高海拔地区500kv带电作业可行性分析

高海拔地区500kv带电作业可行性分析

根据《l399-91电气工程安全运行规则》（电力线路部分）的规定（以下简称安规），当超过1000米高度的500kv线的电气工作时，人体和带电体之间的最小安全距离是等电位电工与相邻相线之间的最小安全距离，以及等电位电气工程、接地体和带电体的最小组合间隙分别为3.6m。3.0m，4.0m。在云南高海拔地区按海拔高度进行修正后，以上3个安全距离的值见表1。紧凑型塔型的结构和导线布置紧凑，塔头间隙和相间距离较常规线路小。以500kV博墨线为例，在海拔1000～2000m,2000～2500m和2500～3000m时，对应塔型的相地间隙分别为4.1m、4.2m和4.3m，考虑人体活动范围0.5m后，相地有效间隙分别为3.6m、3.7m和3.8m，当海拔高度超过1000m时，相地有效间隙均小于人身与带电体的最小安全距离，不满足安规的规定。因此，在高海拔地区500kV紧凑型线路带电作业是否可行是个问题。150塔窗几何尺寸及导线布置500kV博墨线为云南德宏水电的送出线路，全线采用紧凑型塔型架设。设计单位根据线路所处海拔设计了多种塔型，其中直线塔共有10种，分别为CZ11—CZ14、CZK11、CZ21—CZ25，每种塔型的塔窗几何尺寸及电气参数都不相同，但三相导线都采用等边倒三角形布置；在海拔高度1000～2000m和2000～2500m时，相间几何中心距离分别为7.2m和7.6m，每相导线由6根次导线按等六边形分裂布置，相邻次导线间距为375mm，分裂导线同心圆直径为750mm；每相导线用两串绝缘子V形悬挂（上相、下相绝缘子组装图如图1、图2所示）,在大档距时，下相导线加挂中间垂直绝缘子串。2带电作业操作电压1991年国家颁布安规时，以最大操作过电压标幺值2.5来确定带电作业时的安全距离，如此高的过电压往往发生在合空载线路或单相接地自动重合闸过程中。由于带电作业时线路已经处在带电工况下，不存在合空载线路的问题，且自动重合闸在带电作业期间必须退出，实际工作中上述两种工况是不存在的。因此，带电作业时操作过电压水平主要由线路单相接地故障、相间短路故障过电压来确定。博墨线的线路长度、系统参数等如表2所示。经过EMTP仿真计算，500kV博墨线相地最大过电压标幺值为1.99。根据GB/T19185—2008《交流线路带电作业安全距离计算方法》，计算出海拔2000m和2500m时相地最小电气安全距离分别为3.5m和3.7m，小于或等于紧凑型直线塔的相地有效间隙，即紧凑型直线塔带电作业时，地电位电工与带电体的安全距离、等电位电工与塔身的安全距离都满足要求，因此高海拔地区开展500kV紧凑型线路直线塔的带电作业是可行的。3硬梯进入强电场的风险目前国内已开展的500kV紧凑型直线塔的带电作业，等电位电工进入上相、下相导线多采用绝缘硬梯从塔窗内中间通道进入。由于紧凑型塔型的结构和导线布置非常紧凑，从塔窗内进入强电场的过程存在一定的风险，尤其是在高海拔地区，受海拔高度、气象环境、地形等因素的影响，此方式进入强电场的危险性较大。对此，本文根据紧凑型塔型的结构特点，提出了高海拔地区进入上相、下相导线的新方式。3.1塔上电塔下等电位电阻对地面工程运动的配合等电位电工爬至梯顶和进入上相导线的方式分别如图3、图4所示。1）塔上电工将绝缘抱杆（抱杆高1.5m）固定在横担上；2）塔上电工将绝缘吊绳穿过抱杆上的绝缘滑车后，一端拴在绝缘硬梯上，另一端放至塔下并绕在塔下的人工绞磨上；3）塔上电工将绝缘硬梯（硬梯长5m）的另一端通过转轴固定在横担的下平面上；4）地面电工通过人工绞磨收紧绝缘吊绳，使绝缘硬梯与铅垂方向成45°角；5）等电位电工拴好人身保险绳，沿绝缘硬梯爬至梯顶后系好安全带，并蹲在绝缘硬梯上；6）塔上电工与地面电工配合，通过人工绞磨放松绝缘吊绳，使绝缘硬梯绕转轴向下旋转、等电位电工慢慢接近上相导线；7）当等电位电工下降到与上相导线的距离约0.4m时，地面电工停止放松绝缘吊绳；8）得到工作负责人的许可后，等电位电工迅速抓住上相导线，完成电位转移；9）等电位电工弯腰沿六分裂导线走至绝缘子串附近进行绝缘子串更换工作；10）等电位电工退出强电场的过程与以上步骤相反。