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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2008/5/7 17:51:19
郝旭东1，龚延兴2
（1.华北电网有限公司带电作业办公室，北京市100045；2.华北电网有限公司生产技术部，北京市100053）
摘要：文章简要介绍了我国第一条500kV紧凑型输电线路的性能和参数；主要对其带电作业方式、通道进行了试验研究和计算分析，最后给出了此条500kV紧凑输电型线路带电作业的方式和进入等电位的通道。
关键词：500kV；紧凑型输电线路；带电作业；安全距离
1 概述
1995年8月19日，原国家计划委员会下发了计科技(1995)1237号文《国家计委关于500kV紧凑型输电线路关键技术及试验工程可行性研究报告的批复》，批准将北京昌平至房山(以下简称昌房)500kV紧凑型输电线路建设项目列入国家“九五”科技攻关计划。原华北电力集团公司承担了该任务的科研、工程工作，成功完成了北京昌平至房山（以下简称昌房）500kV紧凑型输电线路的建设任务。
该线路长约83km，已于1999年11月18日一次投运成功。昌房500kV紧凑型线路与华北地区常规500kV线路比较，达到的主要技术经济指标是：在导线总截面相同的前提下，自然输送功率提高34，达到1340MW,对远距离输电输送功率有明显提高；压缩线路走廊宽度为17.9m；导线对地距离为10m时，线下超过4kV/m的高电场区由48m降至16m，减少了电磁污染，有利于电磁环境保护，而RI、AN与常规线路相当，满足一般技术规定；三相参数有极好的对称性，零序、正序、负序间耦合参数，无论是有名值还是相对于正序参数的标幺值均在常规线路序间耦合参数的9％以下；操作冲击闪络概率小于10-3，耐雷水平达170kA，与常规线路一致。单位自然输送功率造价降低22，单位公里造价约增加5.9，具有良好的社会效益和经济效益。
2 500kV紧凑型线路带电作业方式研究
昌房500kV紧凑型线路直线塔中三相导线在一个塔窗内，采用倒三角形排列，相间中心距离为6.7m，最小距离约为5.5m，最小相地距离为3.7m。该型线路自然传输功率为常规500kV输电线路的1.3倍，而线路走廊约减少2/3，优点明显。但线路的紧凑化必然会使带电作业的条件更为苛刻，而且能够进行带电作业是该线路能够正常投运、安全运行的基本条件之一，因此有必要针对带电作业方式进行研究。
华北电力科学研究院高压所承担了直线塔带电作业方式的试验研究任务，确定了对500kV昌房紧凑型线路直线塔进行带电作业时进入高电位的通道和安全作业范围。华北带电作业技术中心根据该项研究成果研制了一套相应的带电作业工具，该项研究成果及该套工具已通过了原华北电力集团公司组织的专家评审，获得了好评，并将被应用于昌房500kV紧凑型线路中。
2．1试验方法及过程
试验研究从时间上分成2个阶段：第1阶段于1996～1997年在CD54型直线塔的真型模拟塔上进行。将模拟人全身套上屏蔽服，置于塔中的典型位置（工人带电作业时可能通过的通道中的位置）,施加相间或相对地操作波，测定人体处于这些位置时对击穿电压的影响，并观察放电路径。然后，利用获得的试验数据计算各典型位置的危险率，从而确定安全带电作业的可行性和进入高电位的安全通道。在第1阶段的基础上，1998年进行了第2阶段的研究，将模拟人置于沙河试验站紧凑型试验线段的直线塔中，对带电作业中的几个关键位置进行了补充试验和复试，以确保实际带电作业时进入高电位通道的安全性，并确定了安全作业范围。
采用的操作波是250／2500μs标准波。进行相间操作冲击试验时，分别给两相加以独立的正负操作冲击波，正负波均满足标准波要求，此外，还满足IEC71-3中对相间试验的规定：负极性冲击波的波前时间要大于正极性的；两冲击波的峰值同时出现；电压分配比例系数为0.5，即正负分量的幅值相同(所采用的模拟人身高1.75m，直立体位)。
2．2操作冲击试验
2．2．1模拟位置
第1阶段对塔头进了带电作业模拟位置试验，这些位置主要集中于500kV紧凑型输电线路的3条线段上，见图1。这3条线段是工人带电作业时从塔架进到各相导体时的必经通道，以及工人在导线上操作时可能处于的最不利的位置：中心垂直通道包括模拟位置0、1、2、3、11、12等；上相水平通道包括模拟位置1、4、5、6、13、16等；下相水平通道包括模拟位置7、8、9、10等。此外，还测量了2个空间点14、15。
