高海拔緊湊型500kV帶電作業(yè)試驗研究

1、高海拔緊湊型500kv帶電作業(yè)試驗研究摘要：在對云南電網(wǎng)緊湊型500kv交流超高壓輸電線路過電壓計算分析的基礎上，通過試驗確定了過電壓水平最高的情況下，帶電作業(yè)最小組合間隙及絕緣工具的最小有效絕緣長度。研究結(jié)果可為帶電作業(yè)提供技術依據(jù)。關鍵詞：緊湊型；500kv輸電線路；帶電作業(yè)；組合間隙；絕緣工具0 引言2011年8月云南電網(wǎng)公司帶電作業(yè)中心針對云南電網(wǎng)現(xiàn)有高海拔（2800m及以下）緊湊型500kv線路的塔型、導線布置、絕緣子串組裝型式等內(nèi)容，結(jié)合帶電作業(yè)特點，在南方電網(wǎng)公司昆明特高壓基地的戶外試驗場（海拔高度2100m），通過真型塔試驗，對帶電作業(yè)過程中的操作過電壓、安全距離和絕緣工具進行

2、試驗研究。研究結(jié)果為補充完善現(xiàn)有帶電作業(yè)規(guī)程、導則提供技術支持，解決安全開展帶電作業(yè)工作中存在的重大技術問題。 1 操作過電壓計算線路上過電壓水平及其概率密度是確定帶電作業(yè)最小安全距離的決定因素。按帶電作業(yè)安全工作規(guī)程規(guī)定，在中性點有效接地系統(tǒng)中應停用重合閘，所以帶電作業(yè)時不考慮合閘空載線路及單相重合閘過電壓6?？赡苡龅降倪^電壓有：作業(yè)中的線路突然接地引起的單相接地故障過電壓和單相故障清除過電壓。由于緊湊型線路相間距離較近，發(fā)生兩相短路不接地故障的可能性是存在的，在確定帶電作業(yè)安全距離時應予以考慮2。根據(jù)云南電網(wǎng)公司規(guī)劃室提供的資料，將各條500kv緊湊型輸電線路分別用一個典型的雙電源輸電系統(tǒng)

3、的等效電路建模，通過pscad/emtdc仿真計算，得到每條線路的相-地、相-相最大過電壓值。取所有線路中過電壓最高值作為后續(xù)計算危險率的依據(jù)。因此，最大操作過電壓值為相地1.93p.u.和相間2.476p.u.。2帶電作業(yè)安全性校核計算帶電作業(yè)的安全指標通常是以絕緣損壞危險率檢驗，國內(nèi)通行的方法是：首先進行真型塔試驗，然后根據(jù)試驗結(jié)果計算出危險率5。目前公認可以接受的危險率水平為小于110-5。假設系統(tǒng)操作過電壓的概率分布和空氣間隙擊穿的概率分布都服從正態(tài)分布，則帶電作業(yè)的危險率可由式1計算得到： 其中：為操作過電壓幅值的概率密度函數(shù)。為空氣間隙在幅值為的操作過電壓下?lián)舸┑母怕史植己瘮?shù)。分別

4、為： 其中：操作過電壓平均值（kv） 操作過電壓的標準偏差（kv） 空氣間隙50%放電電壓（kv） 空氣間隙放電電壓的標準偏差（kv）可由下式計算： 為統(tǒng)計過電壓，為最大過電壓。為過電壓的相對標準偏差，。根據(jù)上述數(shù)學模型，在對需計算線路帶電作業(yè)時最大操作過電壓計算研究計算基礎上，采用統(tǒng)計計算方法并編制數(shù)值積分計算程序，對各個試驗數(shù)據(jù)的危險率進行計算。3絕緣工具有效絕緣長度的確定絕緣操作桿是用于短時間對帶電設備進行操作的絕緣工具。主要分為以下三類：（1）接口式絕緣操作桿，分節(jié)處采用螺旋接口，最長可做到10米，可分節(jié)裝袋攜帶方便。（2）伸縮式高壓令克棒，3節(jié)伸縮設計，一般最長做到6米，重量輕，體積

5、小，易攜帶，使用方便。（3）游刃式高壓令克棒，接口處采用游刃設計，旋緊后不會倒轉(zhuǎn)。本次試驗采用的是普通絕緣棒，長度為5.8m，直徑為36mm。沖擊試驗布置按照電力行業(yè)標準dl/t976-2005帶電作業(yè)工具、裝置和設備預防性試驗規(guī)程中規(guī)定，絕緣操作桿上端懸掛在模擬導線中央，該模擬導線為直徑38mm、長度2.0m的單導線，模擬導線兩端設置均壓球，直徑為200mm。為確定絕緣工具的有效絕緣長度及作業(yè)方式的安全性，改變絕緣操作桿的有效絕緣長度（2.4m5.4m），通過試驗求取其操作沖擊50%放電電壓。隨絕緣操作工具有效長度的變化曲線如圖1所示。圖1 絕緣操作桿放電特性根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，對于實際高海拔條件

