35kV線路帶電作業(yè)安全距離試驗研究

唐盼

【摘要】在帶電作業(yè)中無論使用何種方法，為了確保作業(yè)安全都必須嚴格保證人體各部位，包括手持導(dǎo)電工具與不同電位任何部件之間的最小空氣間隙，即最小安全距離。文章首先進行了棒板間隙的操作沖擊放電試驗，得到其放電特性，然后依據(jù)統(tǒng)計法計得出安全距離，最后采用典型工況的模擬工作間隙操作沖擊放電試驗驗證了安全距離的有效性。

【關(guān)鍵詞】 35kV線路帶電作業(yè)安全距離

1 背景

據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)能在35kV線路上開展的帶電作業(yè)項目不多，作業(yè)次數(shù)十分有限。其主要原因是35kV線路本身結(jié)構(gòu)較為緊湊，按GB 50061-2010《66kV及以下架空電力線路設(shè)計規(guī)范》設(shè)計要求：在海拔高度1000m以下空氣清潔地區(qū)，懸垂絕緣子串的絕緣子數(shù)量宜采用絕緣子型號XP-70，其單片結(jié)構(gòu)高度為146mm，直線絕緣子串為3片，絕緣子串有效長度為438mm；耐張絕緣子串為4片，絕緣子串有效長度為584mm。實際線路設(shè)計中，根據(jù)各地運行經(jīng)驗，設(shè)計中相應(yīng)增加了絕緣子片數(shù)，一般直線絕緣子串設(shè)計為4片、耐張絕緣子串為5片。而開展帶電作業(yè)的依據(jù)是帶電作業(yè)規(guī)程GB26859-2011《電力安全工作規(guī)程電力線路部分》。規(guī)程[1]明確規(guī)定：35kV線路進行帶電作業(yè)時，人身與帶電體或等電位人員對地的安全距離應(yīng)不小于0.6m的最小安全距離，若不能滿足時則必須采取可靠的絕緣隔離措施。既使?jié)M足所述安全距離要求，也因作業(yè)時的安全距離與實際作業(yè)時對象的空間距離，二者間活動余地相當小，存在很大作業(yè)安全風險而不能得以普遍開展。

2 棒板間隙的操作沖擊試驗

2.1試驗條件

（1）試驗條件。該次試驗過程中，使用棒—板電極和2400kV沖擊電壓發(fā)生器，如圖1所示，2400kV沖擊電壓發(fā)生器通過調(diào)整波頭電阻得到操作沖擊電壓，操作沖擊波形為標準波形250/2500μs；棒—板電極中的棒電極采用直徑為16 mm、頭部為半球形、長度為10 cm的棒，模擬作業(yè)過程中作業(yè)人員手指或絕緣操作桿的金屬部分正對帶電體，而板電極的尺寸為0.5m×0.5m。

（a） 2400 kV沖擊電壓發(fā)生器 （b）垂直布置的棒—板電極

（2）棒板間隙的正極性操作沖擊放電試驗。采用升降法進行間隙絕緣特性試驗，根據(jù)間隙放電的分散性，確定標準操作沖擊波的絕緣耐受水平時在每個試驗距離下的試驗次數(shù)為40次。棒板間隙的布置及在操作沖擊下的放電圖像如圖2所示；放電電壓數(shù)據(jù)如表1所示；棒板間隙在操作沖擊電壓下的放電電壓與間隙距離具有較好的線性關(guān)系，如圖3所示。

（a）棒板間隙垂直布置及放電（b）棒板間隙水平布置及放電

3 35kV帶電作業(yè)安全距離計算

3.1帶電作業(yè)危險率的計算[2]

帶電作業(yè)危險率為

（1）

式中為操作過電壓幅值的概率密度函數(shù)，根據(jù)單相接地三相分閘過電壓分布得到；為空氣間隙在幅值為的操作過電壓下?lián)舸┑母怕史植己瘮?shù)[12]，即

（2）

式中為空氣間隙的操作沖擊50%放電電壓；為空氣間隙操作沖擊放電電壓標準偏差。

根據(jù)公式（1）的數(shù)學(xué)模型編制計算程序，即可計算得到相應(yīng)的帶電作業(yè)危險率。

3.2最小安全距離的確定

在系統(tǒng)最大過電壓為4.0P.U.時，相應(yīng)的帶電作業(yè)危險率如表2所示。帶電作業(yè)最小安全距離由滿足放電危險率的間隙距離并考慮人體允許活動范圍后求得。

在《帶電作業(yè)工具基本技術(shù)要求與設(shè)計導(dǎo)則》標準中，規(guī)定可以接受的危險率水平為1.0×10-5，因此35kV線路帶電作業(yè)安全距離為0.4m，即可滿足危險率的要求。

4 典型工況下的驗證試驗

本次試驗分3種典型工況進行，每種工況分別進行3個距離的間隙放電試驗，共9個間隙試驗，如圖4所示[3][4]。在3種不同工況中，模擬人身穿屏蔽服，手觸摸模擬導(dǎo)線，與模擬導(dǎo)線等電位，通過調(diào)整模擬人與模擬桿塔之間的間隙距離，如圖5所示，間隙距離分別為0.4m、0.5m、0.6m，記錄取各個間隙距離時的擊穿電壓峰值，并根據(jù)得到的數(shù)據(jù)計算出模擬人與模擬桿塔之間的50%沖擊放電電壓U50，如表3所示。

（a）工況一示意圖（b）工況2示意圖

（c）工況三示意圖

通過表3可知，作業(yè)人員在35kV直線塔塔頭附近作業(yè)時，頭頂距離橫擔的作業(yè)間隙放電電壓最低。三種典型工況間隙大于0.4m時，帶電作業(yè)危險率均小于10-5的安全要求。

4結(jié)語

依據(jù)棒板間隙操作沖擊放電特性，當間隙距離為0.4m，其危險率為1.55×10-7，小于1×10-5的安全要求，當間隙距離為0.6m時，危險率為5.7×10-18，安全裕度較大。

對典型工況間隙進行操作沖擊放電試驗，當作業(yè)人員對桿塔不同部位的作業(yè)間隙大于0.4m時，均滿足小于1×10-5的安全要求

參考文獻：

[1]GB26859《電力安全工作規(guī)程電力線路部分》[S].

[2]帶電作業(yè)工具基本技術(shù)要求與設(shè)計導(dǎo)則[S].

[3]柏克寒.帶電作業(yè)[M].北京：水利水電出版社，1985.

[4]IEEE Std 516—2009. IEEE guide for maintenance methods on energized power lines[S].

[5]劉強，周平，朱松雪等.220 kV變電站帶電作業(yè)的安全間隙試驗分析[J].電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報，2013，28（3）：77-82.

[6]胡毅，王力農(nóng)，劉凱等.750kV輸電線路帶電作業(yè)安全距離的研究[J].高電壓技術(shù)，2007，33（11）：150-154.