高海拔紧凑型500kV带电作业试验研究

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1、高海拔紧凑型500kV带电作业试验研究摘要：在对云南电网紧凑型500kV交流超高压输电线路过电压计算分析的基础上，通过试验确定了过电压水平最高的情况下，带电作业最小组合间隙及绝缘工具的最小有效绝缘长度。研究结果可为带电作业提供技术依据。关键词：紧凑型；500kV输电线路；带电作业；组合间隙；绝缘工具0 引言2011年8月云南电网公司带电作业中心针对云南电网现有高海拔（2800m及以下）紧凑型500kV线路的塔型、导线布置、绝缘子串组装型式等内容，结合带电作业特点，在南方电网公司昆明特高压基地的户外试验场（海拔高度2100m），通过真型塔试验，对带电作业过程中的操作过电压、安全距离和绝缘工具进行

2、试验研究。研究结果为补充完善现有带电作业规程、导则提供技术支持，解决安全开展带电作业工作中存在的重大技术问题。 1 操作过电压计算线路上过电压水平及其概率密度是确定带电作业最小安全距离的决定因素。按带电作业安全工作规程规定，在中性点有效接地系统中应停用重合闸，所以带电作业时不考虑合闸空载线路及单相重合闸过电压6。可能遇到的过电压有：作业中的线路突然接地引起的单相接地故障过电压和单相故障清除过电压。由于紧凑型线路相间距离较近，发生两相短路不接地故障的可能性是存在的，在确定带电作业安全距离时应予以考虑2。根据云南电网公司规划室提供的资料，将各条500kV紧凑型输电线路分别用一个典型的双电源输电系统

3、的等效电路建模，通过PSCAD/EMTDC仿真计算，得到每条线路的相-地、相-相最大过电压值。取所有线路中过电压最高值作为后续计算危险率的依据。因此，最大操作过电压值为相地1.93p.u.和相间2.476p.u.。2带电作业安全性校核计算带电作业的安全指标通常是以绝缘损坏危险率检验，国内通行的方法是：首先进行真型塔试验，然后根据试验结果计算出危险率5。目前公认可以接受的危险率水平为小于110-5。假设系统操作过电压的概率分布和空气间隙击穿的概率分布都服从正态分布，则带电作业的危险率可由式1计算得到： 其中：为操作过电压幅值的概率密度函数。为空气间隙在幅值为的操作过电压下击穿的概率分布函数。分别

4、为： 其中：操作过电压平均值（kV） 操作过电压的标准偏差（kV） 空气间隙50%放电电压（kV） 空气间隙放电电压的标准偏差（kV）可由下式计算： 为统计过电压，为最大过电压。为过电压的相对标准偏差，。根据上述数学模型，在对需计算线路带电作业时最大操作过电压计算研究计算基础上，采用统计计算方法并编制数值积分计算程序，对各个试验数据的危险率进行计算。3绝缘工具有效绝缘长度的确定绝缘操作杆是用于短时间对带电设备进行操作的绝缘工具。主要分为以下三类：（1）接口式绝缘操作杆，分节处采用螺旋接口，最长可做到10米，可分节装袋携带方便。（2）伸缩式高压令克棒，3节伸缩设计，一般最长做到6米，重量轻，体积

5、小，易携带，使用方便。（3）游刃式高压令克棒，接口处采用游刃设计，旋紧后不会倒转。本次试验采用的是普通绝缘棒，长度为5.8m，直径为36mm。冲击试验布置按照电力行业标准DL/T976-2005带电作业工具、装置和设备预防性试验规程中规定，绝缘操作杆上端悬挂在模拟导线中央，该模拟导线为直径38mm、长度2.0m的单导线，模拟导线两端设置均压球，直径为200mm。为确定绝缘工具的有效绝缘长度及作业方式的安全性，改变绝缘操作杆的有效绝缘长度（2.4m5.4m），通过试验求取其操作冲击50%放电电压。随绝缘操作工具有效长度的变化曲线如图1所示。图1 绝缘操作杆放电特性根据试验数据，对于实际高海拔条件

6、（2100m）下绝缘操作杆的标准操作50%放电电压，可以用公式表示为： U50%=426.26d+19.481 (0d5.4) 式中，U50%为绝缘操作杆标准操作50%放电电压，kV；d为绝缘操作杆长度，m。当系统最高工作电压为550kV，最大过电压为1.93p.u.时，根据操作冲击试验数据，由满足放电危险率的绝缘距离补偿0.5m的安全裕度，计算得到的绝缘杆最小有效绝缘距离如表1所示。表1 最小有效绝缘长度最大过电压/p.u.U50/kV绝缘距离/m危险率最小有效绝缘距离/m1.9323275.46.3985E-275.91.9318104.22.6419E-194.71.9314613.33