第2阶段在沙河试验站的紧凑型试验线段3号塔及2号塔的实际CD54型直线塔中复试、补试了模拟位置0、6′、17、18及19，分别见图2及图3。其中几个典型位置具体情况是：0号位置模拟人头部与塔顶部中心处相接；3号位置模拟人站立在下（A）相上（足部接触下相）；5号位置模拟人与上相水平，距右上（C）相约0.8m，模拟手与之接触；6号位置模拟人站立在右上（C）相上；6′号位置模拟人蹲坐在右上（C）相上，头顶距上水平梁3.34m，该位置为上相等电位作业位置；11号位置模拟人位于下（A）相正下方，头部与其接触；17号位置在无中直串的直线塔中，在位置0正下方0.6m，悬空，人脚距上相均压环3.2m；18号位置模拟人摆至上相进行电位转移，人体与上相等电位，与地电位最近距离3.3m；19号位置模拟人在有中直串的直线塔中，在位置0下方0.6m，人头与上相均压环接触，人体处于地电位，人脚距上相均压环约3m。
2．2．2试验结果
通过对模拟人在各点位置的击穿电压试验的结果得出各条通道上击穿电压较低的情况是位置3、5、6、11、13，这几个位置的共同特点是人体与某相导体相接触，即等电位作业。人体处于这些位置时，均大大缩短了相对地或相间空气间隙的有效距离，且人体形成尖端，进一步劣化了电场分布，使得击穿电压大为降低，且在人体处于正极性时最低。试验中的放电现象也与此相符：当模拟人处于这些位置时，几乎每次放电都经过模拟人，而当模拟人处于其他位置时，放电通道表现出较强的随机性，有时经过模拟人，有时不经过模拟人。
2．3典型位置危险率计算
着重对上述各通道中最危险位置13、6、5、3、11、8和上相带电作业工作位置6′（蹲坐于上相）以及典型位置0、17、18、19的危险率进行计算。
实际线路所处的海拔高度不同，气候条件也不同，放电电压值会因地点有差异。昌房线最高处海拔1000m，应按DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》［1］所推荐的方法将空气间隙放电电压值修正到海拔1000m情况来考虑海拔1000m处可能的危险率。
按照统计方法，将系统操作过电压的概率分布及空气间隙击穿概率均视为正态分布，则计算带电作业的危险率需确定4个参数：统计操作过电压U2、操作过电压相对标准偏差σ0、空气间隙50％放电电压U50、空气间隙放电电压的相对标准偏差σd。
本文的计算中，各模拟作业位置的空气间隙50％放电电压U50取表1、表2中相应数据，并修正到海拔1000m；除位置13外，各位置的放电电压相对标准偏差均取6，位置13的相对标准偏差大于6，取实测值。
在昌房紧凑型线路中，根据中国电力科学研究院计算报告《昌平—房山500kV紧凑型输电线路操作过电压与塔头间隙的研究》，最高统计操作过电压发生于空载线路合闸且断路器无合闸电阻时。其中，相对地统计操作过电压U2为1.801pu（808.6kV），标准偏差为0.0651pu(29.2kV)；相间统计操作过电压U2为3.328pu（1494.3kV），标准偏差为0.1797pu(80.7kV)。在危险率计算中，统计操作过电压U2及其标准偏差均取电科院计算值，得到重合闸保护不退出时的危险率，见表1。
线路带电作业时，按相应操作规程要求应将重合闸保护退出，作业者可能遇到的操作过电压有：①作业中的线路突然接地引起的过电压；②作业线路接地后，故障清除过程中线路单端跳闸时产生的过电压。根据中国电力科学研究院计算报告，在昌房紧凑型线路中，当线路两侧装有额定电压为420kV的金属氧化物避雷器(MOA)时，接地故障和故障清除过电压最大可能值相对地为1.72pu、相间为1.90pu。而在清华大学电机系的计算报告中，上述情形中接地故障和故障清除过电压最大可能值相对地为1.72pu、相间为2.274pu。在重合闸保护退出的条件下，按偏严考虑，将统计操作过电压U2取在该条件下的最大可能值，即相间取2.274pu(1021kV)，相对地取1.72pu(772.3kV)，过电压相对标准偏差均取12，得到重合闸保护退出时的危险率，见表2。
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