500?kV緊湊型線路耐張塔水平串進電位分析

范 昕，杜 新，高會民，張 斌

(1.國網冀北電力有限公司檢修分公司大同檢修分部，山西 大同 037038；2.國網冀北電力有限公司秦皇島供電公司，河北 秦皇島 066000)

500?kV緊湊型線路耐張塔水平串進電位分析

范 昕1，杜 新1，高會民2，張 斌1

(1.國網冀北電力有限公司檢修分公司大同檢修分部，山西 大同 037038；2.國網冀北電力有限公司秦皇島供電公司，河北 秦皇島 066000)

介紹了500 kV緊湊型線路沿耐張水平串進入導線帶電作業的可行性，根據帶電作業的要求，針對耐張塔水平絕緣子串的各項參數進行了計算，論證了沿耐張水平串進電位是可以滿足各項要求指標的，人員進電位作業是安全可靠的。

緊湊型；耐張塔；水平串；進電位；安全距離

安全距離即在不同電位的物體(包括人體)之間保持必要的距離，是防止過電壓對人或物造成傷害的根本手段。安全距離大致包括3項：最小安全距離、最小絕緣有效長度和最小組合間隙。

國家電網公司于2009-07-06印發的《國家電網公司電力安全工作規程》(簡稱《安規》)(電力線路部分)中10．2．1條規定：“500 kV帶電作業時人身與帶電體的最小安全距離為3．4 m”；10．2．4條規定：“在絕緣子串上作業，500 kV良好絕緣子最少片數為23片”；10．3．5條規定：“500 kV等電位作業最小組合間隙為4 m”。

以500 kV緊湊型線路為例，耐張塔水平絕緣子串有FC400/205(25片/串)和FC300/195(26片/串)2種型號。為了確保帶電作業時的安全，需要對沿耐張水平串進出電位的安全距離是否滿足《安規》的要求進行論證。

1 安全距離的計算原理

確定安全距離的方式屬于絕緣配合的計算方法，主要有慣用法和統計法2種。

慣用法主要適用于220 kV及以下電壓等級中。對于500 kV超高壓系統，如果利用慣用法來確定絕緣間隙的最小安全距離，會將絕緣間隙的尺寸取得過大，導致技術難度和各類費用的增加。因此，在500 kV超高壓系統中，對自恢復絕緣應采用統計法來確定帶電作業的安全距離。

自恢復絕緣就是指氣體絕緣材料擊穿后，經過極短時間(分子流動、交換時間)就可以自動恢復到擊穿前的絕緣水平。帶電作業中，人體和帶電體之間保持一定的安全距離(即空氣間隙)，正是充分利用了空氣這種絕緣性能，保證了人身安全。

統計法的基本原理是，承認系統中過電壓和絕緣耐壓強度都是隨機變量，不同的絕緣種類和不同尺寸的空氣間隙在發生過電壓時都有放電發生，且發生的概率隨絕緣尺寸、絕緣種類等的不同而不同。帶電作業時，如果發生了過電壓并由此發生放電的概率稱為危險率。定量地確定某種具體絕緣下的危險率，只要其值在某個合適的范圍之內，就可認為是安全的。統計法就是以正態分布隨機變量的模型對危險率進行定量計算。按照統計法確定的帶電作業安全距離，不僅不會造成“絕對安全”的錯覺，還能避免不必要的(過大的)裕度，但統計法只能應用于自恢復絕緣。

2 安全距離的論證

2.1 人身與帶電體最小安全距離的論證

依據GB/T19185—2008《交流線路帶電作業安全距離計算方法》，最小電氣安全距離的計算公式為：

其中，絕緣間隙的統計耐受電壓U90%=ksU2%= 987．960 kV；ks為統計安全系數，表征計算結果中保留的安全欲度，其參考取值為1．1。

作業位置的統計過電壓U2%=keUm2/3= 898．146 kV；ke為統計過電壓倍數，取2；Um為最高運行電壓，取550 kV。

其中，Kt為綜合系數，即綜合表征各種影響間隙絕緣強度因素的系數；Kd為標準偏差系數，取0．936；Kg為間隙系數，取最大值1．2；Ka為海拔修整系數，500 kV緊湊型線路最高海拔為2 000～2 500 m，因此取0．868。

人體與帶電體間的最小安全距離如圖1所示，圖1中的Dmin表示人與帶電體之間為了確保人身安全所必需保持的最小距離；Dmin′表示作業人員進行等電位作業時，人與接地體之間需保持的最小安全距離，也稱為最小對地安全距離。一般Dmin′略大于Dmin，《安規》中規定了2者取相同的數值，即Dmin＝Dmin′＝3．4 m。

圖1 人與帶電體間的最小安全距離

此外，作業人員在進行等電位作業時，總會有一定的活動范圍，通常這個范圍取DE=0．5 m，所以人身與帶電體的最小安全作業距離為：D=Dmin+ DE=3．4+0．5=3．9 m。

