500?kV緊湊型線路耐張塔水平串進電位分析

范 昕，杜 新，高會民，張 斌

(1.國網(wǎng)冀北電力有限公司檢修分公司大同檢修分部，山西 大同 037038；2.國網(wǎng)冀北電力有限公司秦皇島供電公司，河北 秦皇島 066000)

500?kV緊湊型線路耐張塔水平串進電位分析

范 昕1，杜 新1，高會民2，張 斌1

(1.國網(wǎng)冀北電力有限公司檢修分公司大同檢修分部，山西 大同 037038；2.國網(wǎng)冀北電力有限公司秦皇島供電公司，河北 秦皇島 066000)

介紹了500 kV緊湊型線路沿耐張水平串進入導線帶電作業(yè)的可行性，根據(jù)帶電作業(yè)的要求，針對耐張塔水平絕緣子串的各項參數(shù)進行了計算，論證了沿耐張水平串進電位是可以滿足各項要求指標的，人員進電位作業(yè)是安全可靠的。

緊湊型；耐張塔；水平串；進電位；安全距離

安全距離即在不同電位的物體(包括人體)之間保持必要的距離，是防止過電壓對人或物造成傷害的根本手段。安全距離大致包括3項：最小安全距離、最小絕緣有效長度和最小組合間隙。

國家電網(wǎng)公司于2009-07-06印發(fā)的《國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程》(簡稱《安規(guī)》)(電力線路部分)中10．2．1條規(guī)定：“500 kV帶電作業(yè)時人身與帶電體的最小安全距離為3．4 m”；10．2．4條規(guī)定：“在絕緣子串上作業(yè)，500 kV良好絕緣子最少片數(shù)為23片”；10．3．5條規(guī)定：“500 kV等電位作業(yè)最小組合間隙為4 m”。

以500 kV緊湊型線路為例，耐張塔水平絕緣子串有FC400/205(25片/串)和FC300/195(26片/串)2種型號。為了確保帶電作業(yè)時的安全，需要對沿耐張水平串進出電位的安全距離是否滿足《安規(guī)》的要求進行論證。

1 安全距離的計算原理

確定安全距離的方式屬于絕緣配合的計算方法，主要有慣用法和統(tǒng)計法2種。

慣用法主要適用于220 kV及以下電壓等級中。對于500 kV超高壓系統(tǒng)，如果利用慣用法來確定絕緣間隙的最小安全距離，會將絕緣間隙的尺寸取得過大，導致技術(shù)難度和各類費用的增加。因此，在500 kV超高壓系統(tǒng)中，對自恢復(fù)絕緣應(yīng)采用統(tǒng)計法來確定帶電作業(yè)的安全距離。

自恢復(fù)絕緣就是指氣體絕緣材料擊穿后，經(jīng)過極短時間(分子流動、交換時間)就可以自動恢復(fù)到擊穿前的絕緣水平。帶電作業(yè)中，人體和帶電體之間保持一定的安全距離(即空氣間隙)，正是充分利用了空氣這種絕緣性能，保證了人身安全。

統(tǒng)計法的基本原理是，承認系統(tǒng)中過電壓和絕緣耐壓強度都是隨機變量，不同的絕緣種類和不同尺寸的空氣間隙在發(fā)生過電壓時都有放電發(fā)生，且發(fā)生的概率隨絕緣尺寸、絕緣種類等的不同而不同。帶電作業(yè)時，如果發(fā)生了過電壓并由此發(fā)生放電的概率稱為危險率。定量地確定某種具體絕緣下的危險率，只要其值在某個合適的范圍之內(nèi)，就可認為是安全的。統(tǒng)計法就是以正態(tài)分布隨機變量的模型對危險率進行定量計算。按照統(tǒng)計法確定的帶電作業(yè)安全距離，不僅不會造成“絕對安全”的錯覺，還能避免不必要的(過大的)裕度，但統(tǒng)計法只能應(yīng)用于自恢復(fù)絕緣。

