變電站220 kV管母線帶電作業(yè)技術探討

洪廣誠

（陽江市凱源電力發(fā)展有限公司，廣東 陽江 529500）

0 引 言

由于帶電設備和空氣之間的間隔距離較短，對變電站進行帶電作業(yè)時會存在一定的安全風險，尤其是當工作人員在母線上進行相應設備維修工作時，一般都需要倒停母線，以保證整個工作的安全性。但是，倒停母線會大幅增加工作流程，延長工作時間，增加工作強度，降低工作效率[1]。

1 變電站帶電作業(yè)

作為現(xiàn)代輸電網(wǎng)的重要樞紐，變電站在電力正常運輸過程中起著非常重要的作用。為了保障變電站設備的正常運行，需要定期對變電站相應設備進行帶電檢測和維護，同時也是變電站日常維護作業(yè)中中的重要組成部分，能夠有效提高變電站設備使用效率和安全性，保證長時間對區(qū)域提供有效的供電保障。隨著現(xiàn)代城市發(fā)展，對電力的需求越來越大，在變電站日常運轉過程中，如果頻繁采用停電檢測的方式，會影響周圍區(qū)域的正常生產(chǎn)生活，造成極大的經(jīng)濟損失，引起不好的社會效應。因此，近些年來變電站對帶電作業(yè)技術的研究力度不斷加大，旨在盡可能減少停電檢修的次數(shù)，保證變電站在大多數(shù)時間能夠為區(qū)域提供安全有效的供電。關于變電站開展帶電作業(yè)的發(fā)展目標，主要發(fā)展方向可以概括為以下四個方面。

首先，要消除現(xiàn)階段變電站專業(yè)設備存在的設計缺陷，通過工作人員仔細排查，結合工作經(jīng)驗，對已有的安全隱患進行排除，使設備能夠長期處于安全有效的運行狀態(tài)。

其次，工作人員應該定期對變電站的設備進行檢查維修，保持其初始工作狀態(tài)，盡量延長相關設備的使用壽命。

再次，工作人員應該提高設備的運行性能，盡一切可能提高設備的使用效率，達到安全性、經(jīng)濟性實用性的平衡。

最后，所有相應的工作目標，都是為了更好地提供供電服務。關于變電站帶電作業(yè)的技術研究，在國內外都有長時間大量資源的投入，同時也都有相關方面的專門研究。國內出于安全方面的考慮，之前在這一方面開展的研究工作并不多，相應的經(jīng)驗主要是來自于國外的同行們。但是，隨著我國城市化的快速發(fā)展和國民經(jīng)濟的不斷增長，我國對變電站帶電作業(yè)的需求也日漸強烈，近些年正大力發(fā)展相應的研究課題。從整體上來看，我國關于變電站帶電作業(yè)的相關研究工作還處于初始階段，許多研究課題和現(xiàn)有成果還無法實際使用于線路帶電作業(yè)中。但是，隨著相關行業(yè)不斷加大投資，積極學習國外先進經(jīng)驗，我國在變電站帶電檢測中已有了一定的成果，目前正積極投放于實踐中[1]。

2 現(xiàn)實需求及相關試驗

近年來為了節(jié)省用地，國內220 kV變電站母線大多采用支柱絕緣子支撐硬母線管的方式，這樣的設計方案，使得三根母線管之間的距離較短。根據(jù)國家相關規(guī)定，220 kV母線之間的距離應該保持在3 m為宜。因為此規(guī)定的存在，我國大多數(shù)變電站母線采用的都是安全距離3 m。但是，這里的3 m僅僅是指兩條母線之間的直線距離，在實際情況中，需要額外考慮并扣除母線管直徑距離和工作人員在進行操作時的占位情況。如此一來，安全距離就達不到最小安全距離的2.5 m。而且不同地質環(huán)境下的變電站及安全距離的差異性很明顯，無法刻板套用某些最小安全距離作為實際安全準則[2]。因此，對典型設計變電站過電壓進行重新計算，對小間隙管母線安全距離進行重新核準，以保障變電站在正常使用過程中母線定位之間的距離，能夠達到安全距離，使得工作人員能夠進行正常安全的帶電作業(yè)。

2.1 過電壓水平分析

根據(jù)國家電網(wǎng)公司輸變電工程典型設計220 kV變電站分冊中所陳述的典型設計方案，通過對目前我國典型的八種變電站設計方案進行對比，結合工作人員之前的經(jīng)驗和現(xiàn)實考慮，計算確定了220 kV母線帶電情況下的過電壓為2.06 p.u.，母線最大相間操作過電壓為3.45 p.u.，統(tǒng)計計算較高的操作過電壓波前時間大多為150～500 μs[3]，

