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摘要：本文结合国内外交直流输电线路带电作业等电位作业方式，根据±800kV特高压直流输电线路塔型特点，选取进入等电位的合适路径，提出了适用于特直流输电线路的等电位作业方式，并对作业过程中的作业间隙、作业人员体表电场强度及电位转移电流进行分析，为带电作业进入等电位方式提供参考依据。
关键词：±800kV；特高压；直流；输电线路；带电作业
1带电作业进入等电位方式
特高压输电线路空间电场强度高、作业距离大，采用等电位作业更加安全、便利。目前进入等电位方式主要有吊篮法、软梯法及自由式沿耐张串进入3种，而吊篮法进入等电位虽然操作便捷，但作业通道和作业位置受绝缘轨迹绳等限制，不便于在耐张塔上开展作业，此外，特高压直流输电线路杆塔尺寸大、耐张串绝缘子片数多、串间距离大，无论采用软梯法或自由式进入强电场，均面临进入等电位路径长，劳动强度大，组织实施困难等缺点。
鉴于此，本文在现有等电位进出方式的基础上，结合特高压直流输电线路杆塔特点，提出从导线外侧荡入等电位的新方法，具体操作如下：①地电位电工将绝缘无极绳和绝缘滑车组安装在横担合适位置后，地面配合人员传递绝缘软梯和绝缘软梯滑轮至横担地电位电工位置；②地电位电工在杆塔地线侧安装绝缘软梯，等电位电工检查屏蔽服各部件连接正确无误后，系好绝缘保护绳，从横担侧登上软梯；③地面配合人员拖曳软梯末端绳头带动绝缘软梯沿地线滑动，并将等电位电工停靠在带电作业区域附近；④等电位电工向下沿软梯攀登至导线与肩平行位置后，地面配合人员通过垂直于地线方向拖曳软梯绳头，使软梯朝位于地线内侧的带电导线晃动；⑤等电位电工依靠绝缘软梯晃动，采用电位转移棒快速靠近带电导线并向内荡入强电场。整个作业过程见图1。
2等电位进入方式安全分析
2.1作业路径安全分析
带电作业过程中的间隙距离是校验作业位置及作业通道安全性的重要标准。根据图2所示±800kV复奉线典型耐张杆塔结构，对该方式下不同作业位置危险率进行计算，确保带电作业危险率小于1.0×10-5。
2.1.1带电作业危险率计算方法
在危险率计算中，认为空气间隙在幅值为U的操作过电压下，发生闪络的概率分布函数Pd（u）服从正态分布，故可求出相对于输电线路上某一点处的空气间隙在操作过电压幅值为U时的闪络概率，即
式中：Uf为单个绝缘在操作冲击电压下的50%放电电压，kV；σf为单个绝缘在操作冲击放电电压下的标准偏差。
如果认为直流线路末端可能发生对地故障的概率服从线性分布，则由线路每段发生对地故障时在进行带电作业段产生的过电压计算的相应危险率相加，即危险率R。
在直流输电系统中，不同位置处发生对地故障时，在非故障极上某点产生的过电压幅值是不同的。根据国内研究成果，过电压取线路上可能出现的最高过电压，即幅值为1.76p.u。
2.1.2典型作业位置危险率
通过计算，作业人员与不同电位物体之间的作业间隙均处于可接受的带电作业危险率范畴且远大于《电力安全工作规程》中规定的最小安全距离及最小组合间隙。
2.2带电作业人员体表场强分析
国内大量研究表明，人体可感知的交流均匀电场强度为10～15kV/m，感到刺痛的电场强度为30～40kV/m。在±800kV特高压直流输电线路上进行带电作业的过程中，作业人员进入电场时会造成局部电场畸变，人体尖端部位的体表场强可能达到较高的水平。
2.2.1计算模型建立
以图2所示典型杆塔为例，采用三维有限元计算方法，忽略电晕及空间离子流电场的影响，根据本文所述进入等电位方式的实际作业情况，分别对作业人员位于铁塔横担侧、中间电位以及导线上3种典型作业位置的体表合成场强进行计算。
