1 000 kV特高壓線路帶電安裝在線監(jiān)測裝置的方法

陶留海，高 嵩，楊朝鋒，張建輝

（國網(wǎng)河南省電力公司檢修公司，河南 鄭州 450052）

0 引言

1 000 kV輸電線路工程是山西1 000 kV長治變電站至南陽1 000 kV開關(guān)站的一條特高壓輸電線路，于2009-01-06建成投運，是我國第1條1 000 kV晉東南—南陽—荊門特高壓交流實驗示范工程的重要組成部分。

2014年1月，根據(jù)國家電網(wǎng)公司運檢部關(guān)于輸電線路在線監(jiān)測裝置質(zhì)量提升裝置考核情況的要求，按照國網(wǎng)河南省電力公司的安排，對1 000 kV線339號塔開展等電位作業(yè)，帶電安裝導(dǎo)線溫度、微風(fēng)振動、微氣象在線監(jiān)測裝置。

1 項目的關(guān)鍵技術(shù)難點分析

1.1 1 000 kV帶電作業(yè)人員的安全防護(hù)要求

DL/T392—2010《1 000 kV交流輸電線路帶電作業(yè)技術(shù)導(dǎo)則》第5.4條規(guī)定了以下幾點要求。

(1)1 000 kV交流輸電線路帶電作業(yè)使用的屏蔽服裝須采用屏蔽效率不小于60 dB、其他參數(shù)符合GB/T6568規(guī)定的布料制作。應(yīng)做成上衣、褲子和帽子、帽檐加大的式樣，并配有屏蔽效率不小于20 dB的網(wǎng)狀屏蔽面罩。

(2)屏蔽服裝須配套完整，包括連衣褲帽、面罩、手套、襪和鞋，接頭須連接可靠，屏蔽服裝衣褲最遠(yuǎn)端點之間的電阻值均不大于20 Ω。

(3)等電位和中間電位作業(yè)人員均須穿戴1 000 kV帶電作業(yè)用屏蔽服裝，屏蔽服裝內(nèi)還應(yīng)穿阻燃內(nèi)衣。

(4)塔上地電位作業(yè)人員必須穿全套屏蔽服裝或靜電防護(hù)服裝和導(dǎo)電鞋后才能登塔作業(yè)。嚴(yán)禁穿屏蔽服裝或靜電防護(hù)服裝后再穿其他服裝。

(5)絕緣架空地線或分段絕緣、一點接地架設(shè)的地線應(yīng)視為帶電體，作業(yè)人員應(yīng)對其保持0.6 m以上的安全距離。如需在此類架空地線上作業(yè)，應(yīng)先通過專用接地線將架空地線良好接地，地線上掛、拆專用接地線的方式、步驟與停電線路掛、拆接地線的程序相同。對掛好專用接地線的架空地線，作業(yè)人員穿著全套屏蔽服裝或靜電防護(hù)服、導(dǎo)電鞋后可直接進(jìn)入進(jìn)行檢修作業(yè)。

(6)對于逐基接地的光纖復(fù)合架空地線(OPGW)或其他直接接地的架空地線，作業(yè)人員穿全套屏蔽服裝或靜電防護(hù)服、導(dǎo)電鞋后方可直接進(jìn)入進(jìn)行檢修作業(yè)。

1.2 與帶電作業(yè)有關(guān)的線路參數(shù)要求

1.2.1 最小空氣間隙

查閱長南Ⅰ線總說明書，該工程海拔高度在500 m以下，其絕緣配合中的最小空氣間隙如表1所示。

1 000 kV長南Ⅰ線帶電作業(yè)的最小安全距離是按照滿足帶電作業(yè)危險率小于1×10-5的要求確定的，其中，最大操作過電壓按照實際工程最大過電壓1.72 p.u.計算。具體各項參數(shù)的試驗結(jié)果如表2～4所示。

表1 長南Ⅰ線總說明書絕緣配合中的最小空氣間隙

表2 最小安全距離

表3 最小組合間隙

表4 絕緣工具最小有效絕緣長度

1.2.2 導(dǎo)線參數(shù)

1 000 kV長南Ⅰ線338～342號(黃跨段)采用6×AACSR/EST-500/230型特高強(qiáng)鋼芯鋁合金絞線，其最大使用張力為156 658 N，安全系數(shù)為3.1，年平均運行張力為97 128 N(不大于導(dǎo)線計算拉斷力的19 %)。六分裂導(dǎo)線的子導(dǎo)線為六邊形布置，分裂間距為550 mm。黃跨段工程直線塔三相導(dǎo)線為水平排列，耐張及轉(zhuǎn)角塔三相導(dǎo)線為三角排列。

1.2.3 地線參數(shù)