2.2 試驗條件

試驗人員采用升降法的方式對測試對象施加電壓，相間試驗中對放電間隙施加的兩相操作沖擊電壓分別采用正負極性標準沖擊波（250/2 500），電壓分配系數(shù)調整至0.4，電壓即插的幅度為預計峰值的3%～5%，試驗人員對母線直徑的選擇為110 mm，長度控制在15 m，中間平直段長13 m。為了防止在實驗過程中母線兩端出現(xiàn)放電情況，影響到實驗精度和安全，試驗人員需要對管線的兩端進行加工，使其成為弧形。并且還額外安裝了兩個0.5 m的均壓屏蔽環(huán)，進一步杜絕了兩端出現(xiàn)放電情況的可能。在進行實驗的過程中，管母通過支柱絕緣子架設，為了保證安全并模擬實際使用環(huán)境，母線距離地面的距離控制在5 m。當保持相同間隙的前提下，緊鄰負極管線操作沖擊50%放電電壓，比緊臨正極管線操作沖擊50%放電電壓要低。為了保證最終實驗數(shù)據(jù)的精確性，帶電作業(yè)一般按緊臨負極管線得到的數(shù)據(jù)進行。所以，實驗人員選擇將實驗點放在負極線管母實驗過程中，將模擬人放置在負極線管母處，利用導線將模擬人和負極性管母進行連接，使兩者之間保持相同電壓。在試驗過程中，通過改變正極性管母的相對位置，進行相應的沖擊放電試驗，記錄相應數(shù)據(jù)記錄，以作后續(xù)的對比實驗[4]。

2.3 多次試驗

根據(jù)多次試驗和相關數(shù)據(jù)對比分析，發(fā)現(xiàn)當人體出現(xiàn)在間隙的某一位置處，該組合間隙具有最低沖擊50%放電電壓。經(jīng)過實驗，可以準確的判斷出具體位置，以提高工作人員在進行相應工作時的安全性。根據(jù)具體的實驗，當模擬人距離負極性觀目距離和兩管母距離之比為0.11，此時放電電壓最低。根據(jù)以上試驗的結果，可以確定管母線之間的最低放電位置，可以將這一實驗發(fā)現(xiàn)應用到工作人員帶電作業(yè)中，規(guī)范工作人員日常操作。當帶電作業(yè)時，盡量減少工作人員所需承受的安全風險。

3 帶電作業(yè)方式

因變電站內比較狹窄，大部分變電站采用硬管母線布置方式。由于硬管母線不考慮風偏，因此相間的距離較小。根據(jù)典設和硬管母線直徑等因素，硬管母線相間的最小距離為2.83 m或2.85 m。而帶電作業(yè)更換的作業(yè)人員需要進入等電位才能進行操作，根據(jù)計算和試驗，扣除人體占位0.5 m后，常規(guī)帶電作業(yè)方式和方法已無法滿足足夠的安全距離。因此，變電站220 kV管母不能采用傳統(tǒng)的等電位帶電作業(yè)方法。

目前，國外解決狹窄地方帶電作業(yè)用的是履帶式絕緣斗臂車操作。但是，履帶式絕緣斗臂車的絕緣等級只有46 kV。為解決這一問題，可以利用履帶式自行走底盤安裝220 kV絕緣等級絕緣升降平臺的方式，將作業(yè)人員垂直送入等電位。這樣作業(yè)人員就可以在管母線的正下方進行作業(yè)，由絕緣升降平臺護欄限制作業(yè)人員的活動范圍，保持相間安全距離2.5 m以上，對管母線上隔離開關引流線緊線帶電斷、接操作。為了達到這一要求，此平臺需滿足以下幾點。

第一，履帶式自行走底盤采用橡膠履帶驅動，底盤兩側的支腿撐開距離小于3.5 m。

第二，絕緣升降平臺承受200 kg載荷，機械強度要求高。

第三，升降平臺的絕緣強度滿足450 kV/1.8 m 1 min的耐壓水平。

第四，管母線上進行帶電作業(yè)的相間最小電氣安全距離較為緊張，作業(yè)空間狹小。因此，絕緣平臺需要設置護欄限制作業(yè)人員的活動范圍，絕緣護欄滿足長2.0 m、寬0.6 m、高1.8 m的尺寸要求。

第五，由于變電站內設備間隔小，平臺尺寸高度需低于1.75 m，平臺行進方向長度小于或等于2.2 m，寬度小于或等于1.6 m。

第六，為了保持作業(yè)的便利性和安全性，平臺可進行橫向0.45 m調整移動，縱向1.45 m調整移動。

4 結 論

實現(xiàn)220 kV變電站管母線帶電檢修，可以減少變電站一次設備檢修的停電時間，避免繁瑣的停電刀閘操作，提高供電可靠性和運行安全，從而減少停電帶電的經(jīng)濟損失和社會影響。本文對帶電更換220 kV管母線的關鍵技術難點進行了綜合論述，并對作業(yè)的安全距離作了計算驗證，其中，設備研制是最關鍵的部分。