2 安全距離的論證

2.1 人身與帶電體最小安全距離的論證

依據(jù)GB/T19185—2008《交流線路帶電作業(yè)安全距離計算方法》，最小電氣安全距離的計算公式為：

其中，絕緣間隙的統(tǒng)計耐受電壓U90%=ksU2%= 987．960 kV；ks為統(tǒng)計安全系數(shù)，表征計算結(jié)果中保留的安全欲度，其參考取值為1．1。

作業(yè)位置的統(tǒng)計過電壓U2%=keUm2/3= 898．146 kV；ke為統(tǒng)計過電壓倍數(shù)，取2；Um為最高運行電壓，取550 kV。

其中，Kt為綜合系數(shù)，即綜合表征各種影響間隙絕緣強度因素的系數(shù)；Kd為標準偏差系數(shù)，取0．936；Kg為間隙系數(shù)，取最大值1．2；Ka為海拔修整系數(shù)，500 kV緊湊型線路最高海拔為2 000～2 500 m，因此取0．868。

人體與帶電體間的最小安全距離如圖1所示，圖1中的Dmin表示人與帶電體之間為了確保人身安全所必需保持的最小距離；Dmin′表示作業(yè)人員進行等電位作業(yè)時，人與接地體之間需保持的最小安全距離，也稱為最小對地安全距離。一般Dmin′略大于Dmin，《安規(guī)》中規(guī)定了2者取相同的數(shù)值，即Dmin＝Dmin′＝3．4 m。

圖1 人與帶電體間的最小安全距離

此外，作業(yè)人員在進行等電位作業(yè)時，總會有一定的活動范圍，通常這個范圍取DE=0．5 m，所以人身與帶電體的最小安全作業(yè)距離為：D=Dmin+ DE=3．4+0．5=3．9 m。

對于FC400/205型絕緣子串，有效絕緣長度：LFC400=205×25=5 125 mm=5．125 m＞D。

對于FC300/195型絕緣子串，有效絕緣長度：LFC300=195×26=5 070 mm=5．07 m＞D。

論證結(jié)果為：500 kV緊湊型線路耐張塔水平絕緣子串進出電位的安全距離滿足《安規(guī)》10．2．1條規(guī)定：“500 kV帶電作業(yè)時人身與帶電體的最小安全距離為3．4 m”。

2.2 良好絕緣子片數(shù)的論證

500 kV普通型線路耐張水平絕緣子串的型號為FC240/170(28片/串)，單片爬電距離為400 mm；而500 kV緊湊型線路耐張塔水平絕緣子串FC400/205(25片/串)，單片爬電距離為550 mm，F(xiàn)C300/195(28片/串)的單片爬電距離為485 mm。

《安規(guī)》中10．2．4條規(guī)定：“在絕緣子串上作業(yè)，500 kV良好絕緣子最少片數(shù)為23片”。這是按照工頻電壓下的爬電比距法來確定每串絕緣子片數(shù)n，其計算公式為：。

其中：λ為系統(tǒng)標稱電壓下的泄漏比距； UN為系統(tǒng)標稱電壓，為500 kV；L0為單片絕緣子幾何爬電距離；Ke為絕緣子爬電距離的有效系數(shù)，普通型、雙傘形、三傘形絕緣子取1．0，鐘罩型、深棱型取0．9(Ⅱ級污穢區(qū))。

按照此公式計算可知：500 kV普通型線路耐張水平絕緣子串FC240/170(28片/串)扣除短接3片后的最大爬電比距為：25×40/500=2 cm/kV；500 kV緊湊型線路耐張塔水平絕緣子串FC400/205(25片/串)扣除短接3片后的最大爬電比距為：22×55/500=2．42＞2 cm/kV；500 kV緊湊型線路耐張塔水平絕緣子串FC300/195(26片/串)扣除短接3片后的最大爬電比距為：23×48．5/500=2．231＞2 cm/kV。