普通地線：1 000 kV長南Ⅰ線338～342號采用JLB20-240鋁包鋼絞線，其最大使用張力為57 017 N，安全系數(shù)大于5.8。OPGW復(fù)合光纜：338～342號采用OPGW-3型，逐基接地。

1.2.4 鐵塔塔型參數(shù)

1 000 kV長南I線339號塔型為DKZ，呼稱高112 m、全高122.8 m；338號塔型為DKN，338，339號塔檔距為450 m；340號塔型與339號塔型一致，均為DKZ，339，340號塔檔距為1 220 m，339，340號塔跨越黃河。

1.2.5 絕緣子金具參數(shù)

黃跨段339號塔懸掛方式為C×3×4×61×CA-878EY，CA-878EY瓷質(zhì)絕緣子參數(shù)如表5所示。絕緣子長度為205×61=12.505 m。

表5 導(dǎo)線瓷質(zhì)絕緣子主要尺寸和電性能

1.3 帶電作業(yè)規(guī)程、技術(shù)導(dǎo)則中的主要技術(shù)要求

1 000 kV長南Ⅰ線339號塔，海拔高度在500 m以下，查閱《國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程(線路部分)》和DL/T392—2010《1 000 kV交流輸電線路帶電作業(yè)技術(shù)導(dǎo)則》，主要規(guī)定如下。

(1)地電位作業(yè)人員與帶電體間的距離和等電位作業(yè)人員與接地構(gòu)件間的距離應(yīng)不小于6.0 m(邊相)的安全距離。

(2)中間電位作業(yè)以及進(jìn)入或脫離等電位過程中，作業(yè)人員與帶電體及接地構(gòu)件形成的組合間隙應(yīng)不小于6.9 m。

(3)絕緣承力工具(拉、吊桿)和絕緣繩索的最小有效絕緣長度應(yīng)不小于絕緣承力工具、絕緣繩索6.8 m。

(4)等電位作業(yè)人員沿絕緣子串進(jìn)入強(qiáng)電場時，最小組合間隙不小于6.9 m，扣除人體短接和零值的絕緣子片數(shù)后，良好絕緣子的片數(shù)不應(yīng)小于37片。

(5)在1 000 kV交流輸電線路上進(jìn)行帶電作業(yè)時，應(yīng)使用電位轉(zhuǎn)移棒進(jìn)行電位轉(zhuǎn)移，電位轉(zhuǎn)移棒的長度為0.4 m。等電位作業(yè)人員在電位轉(zhuǎn)移前，應(yīng)得到工作負(fù)責(zé)人的許可，并系好安全帶。轉(zhuǎn)移電位時，人體面部與帶電體的距離應(yīng)不小于0.5 m，電位轉(zhuǎn)移棒應(yīng)與等電位作業(yè)人員的屏蔽服裝電氣連接。電位轉(zhuǎn)移作業(yè)過程中，作業(yè)人員動作應(yīng)平穩(wěn)、準(zhǔn)確、快速。

(6)對于1 000 kV交流輸電線路直線塔，不允許作業(yè)人員從橫擔(dān)或絕緣子串垂直進(jìn)入等電位，可采用吊籃法、絕緣軟梯法等方式進(jìn)出等電位。

(7)吊籃必須用吊拉繩索穩(wěn)定懸吊。固定吊拉繩索的長度應(yīng)準(zhǔn)確計算或?qū)嶋H丈量，使等電位作業(yè)人員頭部不超過導(dǎo)線側(cè)均壓環(huán)。

(8)吊籃的移動速度必須用絕緣滑車組嚴(yán)格控制，做到均勻、慢速。

1.4 需安裝的在線監(jiān)測系統(tǒng)

在線監(jiān)測系統(tǒng)的安裝位置為1 000 kV長南I線339號塔及339，340號塔導(dǎo)地線上。

1.4.1 微風(fēng)振動在線監(jiān)測系統(tǒng)

通過輸電線路微風(fēng)振動在線監(jiān)測系統(tǒng)，可實時監(jiān)測輸電線路的振動水平。當(dāng)線路運行振動超標(biāo)時，監(jiān)測系統(tǒng)可以向運行維護(hù)人員及時報警，使運行維護(hù)人員有目的地進(jìn)行線路維護(hù)，提高線路運行的安全性。監(jiān)測系統(tǒng)通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析和計算，可預(yù)測導(dǎo)線的疲勞壽命。

(1)監(jiān)測參數(shù)主要包括振幅、頻率、導(dǎo)線溫度；依據(jù)數(shù)學(xué)模型可計算出輸電線路的疲勞損傷值，得出疲勞壽命。

(2)微風(fēng)振動在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝如圖1所示。

圖1 微風(fēng)振動在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝示意

(3)微風(fēng)振動在線監(jiān)測系統(tǒng)測點布置方案如表6所示。

表6 微風(fēng)振動在線監(jiān)測系統(tǒng)測點布置

1.4.2 微氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)

