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摘要：±800kV直流输电线路即将在我国建成投运，其空间场强要高于500kV及以下电压等级的输电线路。为保证±800kV直流输电线路带电作业的安全可靠进行，首先分析了带电作业屏蔽防护应达到的安全控制水平，对±800kV直流输电线路带电作业人员的安全防护措施进行了研究，以实现带电作业的安全进行。
关键词：±800kV；直流输电线路；带电线路作业；分析
前言：
为了满足我国日益增长的电力需求，提高线路走廊单位面积输送容量，减少综合造价和线路走廊需求，采用了±800kV特高压直流输电系统。±800kV特高压直流是一个新的电压等级，其杆塔结构、导线布置和绝缘子配置等均具有新的特点，这些特点给线路的维护尤其是带电作业带来了困难。本文针对±800kV特高压直流输电线路的塔型结构等特点，研究±800kV特高压直流线路带电作业最小安全距离和组合间隙，为线路杆塔设计提供技术参数，并为线路建成后的带电作业提供技术依据。对±800kV特高压直流出现的合成场、空间离子流、电位转移脉冲电流进行理论分析和现场测量，并在此基础上制定了±800kV特高压直流线路带电作业安全防护措施。
1带电作业安全距离及组合间隙
带电作业安全距离包含带电作业最小电气间隙及人体允许活动范围。在IEC标准中，最小电气间隙是指在带电作业工作点可防止发生电气击穿的最小间隙距离。最小组合间隙是指在作业间隙中的作业人员处于最低的５０％操作冲击放电电压位置时，人体对接地体和对带电体２者应保持的距离之和[1]。最小电气间隙的确定受到多种因素的影响，主要包括间隙外形、放电偏差、海拔高度、电压极性等。一般来说，作业间隙的形状对放电电压有明显的影响。在正极性标准冲击电压下，“棒－板”结构的放电电压最低，其间隙系数为1.0。对于带电作业中形成的不同间隙结构，可通过真型试验求出不同电极结构下的间隙系数。
2带电作业操作过电压
由于《电业安全工作规程》中规定雷、雨、雾天气不得进行带电作业，因此对于直流输电线路带电作业仅需考虑操作过电压。而直流输电线路带电作业时可能产生的操作过电压主要是直流极线对地短路和逆变站甩负荷产生的过电压，其中直流极对地短路产生的过电压较大。因此，对于直流输电线路带电作业产生的操作过电压，主要考虑单极发生接地故障后在另一极上产生的过电压。直流输电线路带电作业最大过电压水平主要取决于单极发生接地故障后在另一极上产生的过电压，而直流单极接地在另一极上感应产生短尾操作波性质的过电压大小及沿线分布与直流线路的滤波器电容量、故障位置、杆塔接地电阻密切相关[2]。根据±800kV特高压直流输电线路参数计算可知，该线路带电作业最大过电压标么值(基准值为800kV)为1.69，最大过电压发生在线路中点处，距线路中部±10km范围的过电压标么值>1.67，离开此范围后过电压水平立即下降且降幅很大，线路中部±10km以外沿线过电压标么值<1.67。为确保线路带电作业的安全性，确定±800kV特高压直流输电线路带电作业过电压标么值为1.69。
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3带电作业安全防护方式
3.1测量方法
对于作业人员体表合成场的测量，试验采用国网电力科学研究院研发的合成场强仪作为测量工具。该仪器由下位机单元、上位机单元和PC机3部分组成，下位机单元则由合成场传感器、信号处理电路、单片机、通信模块、AD芯片和电源模块等组成。试验分别对模拟人和实际人员在电位转移时产生的转移电流进行了测量，其中对模拟人共测量7次，对实际人员测量1次。测量过程中，模拟人与实际作业人员均采用“塔上吊篮法”进入等电位，均采用电位转移棒进行电位转移[3]。模拟人带电作业电位转移电流测试的具体过程如下:先将模拟人置于吊篮上，具有测量功能的电位转移棒固定在模拟人手部，将与电位转移棒相连的光纤采集系统系于吊篮后方，地面作业人员平稳移动吊篮使其逐步靠近高压导线，当距离高压导线0.5m时，控制模拟人通过电位转移棒接触高压导线，测量并记录模拟人移动过程中电位转移电流。