由500 kV普通型線路和500 kV緊湊型線路的比較可以看出，500 kV緊湊型耐張塔水平絕緣子串的爬電比距大于500 kV普通型耐張水平絕緣子串的爬電比距。

論證結(jié)果為：500 kV緊湊型線路耐張塔水平絕緣子串FC400/205(25片/串)雖不能滿足《安規(guī)》中10．2．4條“在絕緣子串上作業(yè)，500kV良好絕緣子最少片數(shù)為23片”的規(guī)定，但卻滿足爬電比距的要求。因此，《安規(guī)》中的10．2．4條并不適用于不同型號的水平絕緣子串，應(yīng)重新修訂《安規(guī)》中的10．2．4條。

2.3 最小組合間隙的論證

依據(jù)GB/T19185—2008《交流線路帶電作業(yè)安全距離計算方法》，最小組合間隙的計算公式為：

其中：Kt為綜合系數(shù)，即綜合表征各種影響間隙絕緣強度因素的系數(shù)，根據(jù)上文已經(jīng)得出Kt= KdKgKa=0．975；Dmin為最小電氣安全距離，取值為3．4 m；F為中間電位導體占位長度，即作業(yè)間隙中處于中間電位的導體在間隙軸線上的投影長度，中間電位導體占位長度的取值由作業(yè)人員的體形與姿勢、工具形式、等電位進入方法等因素綜合決定，其參考取值為0．2～1．0 m，這里取最大值1 m。

在作業(yè)人員由低電位向高電位過渡的過程中，會形成一種組合間隙。如圖2所示，作業(yè)人員沿耐張水平絕緣子串從橫擔側(cè)移向?qū)Ь€側(cè)一般是通過“跨二短三”(腳跨2片，手扶1片)的方式，即要短路3片絕緣子。在移動過程中，將原來的間隙Lsc分割成2個間隙Lsc1和Lsc2，這2個間隙構(gòu)成了1個組合間隙L(sc1+sc2)。在此情況下，最小組合間隙就是為了作業(yè)人員的安全所必須保持的最小組合間隙距離Lsc=Lsc1+Lsc2。

圖2 組合間隙示例

因此，對于500 kV緊湊型線路耐張塔2種型號的水平絕緣子串，扣除人體短接的3片絕緣子，型號為FC400(25片/串)的水平絕緣子串剩余22片，型號為FC300(26片/串)的水平絕緣子串剩余23片，可得出2種水平絕緣子的絕緣有效長度分別為：LFC400=205×22=4 510 mm=4．51 m＞4．315 m；LFC300=195×23=4 485 mm=4．485 m＞4．315 m。

論證結(jié)果為：500 kV緊湊型線路耐張塔水平絕緣子串的組合間隙滿足《安規(guī)》10．3．5條規(guī)定“500 kV等電位作業(yè)最小組合間隙為4 m”以及GB/T 19185—2008《交流線路帶電作業(yè)安全距離計算方法》中“最小組合間隙為4．315 m”的要求。

3 結(jié)論

由上述“人身與帶電體的最小安全距離”和“最小組合間隙”的論證，500 kV緊湊型線路耐張塔水平串進電位安全距離完全滿足《安規(guī)》第10．2．1條和第10．3．5條的規(guī)定。雖然500 kV緊湊型線路良好絕緣子串片數(shù)不能滿足《安規(guī)》中10．2．4條的規(guī)定，但通過論證能夠滿足爬電比距的要求，由此說明500 kV緊湊型線路沿耐張水平串進出電位是可行的。因此，建議對《安規(guī)》中10．2．4條的規(guī)定，應(yīng)根據(jù)絕緣子串的型號進行重新修訂。

2014-07-15。

范 昕(1973-)，男，助理工程師，主要從事500 kV輸電線路大修、技改、檢修工作，email：duxin666@163．com。

杜 新(1972-)，男，高級工程師，主要從事500 kV輸電線路帶電作業(yè)，運行檢修、測試、維護工作。

高會民(1971-)，男，高級技師，主要從事110～220 kV輸電線路運行、檢修帶電作業(yè)工作。

張 斌(1969-)，男，助理工程師，主要從事500 kV輸電線路大修、技改、檢修工作。