3.2塔上染层过滤仪下相导线进入方式如图5、图6所示。1）塔上电工在离横担下平面中间位置安装一个绝缘滑车；2）塔上电工将绝缘吊绳穿过横担上的绝缘滑车后，一端拴在绝缘硬梯上，另一端放至塔下并绕在塔下的人工绞磨上；3）塔上电工将绝缘硬梯（硬梯长5m）的另一端通过转轴固定在瓶口的水平材上；4）地面电工通过人工绞磨收紧绝缘吊绳，使绝缘硬梯绕转轴升起后与铅垂方向成45°；5）等电位电工拴好人身保险绳（人身保险绳上端拴在塔身上），沿绝缘硬梯下到梯底后系好安全带，并蹲在绝缘硬梯上；6）塔上电工与地面电工配合，通过人工绞磨收紧绝缘吊绳，使绝缘硬梯绕固定在瓶口水平材上的转轴旋转、等电位电工慢慢接近下相导线；7）当等电位电工上升到与下相导线的距离约0.4m时，地面电工停止收紧绝缘吊绳；8）得到工作负责人的许可后，等电位电工迅速抓住下相导线，完成电位转移；9）等电位电工弯腰沿六分裂导线走至绝缘子串附近进行绝缘子串更换工作；10）等电位电工退出强电场的过程与以上步骤相反。3.3职业分析3.3.1等电位压电挂点由于等电位电工的人身保险绳系在绝缘硬梯的顶部或塔身瓶口处，即人身保险绳的挂点要高于等电位电工，在等电位电工沿绝缘硬梯爬至梯顶或下至梯底过程中如果不小心发生高空跌落，将会受到人身保险绳的保护，等电位电工爬至梯顶或下至梯底的过程是安全的。3.3.2安全系统在缘间当塔上电工与地面电工配合放松（收紧）绝缘吊绳，使绝缘硬梯绕转轴下降（上升），将等电位电工送至导线附近的过程中，由于等电位电工不需移动位置且安全带系在绝缘硬梯上，不会发生高空坠落。由于绝缘硬梯是通过两个转轴固定在横担上，在吊绳拉力的作用下绝缘硬梯只能绕转轴做圆周运动，当等电位电工爬至梯顶、下至梯底或进入上下相导线的过程中，绝缘硬梯不会发生左、右倾斜，确保等电位电工在移动过程中保持平衡。3.3.3部分蓄电池进入强电场安全由于绝缘硬梯长度为5m，确保了等电位电工进入强电场过程中对塔身和对导线的组合间隙始终大于安规中规定的最小组合间隙，因此采用此方式进入强电场是安全可行的。3.3.4缘检工器具的加工等电位电工进入强电场的作业过程较为简单，所需的工器具较少，主要为绝缘硬梯（含转轴）一把、绝缘滑车一个、绝缘吊绳一根、绝缘抱杆一根，其中绝缘滑车、绝缘吊绳为常规工器具，绝缘硬梯（含转轴）和绝缘抱杆需向厂家定做，但制作工艺简单、所需成本低。3.3.5承力工器具的选择在转移绝缘子串的荷载时选用直吊法，即在导线上方采用承力工具直接转移导线的垂直荷载，所需的主要工器具有丝杆、横担固定器、绝缘拉板、六分裂吊线钩等，如图7所示。当更换下相绝缘子串时需增加绝缘拉板的长度。4等电位工抗混叠段运行风险仿真本文以500kV博墨线为例，研究高海拔地区500kV紧凑型线路带电作业是否可行的问题。由于500kV紧凑型塔型的结构和导线布置紧凑，大大压缩了塔头间隙和相间距离，其带电作业的安全距离不能简单地套用DL409—1991的结果，需根据实际线路的长度、系统参数等，使用EMTP仿真软件对操作过电压进行仿真计算，确定带电作业时的最小安全距离。在进行可行性分析时，虽然已考虑0.5m的人体活动范围，但等电位工进入工作状态后，手脚不得出现大幅度摆动，尤其是等电位工的头部与横担或上相导线构成的间隙危险率最高，应特别注意控制人体占位，作业过程中等电位工的头部不得超过均压环。在高海拔地区，受海拔高度、气象环境、地形等因素的影响，等电位电工采用绝缘硬梯从塔窗内中间通道进入上相、下相导线的危险性