6、（2100m）下絕緣操作桿的標準操作50%放電電壓，可以用公式表示為： u50%=426.26d+19.481 (0d5.4) 式中，u50%為絕緣操作桿標準操作50%放電電壓，kv；d為絕緣操作桿長度，m。當系統(tǒng)最高工作電壓為550kv，最大過電壓為1.93p.u.時，根據(jù)操作沖擊試驗數(shù)據(jù)，由滿足放電危險率的絕緣距離補償0.5m的安全裕度，計算得到的絕緣桿最小有效絕緣距離如表1所示。表1 最小有效絕緣長度最大過電壓/p.u.u50/kv絕緣距離/m危險率最小有效絕緣距離/m1.9323275.46.3985e-275.91.9318104.22.6419e-194.71.9314613.33

7、.5847e-133.81.9310532.46.9512e-62.9當線路最大過電壓為1.93p.u.時，計算求得滿足放電危險率的最小絕緣長度為2.4m?？紤]0.5m的安全裕度后，操作桿的最小有效絕緣長度可定為2.9m。4組合間隙安全距離的確定為給高海拔500kv緊湊型輸電線路耐張塔的帶電作業(yè)提供依據(jù)，分別對23片27片串長的耐張玻璃絕緣子串進行了標準操作沖擊電壓下模擬人進入耐張串的放電試驗。耐張絕緣子的串型及布置參照實際工程設計采用的設計圖紙加工制作。懸掛導線的絕緣子及金具均按照500kv緊湊型輸電工程要求配置。試驗布置為：耐張玻璃絕緣子串一端為接地端，通過連接金具直接固定在昆明特高壓實驗

8、室戶外試驗場的門型塔一側(cè)立柱上，另一端為高壓端，通過連接金具和均壓裝置一起連接在高壓引線上。模擬人身穿屏蔽服以“跨二短三”方式蹲在絕緣子串的不同位置上，如圖2所示。圖中sc為模擬人在等電位時對地電位的距離，b為模擬人身寬（取0.6m），s1為人體距塔身距離，s2為人體距模擬導線距離。scs1s2b均壓環(huán)導線圖2 耐張串組合間隙試驗布置試驗分為兩部分進行1：(1)固定sc= s1+ s2不變，改變?nèi)梭w在組合間隙中的位置，進行操作沖擊放電試驗，求取最低放電電壓位置。取sc=4.6m不變，s2/ s1分別為0m/4.6m、0.4m/4.2m、1.0m/3.6m、2.6m/2.0m。試驗結(jié)果如表2所示

9、，相應的放電特性曲線見圖3。表2 耐張串組合間隙試驗結(jié)果最大過電壓/p.u.s1 /ms2 /mu50/kv危險率1.934.6016244.1030e-161.934.20.416609.5390e-171.933.61.017661.4368e-181.932.02.617522.4779e-18圖3 模擬人處于不同位置的間隙放電特性當模擬人貼緊高壓均壓環(huán)時，整個組合間隙的50%耐受標準操作波電壓值較其他位置小很多。所以，模擬人在耐張串上帶電作業(yè)的過程中，從桿塔側(cè)進入耐張串一直到高壓均壓環(huán)側(cè)，最危險的位置在模擬人處于高壓均壓環(huán)側(cè)。(2)將模擬人吊放在最低放電位置處不變，改變s1，進行操作沖

10、擊放電試驗，求取相應的50放電電壓；再根據(jù)其放電曲線，通過危險率計算求出最小組合間隙sc值，結(jié)果如表3所示，相應的放電特性曲線見圖4。表3 改變s1耐張串組合間隙試驗結(jié)果最大過電壓/p.u.相地間隙s1 /mu50/kv危險率1.933.49512021.9451e-81.933.90012778.5901 e-101.934.27513916.9286 e-121.934.66515401.3066 e-14圖4 耐張串組合間隙放電特性 對于轉(zhuǎn)角塔和終端塔，帶電作業(yè)是沿耐張絕緣子串和跳線進入等電位的3。所以，在耐張串組合間隙放電試驗的基礎上，緊湊型500kv線路帶電作業(yè)組合間隙最小安全距離在

11、相-地安全距離3.1m的基礎上，考慮人體活動范圍0.6m，應定為3.7m。5最少有效絕緣子串長的確定由于500kv輸電線路較多，每條線路的標準都不同，絕緣子長短不同，有的是28片絕緣子，有的是25片絕緣子。這就給帶電作業(yè)的最小安全組合間隙的確定造成一定的影響，增加了帶電作業(yè)的風險。帶電作業(yè)規(guī)程規(guī)定：帶電作業(yè)必須在天氣良好的條件下進行。因此，確定良好絕緣子片數(shù)決定于絕緣子串的干閃電壓。已進行過的試驗得出：絕緣子串的干閃電壓基本上取決于它的長度，與絕緣子型號的關系不大4。因此，根據(jù)線路帶電作業(yè)組合間隙最小安全距離（3.7m），可確定絕緣子串良好絕緣子片數(shù)全長不得少于此長度。6 結(jié)論 通過沖擊放電試驗，在計算出線路最大操作過電壓的基礎上，根據(jù)危險率分析，可以得到如下結(jié)果：在緊湊型500kv輸電線路上開展帶電作業(yè)時，絕緣操作桿的最小有效絕緣長度不得小于2.9m；沿耐張串進入塔窗電場時，邊相最小組合間隙為3.7m。參考文獻1 胡毅，王力農(nóng)，等1000kv級交流輸電線路帶電作業(yè)的試驗研究電網(wǎng)技術，2007，31(6)：8-132 王力農(nóng)，胡毅,，等500kv高海拔緊湊型線路帶電作業(yè)研究高