3.2作业人员安全防护
作业人员安全防护是带电作业研究中十分重要的环节，由于超／特高压输电线路运行电压高、空间场强高，作业人员的体表场强相应增高，因此需对带电作业环境进行分析，明确安全防护需考虑的主要影响因素，研究并验证适用于超、特高压交直流线路带电作业的安全防护用具[4]。
3.3带电作业安全防护措施
1)通过综合分析仿真计算与实际测量后可知，±800kV特高压直流线路带电作业人员体表场强地电位时约为10～60kV/m，在进入过程中，吊篮外的场强>240kV/m的电场感知水平，而吊篮内的场强水平较低，等电位时场强为500～600kV/m。2)在±800kV特高压直流线路带电作业过程中，流经地电位人员的离子流≤5.5μA，流过等电位人员体表的离子流一般为15～20μA，但其最大值>100μA，超过了电流限值50μA。3)试验测量表明，±800kV特高压直流线路带电作业电位转移过程由一系列的脉冲放电组成，脉冲电流幅值可达120A，单次脉冲最大持续时间约60～80μs，单次转移的电荷量最大为5160μC，整个电位转移过程中所产生的比能量为3.27A2·s。特高压直流线路带电作业电位转移脉冲电流幅值远小于特高压交流线路[5]。
3.4强电场防护
超、特高压输电线路带电作业环境具有更高的电场强度，人体某些尖端部位局部场强会增高。从带电作业电场强度测试结果归纳得出，当作业人员处在塔上不同的位置及进入等电位的过程中，其体表电场强度及周围电场强度不断变化，其变化规律是：①作业人员在登塔过程中，随着攀登高度的增加，与带电体的距离逐渐减小，其体表电场强度逐渐增高，在与相导线等高的位置处达到较大值；②在绝缘子悬挂点的横担端部作业处，作业人员的体表电场强度值较高；③作业人员从塔体接近带电体时，头顶和手尖电场强度较高，胸部电场强度较低；④等电位时作业人员体表电场强度达到最大值。对于交流电场中的人体感受，国内外进行了大量的研究。据试验，人体皮肤感知的交流电场强度为240kV／ｍ，低于此值无不适反应。我国标准规定，交流线路带电作业人员局部裸露部位的最大电场强度应≤240ｋV／ｍ，屏蔽服内应≤15ｋＶ／ｍ。合成场是高压直流输电的特有现象，对特高压±800ｋＶ直流输电线路中带电作业人员在等电位作业工况下体表电场分布进行实地测量。
总结：
１）对涉及交流750ｋＶ、交流100ｋＶ、直流±６６０ｋＶ和直流±800ｋＶ电压等级的超／特高压交直流输电线路带电作业间隙进行试验研究，结合实际线路过电压水平及各种作业工况试验放电特性，获取了超／特高压输电线路带电作业安全距离等关键技术参数。２）结合超／特高压线路电压等级高、空间电场强度大的特点，在分析安全防护对象和要求的基础上，研制了满足安全防护要求的带电作业专用屏蔽服和电位转移棒，并制定了安全防护措施。３）结合我国超／特高压输电线路参数特点，研制了大吨位绝缘提线工具和更换大吨位绝缘子系列卡具。
参考文献：
[1]王安军.±800kV特高压直流输电线路带电作业电位转移分析[J].中国高新技术企业,2016(23):138-139.
[2]石凯,徐文洋,雷冬云,邹德华,郭昊.±800kV特高压直流输电线路带电作业方式[J].电瓷避雷器,2016(02):6-11.
[3]胡川,向文祥,沈晓龙,李季群.±800kV特高压直流输电线路带电作业工器具研制及应用[J].湖北电力,2010,34(05):1-3+9.
[4]李庆峰,廖蔚明,丁玉剑,范建斌.±800kV直流输电线路带电作业的屏蔽防护[J].中国电机工程学报,2009,29(34):96-101.
[5]范建斌,廖蔚明,李庆峰,丁玉剑.±800 kV直流输电线路带电作业方式的试验研究[J].电力建设,2009,30(07):7-12.
论文作者:王龙旭,李建辉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/29
标签：作业论文; 过电压论文; 线路论文; 电位论文; 电场论文; 特高压论文; 人员论文; 《防护工程》2018年第17期论文;