7、.5847E-133.81.9310532.46.9512E-62.9当线路最大过电压为1.93p.u.时，计算求得满足放电危险率的最小绝缘长度为2.4m。考虑0.5m的安全裕度后，操作杆的最小有效绝缘长度可定为2.9m。4组合间隙安全距离的确定为给高海拔500kV紧凑型输电线路耐张塔的带电作业提供依据，分别对23片27片串长的耐张玻璃绝缘子串进行了标准操作冲击电压下模拟人进入耐张串的放电试验。耐张绝缘子的串型及布置参照实际工程设计采用的设计图纸加工制作。悬挂导线的绝缘子及金具均按照500kV紧凑型输电工程要求配置。试验布置为：耐张玻璃绝缘子串一端为接地端，通过连接金具直接固定在昆明特高压实验

8、室户外试验场的门型塔一侧立柱上，另一端为高压端，通过连接金具和均压装置一起连接在高压引线上。模拟人身穿屏蔽服以“跨二短三”方式蹲在绝缘子串的不同位置上，如图2所示。图中SC为模拟人在等电位时对地电位的距离，B为模拟人身宽（取0.6m），S1为人体距塔身距离，S2为人体距模拟导线距离。SCS1S2B均压环导线图2 耐张串组合间隙试验布置试验分为两部分进行1：(1)固定SC= S1+ S2不变，改变人体在组合间隙中的位置，进行操作冲击放电试验，求取最低放电电压位置。取SC=4.6m不变，S2/ S1分别为0m/4.6m、0.4m/4.2m、1.0m/3.6m、2.6m/2.0m。试验结果如表2所示

9、，相应的放电特性曲线见图3。表2 耐张串组合间隙试验结果最大过电压/p.u.S1 /mS2 /mU50/kV危险率1.934.6016244.1030E-161.934.20.416609.5390E-171.933.61.017661.4368E-181.932.02.617522.4779E-18图3 模拟人处于不同位置的间隙放电特性当模拟人贴紧高压均压环时，整个组合间隙的50%耐受标准操作波电压值较其他位置小很多。所以，模拟人在耐张串上带电作业的过程中，从杆塔侧进入耐张串一直到高压均压环侧，最危险的位置在模拟人处于高压均压环侧。(2)将模拟人吊放在最低放电位置处不变，改变S1，进行操作冲

10、击放电试验，求取相应的50放电电压；再根据其放电曲线，通过危险率计算求出最小组合间隙SC值，结果如表3所示，相应的放电特性曲线见图4。表3 改变S1耐张串组合间隙试验结果最大过电压/p.u.相地间隙S1 /mU50/kV危险率1.933.49512021.9451E-81.933.90012778.5901 E-101.934.27513916.9286 E-121.934.66515401.3066 E-14图4 耐张串组合间隙放电特性 对于转角塔和终端塔，带电作业是沿耐张绝缘子串和跳线进入等电位的3。所以，在耐张串组合间隙放电试验的基础上，紧凑型500kV线路带电作业组合间隙最小安全距离在

11、相-地安全距离3.1m的基础上，考虑人体活动范围0.6m，应定为3.7m。5最少有效绝缘子串长的确定由于500kV输电线路较多，每条线路的标准都不同，绝缘子长短不同，有的是28片绝缘子，有的是25片绝缘子。这就给带电作业的最小安全组合间隙的确定造成一定的影响，增加了带电作业的风险。带电作业规程规定：带电作业必须在天气良好的条件下进行。因此，确定良好绝缘子片数决定于绝缘子串的干闪电压。已进行过的试验得出：绝缘子串的干闪电压基本上取决于它的长度，与绝缘子型号的关系不大4。因此，根据线路带电作业组合间隙最小安全距离（3.7m），可确定绝缘子串良好绝缘子片数全长不得少于此长度。6 结论 通过冲击放电试

12、验，在计算出线路最大操作过电压的基础上，根据危险率分析，可以得到如下结果：在紧凑型500kV输电线路上开展带电作业时，绝缘操作杆的最小有效绝缘长度不得小于2.9m；沿耐张串进入塔窗电场时，边相最小组合间隙为3.7m。参考文献1 胡毅，王力农，等1000kV级交流输电线路带电作业的试验研究电网技术，2007，31(6)：8-132 王力农，胡毅,，等500kV高海拔紧凑型线路带电作业研究高电压技术，2005，31(8)：12-14 3 李超，胡毅,，等某500kV紧凑型线路带电作业可行性研究高压电器，2008，44(2)：160-1644 张六荣昆明供电局500kV带电作业技术总结云南电力技术，1995，24(17)：26-295 丁一正，谈克雄带电作业技术基础中国电力出版社，1998.36 DL 409-1991 电业安全工作规程（电力线路部分）