輸電線路微氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)針對氣候自然災(zāi)害和輸電線路設(shè)計的特點，通過實時監(jiān)測現(xiàn)場的風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、濕度等參數(shù)，準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場的微氣象條件和環(huán)境狀況，為判斷線路故障、保護(hù)線路安全、提高線路輸送容量提供科學(xué)依據(jù)。

(1)監(jiān)測參數(shù)主要包括環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、大氣壓強(qiáng)、雨量、光輻射量。

(2)微氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝示意如圖2，3所示。

(3)微氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)控點布置方案如表7所示。

圖2 微氣象監(jiān)測基站安裝示意

圖3 微氣象傳感器安裝示意

表7 微氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)控點布置

1.4.3 導(dǎo)線溫度動態(tài)增容在線監(jiān)測系統(tǒng)

導(dǎo)線溫度動態(tài)增容在線監(jiān)測系統(tǒng)由溫度傳感器和子站組成。溫度傳感器數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到數(shù)據(jù)監(jiān)測中心，通過計算模型公式計算出線路靜態(tài)容量和動態(tài)容量，及時在線監(jiān)測線路的和負(fù)荷情況。溫度監(jiān)測采用接觸式測量法，具有數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，可全天候測量的優(yōu)點。

(1)監(jiān)測參數(shù)主要包括導(dǎo)線溫度、導(dǎo)線弧垂最低點對地面(或建筑物、樹木等)的距離。依據(jù)數(shù)學(xué)模型可計算出導(dǎo)線一定時間內(nèi)增加的輸送容量。

(2)導(dǎo)線溫度動態(tài)增容在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝如圖4所示。

圖4 導(dǎo)線溫度動態(tài)增容在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝示意

(3)導(dǎo)線溫度動態(tài)增容在線監(jiān)測系統(tǒng)測點布置方案如表8所示。

表8 導(dǎo)線溫度動態(tài)增容在線監(jiān)測系統(tǒng)測點布置

1.5 現(xiàn)場勘察情況

為了驗證帶電作業(yè)項目的可行性和安全性，需嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)范要求進(jìn)行現(xiàn)場勘查。2014-01-17，采用激光測距望遠(yuǎn)鏡測量法對作業(yè)過程中可能產(chǎn)生的帶電體距接地體最小作業(yè)距離位置進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)339號塔左相導(dǎo)線對橫擔(dān)最小凈空距離為13.2 m，對塔身距離為16.84 m。地線光纜常采用阻尼線作為防振措施，阻尼線弧垂較大(0.5～1 m)，距塔身的安裝距離較遠(yuǎn)(20～30 m)。

通過現(xiàn)場勘查，發(fā)現(xiàn)此次作業(yè)主要技術(shù)難點有以下3個：

(1)339號塔結(jié)構(gòu)尺寸大，等電位作業(yè)進(jìn)出電場的行程大，吊籃等進(jìn)電場工具的安裝位置和進(jìn)出電場的控制速度非常重要；

(2)339號塔大跨越塔地線光纜常采用阻尼線作為重要的防振措施，但阻尼線弧垂較大，常規(guī)的出地線飛車無法越過阻尼線的障礙，因此需要考慮其他方案措施；

(3)對于在線監(jiān)測裝置的安裝，塔上基站與太陽能板之間的電源連線和數(shù)據(jù)線較長，且是良導(dǎo)體，需將其控制好和固定牢固，以防止短接空氣距離而引起短路接地事故。

現(xiàn)場勘察結(jié)論為：1 000 kV長南Ⅰ線339號塔頭凈空距離滿足帶電作業(yè)的要求，進(jìn)出等電位作業(yè)方式主要采用吊籃蕩入法進(jìn)入電場；作業(yè)項目復(fù)雜，需要2名等電位電工配合作業(yè)；受阻尼線限制，現(xiàn)有出線飛車無法滿足地線光纜出線帶電作業(yè)的要求，需要協(xié)商調(diào)整在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝方案。

2 作業(yè)方案

2.1 作業(yè)方法

等電位與地電位結(jié)合作業(yè)法。

2.2 人員組織

工作負(fù)責(zé)人1名，塔上安全監(jiān)護(hù)人1名，地電位作業(yè)人員3名，等電位作業(yè)人員2名，地面作業(yè)人員6名。共計13名。

2.3 主要工器具

作業(yè)過程中使用的主要工器具如表9所示。

2.4 操作步驟

(1)地面電工確認(rèn)線路名稱和塔號，桿塔檢查，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境測量，工器具組裝檢查、絕緣測試，屏蔽服連接檢查，電阻測量，并使用紅外熱像儀檢查瓷質(zhì)絕緣子劣化情況，將結(jié)果報告給工作負(fù)責(zé)人，做好準(zhǔn)備工作。