2.2.2作业人员体表场强
作业人员在地电位及进入过程中，其体表场强均低于100kV/m，但在头部等尖端部位将形成较高的体表场强，约为195.3kV/m，低于人体皮肤感知的交流电场强度240kV/m。而当人体进入等电位后，由于人体尖端部位造成局部电场畸变，导致人体头部最大电场强度约为1706kV/m，远高于240kV/m的电场感知水平。
2.2.3电场防护措施
由计算结果可知，人体头和手部等尖端部位电场强度较大，胸和背部电场强度较小。对于±800kV等电位作业人员，体表场强最大值为1706kV/m，穿戴屏蔽效率为60dB的特高压直流输电线路专用屏蔽服，满足作业安全防护要求。此外，考虑到在进入等电位过程中，作业人员面部与带电导线之间可能出现拉弧放电，因此有必要佩戴屏蔽效率不低于20dB的屏蔽面罩。
2.3电位转移电流分析
2.3.1计算模型建立
在等电位作业人员进入等电位过程中，忽略局部放电对人体-极导线系统上存储电荷的影响，其等效电路中，C1为人体与导线间的电容，C2为人体与杆塔、大地及其他导线间的电容。作业人员进入等电位的瞬间，相当于开关S闭合，电容C1所存储的能量由人体释放。由于C1和C2较小，且放电时间短，近似认为电位转移过程中各极导线的电位恒定。
应用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP搭建考虑人与杆塔之间空气间隙被击穿过程的电弧模型。计算作业人员在距离导线1m处，分别采用电位转移棒和直接通过导电手套进入等电位两种方式下的瞬间冲击电流，并假设电位转移棒和接触电阻之和为200Ω；电位转移棒与屏蔽服之间的电感值为0.1mH。
2.3.2电位转移电流
采用直接进入等电位的方式，导电手套将承受电流峰值为1472A的暂态冲击电流，此时相应的能量约为1.28J，远大于导电手套1J暂态电击能量承受水平。而当作业人员采用电位转移棒进入等电位时，暂态冲击电流幅值仅为195.07A，与直接通过导电手套进入等电位相比，电流幅值降到86.7%。有效地限制了电位转移脉冲电流。
2.3.3电位转移安全防护
由仿真计算结果，采用电位转移棒进入等电位能够有效地减缓冲击电流波，延长放电时间，并大幅度降低电位转移瞬间电流峰值。与直接通过导电手套进入等电位相比，电流幅值降幅明显，保护了作业人员及屏蔽服的安全。因此，在采用本方式进入等电位的过程中，需采用电位转移棒进入等电位，确保作业过程的安全性。
结语
综上所述，作业人员在作业过程中，体表场强远高于人体皮肤可感知的240kV/m，尤其是头顶及手部等突出部位电场更高，因此，作业人员在进出等电位的全过程中均需穿着全套屏蔽服；在进入等电位时，使用电位转移棒能够有效降低作业人员在进入等电位过程中的电位转移冲击电流，因此在安全距离、组合间隙可充分保证的条件下，需采用电位转移棒进行电位转移。
参考文献：
[1]肖勇，樊灵孟.云广±800kV特高压直流线路带电作业分析[J].高电压技术，2010，36（9）.
[2]李庆峰，廖蔚明，丁玉剑，等.±800kV直流输电线路带电作业的屏蔽保护[J].中国电机工程学报，2009.
作者简介
李志玮（1985.7-），男，青海西宁人，国网青海省电力公司检修公司，工程师，单位：国网青海省电力公司检修公司，研究方向：超高压设备运维与维护
论文作者:李志玮
论文发表刊物:《电力设备》2016年第23期
论文发表时间:2017/1/14
标签：电位论文; 作业论文; 电场论文; 软梯论文; 人员论文; 导线论文; 电流论文; 《电力设备》2016年第23期论文;