待實踐檢驗。隨著未來安蘭Ⅰ線和安蘭Ⅱ線的投入運行，相關帶電作業經驗會逐步積累，在實際應用的基礎上，等電位轉移棒將得到進一步的完善。

[1]PARIS L.Future of UHV Transmission lines[J].IEEE Spectrum，1969，6（9）:44-51.

[2]NICHOLS D K，BOOKER J R，LARZELERE W.Testing and commissioning of modular UHV AC outdoor test system[J].IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems，1984，103（7）:1916-1922.

[3]舒印彪，胡毅.特高壓交流輸電線路的運行維護與帶電作業[J].高電壓技術，2007，33（6）:1-4.

[4]胡毅，王力農，劉凱，等.1000kV交流特高壓線路帶電作業安全防護研究[J].高電壓技術，2006，32（12）:74-77.

[5]胡毅，劉凱，彭勇，等.帶電作業關鍵技術研究進展與趨勢[J].高電壓技術，2014，40（7）:1921-1931.

[6]國網武漢高壓研究院.交流超/特高壓線路帶電作業電位轉移棒：中國，200720300439.1[P].2007-12-27.

[7]河南省電力公司焦作供電公司.交流超或特高壓線路帶電作業電位轉移分流棒：中國，201010290410.6[P].2010-09-25.

[8]河南送變電建設公司.1000kV特高壓交流線路耐張塔Ω型等電位轉移棒：中國，201220354302.5[P].2012 -07-20.

[9]Q/GDW1799.2-2013國家電網公司電力安全工作規程（線路部分）[S].北京：中國電力出版社，2013.

[10]DL/T392-20151000kV交流輸電線路帶電作業技術導則[S].北京：中國電力出版社，2015.

（本文編輯：方明霞）

東芝開發新技術可減少電動巴士無線充電時的電磁波

東芝2016年9月宣布，在純電動（EV）巴士的快速無線充電系統方面，開發出了可減少會妨礙其他無線通信的無用電磁波的技術。該公司的純電動巴士目前正在開展公路試驗，此項技術解決了阻礙電動巴士實用化這一難課題。

東芝開發的快速無線充電系統使用85 kHz頻段進行44 kW的電力傳輸。日本電波法規定，使用10 kHz以上的高頻波段時必須獲得相應頻段利用設備許可，設備放射的電磁波強度必須低于允許值，不能對廣播電視及其他無線通信造成妨礙。但此前，東芝的快速無線充電系統輸送44 kW時，放射的電磁波強度高出允許值10倍。

東芝開發的新技術將44 kW快速無線充電系統的供/受電板各分成了2個22 kW的系統。使2個系統逆相供電，放射的電磁波可以相互抵消，從而減少無用電磁波。分成2個系統時，如果電板之間發生干擾耦合，放射的電磁波強度和相位就會發生錯位，導致電磁波的抵消效果降低，為此，研發人員通過電磁場模擬器計算出了電板之間適合的相對角度，使無用耦合降為零。這樣，使10 m遠處的電磁波強度減小到了原來的1/10，在保持44 kW供電量的情況下，也符合高頻波段利用設備的規定。

來源：日經BP社

Development of a New Type Equal-Potential Transfer Rod for UHV AC Transmission Lines

ZHANG Yangyang，YANG Jun，YU Yanlong
（State Grid Hangzhou Power Supply Company，Hangzhou310009，China）

The live work on the ultra-high voltage（UHV）transmission lines is an important technical measure to ensure operation safety and stability of UHV power grid.Thus the development and perfection of equal-potential work tools are of significant importance.Given disadvantages of the existing equal-potential transfer rod，a new type equal-potential transfer rod is developed，which possesses high generality and is applicable to rapid pass into and out of the electric field.Requirements on the model design are firstly presented based on the relevant regulations and technical rules for live work；then，three scenarios for the transfer rod design are proposed.Through analysis and comparison，the scenario of butterfly-shaped equal-potential transfer rod is selected.Finally the sample is produced with appropriate materials and the test results are employed to illustrate the feasibility and effectiveness of the design scenario.

ultra-high voltage；transmission line；live work；equal-potential transfer rod

國網浙江省電力公司杭州供電公司群眾性創新項目（5211HZ135072）

TM755

：B

：1007-1881（2016）09-0025-04

2016-07-12

張陽陽（1988），男，技師，現從事輸電線路檢修工作。