（2） 塔上地電位電工攜帶激光測距儀登塔，校核量取作業(yè)距離是否符合安全距離要求，并向工作負(fù)責(zé)人匯報，得到確認(rèn)開工許可命令后方可進(jìn)行下一步工作。

（3） 塔上監(jiān)護(hù)人、地電位電工和等電位電工依次登塔。塔上地電位電工攜帶絕緣測繩至合適位置，系好安全帶，用絕緣測繩將絕緣傳遞繩提升至橫擔(dān)，并在適當(dāng)位置掛好絕緣傳遞繩。

表9 主要工器具表

(4)利用絕緣傳遞繩將吊籃、二二滑車組等進(jìn)電場工具提升至工作位置。

(5)在適當(dāng)位置正確安裝進(jìn)電場工具，并經(jīng)沖擊試驗合格。

(6)得到工作負(fù)責(zé)人許可后，2名等電位電工在塔上地電位電工的配合下依次進(jìn)入電場。

(7)2名等電位電工走線到工作位置，相互配合，正確安裝導(dǎo)線上的微風(fēng)監(jiān)測裝置。

(8)塔上地電位電工正確安裝塔上監(jiān)測裝置和地線光纜上的監(jiān)測裝置，并正確接線。

(9)等電位電工和地電位電工配合廠家人員進(jìn)行設(shè)備調(diào)試。

(10)完成調(diào)試，得到工作負(fù)責(zé)人許可后，等電位電工在塔上地電位電工的配合下，利用吊籃退出電場。

(11)利用絕緣傳遞繩將塔上工器具依次傳遞下塔。

(12)塔上監(jiān)護(hù)人檢查確認(rèn)塔上無遺留物后，塔上人員依次下塔。

(13)作業(yè)結(jié)束，清理作業(yè)現(xiàn)場，匯報現(xiàn)場作業(yè)完成情況，終結(jié)工作。

2.5 現(xiàn)場實際安裝情況

2014-01-23，國網(wǎng)河南省電力公司檢修公司成功地在1 000 kV長南I線339號黃河大跨越塔開展帶電安裝微風(fēng)振動、導(dǎo)線溫度、微氣象等在線監(jiān)測裝置，這是河南省首次實現(xiàn)1 000 kV特高壓交流輸電線路上的帶電作業(yè)。

3 結(jié)論

(1)對于1 000 kV特高壓輸電線路帶電安裝在線監(jiān)測裝置等非常規(guī)帶電作業(yè)新項目，必須進(jìn)行嚴(yán)格的科學(xué)試驗和停電模擬操作，并制定完備的安全、技術(shù)和組織措施，編制相應(yīng)的現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書。這些措施和指導(dǎo)書須經(jīng)本公司帶電作業(yè)專責(zé)人審查，主管副經(jīng)理或總工程師批準(zhǔn)后方可采用。

(2)對于在1 000 kV交流特高壓直線塔上的作業(yè)，通過吊籃蕩入法進(jìn)入、退出等電位是一種科學(xué)的常用方法，但由于線路設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸大，吊籃控制繩的安裝和等電位電工進(jìn)出等電位的速度是作業(yè)的控制重點。

(3)由于特高壓帶電作業(yè)項目的復(fù)雜性，采用2名等電位電工配合作業(yè)的模式是特高壓帶電作業(yè)的一個顯著特點。對于在線監(jiān)測裝置的安裝，由于塔上基站與太陽能板之間的電源連線和數(shù)據(jù)線較長，且是良導(dǎo)體，將其控制好和固定牢固，可防止短接空氣距離而引起短路接地事故。

(4)對于大跨越塔地線光纜，常采用阻尼線作為重要的防振措施，但由于阻尼線弧垂較大，距塔身的安裝距離較遠(yuǎn)，使用常規(guī)的出地線飛車無法越過阻尼線的障礙，因此研制一種能過繞過阻尼線的越障型的地線出線裝置十分必要。

1 劉振亞．特高壓直流輸電線路維護(hù)與檢測[M]．北京：中國電力出版社，2009.

2 胡 毅，劉 凱．超/特高壓交直流輸電線路帶電作業(yè)[M].北京：中國電力出版社，2011.

3 丁一正，談克雄．帶電作業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)[M]．北京：中國電力出版社，1998.

4 GB/T19185—2008交流線路帶電作業(yè)安全距離計算方法[S].

5 GB/T25726—2010 1 000 kV交流帶電作業(yè)用屏蔽服裝[S].

6 DL/T392—2010 1 000 kV交流輸電線路帶電作業(yè)技術(shù)導(dǎo)則[S].

7 黃德祥，陳錦華，丁 毅，等．10 kV配電網(wǎng)帶電作業(yè)安全及管理分析[J]．電力安全技術(shù)，2014(1).