對于FC400/205型絕緣子串，有效絕緣長度：LFC400=205×25=5 125 mm=5．125 m＞D。

對于FC300/195型絕緣子串，有效絕緣長度：LFC300=195×26=5 070 mm=5．07 m＞D。

論證結果為：500 kV緊湊型線路耐張塔水平絕緣子串進出電位的安全距離滿足《安規》10．2．1條規定：“500 kV帶電作業時人身與帶電體的最小安全距離為3．4 m”。

2.2 良好絕緣子片數的論證

500 kV普通型線路耐張水平絕緣子串的型號為FC240/170(28片/串)，單片爬電距離為400 mm；而500 kV緊湊型線路耐張塔水平絕緣子串FC400/205(25片/串)，單片爬電距離為550 mm，FC300/195(28片/串)的單片爬電距離為485 mm。

《安規》中10．2．4條規定：“在絕緣子串上作業，500 kV良好絕緣子最少片數為23片”。這是按照工頻電壓下的爬電比距法來確定每串絕緣子片數n，其計算公式為：。

其中：λ為系統標稱電壓下的泄漏比距； UN為系統標稱電壓，為500 kV；L0為單片絕緣子幾何爬電距離；Ke為絕緣子爬電距離的有效系數，普通型、雙傘形、三傘形絕緣子取1．0，鐘罩型、深棱型取0．9(Ⅱ級污穢區)。

按照此公式計算可知：500 kV普通型線路耐張水平絕緣子串FC240/170(28片/串)扣除短接3片后的最大爬電比距為：25×40/500=2 cm/kV；500 kV緊湊型線路耐張塔水平絕緣子串FC400/205(25片/串)扣除短接3片后的最大爬電比距為：22×55/500=2．42＞2 cm/kV；500 kV緊湊型線路耐張塔水平絕緣子串FC300/195(26片/串)扣除短接3片后的最大爬電比距為：23×48．5/500=2．231＞2 cm/kV。

由500 kV普通型線路和500 kV緊湊型線路的比較可以看出，500 kV緊湊型耐張塔水平絕緣子串的爬電比距大于500 kV普通型耐張水平絕緣子串的爬電比距。

論證結果為：500 kV緊湊型線路耐張塔水平絕緣子串FC400/205(25片/串)雖不能滿足《安規》中10．2．4條“在絕緣子串上作業，500kV良好絕緣子最少片數為23片”的規定，但卻滿足爬電比距的要求。因此，《安規》中的10．2．4條并不適用于不同型號的水平絕緣子串，應重新修訂《安規》中的10．2．4條。

2.3 最小組合間隙的論證

依據GB/T19185—2008《交流線路帶電作業安全距離計算方法》，最小組合間隙的計算公式為：

其中：Kt為綜合系數，即綜合表征各種影響間隙絕緣強度因素的系數，根據上文已經得出Kt= KdKgKa=0．975；Dmin為最小電氣安全距離，取值為3．4 m；F為中間電位導體占位長度，即作業間隙中處于中間電位的導體在間隙軸線上的投影長度，中間電位導體占位長度的取值由作業人員的體形與姿勢、工具形式、等電位進入方法等因素綜合決定，其參考取值為0．2～1．0 m，這里取最大值1 m。

在作業人員由低電位向高電位過渡的過程中，會形成一種組合間隙。如圖2所示，作業人員沿耐張水平絕緣子串從橫擔側移向導線側一般是通過“跨二短三”(腳跨2片，手扶1片)的方式，即要短路3片絕緣子。在移動過程中，將原來的間隙Lsc分割成2個間隙Lsc1和Lsc2，這2個間隙構成了1個組合間隙L(sc1+sc2)。在此情況下，最小組合間隙就是為了作業人員的安全所必須保持的最小組合間隙距離Lsc=Lsc1+Lsc2。

圖2 組合間隙示例

因此，對于500 kV緊湊型線路耐張塔2種型號的水平絕緣子串，扣除人體短接的3片絕緣子，型號為FC400(25片/串)的水平絕緣子串剩余22片，型號為FC300(26片/串)的水平絕緣子串剩余23片，可得出2種水平絕緣子的絕緣有效長度分別為：LFC400=205×22=4 510 mm=4．51 m＞4．315 m；LFC300=195×23=4 485 mm=4．485 m＞4．315 m。

論證結果為：500 kV緊湊型線路耐張塔水平絕緣子串的組合間隙滿足《安規》10．3．5條規定“500 kV等電位作業最小組合間隙為4 m”以及GB/T 19185—2008《交流線路帶電作業安全距離計算方法》中“最小組合間隙為4．315 m”的要求。

3 結論

由上述“人身與帶電體的最小安全距離”和“最小組合間隙”的論證，500 kV緊湊型線路耐張塔水平串進電位安全距離完全滿足《安規》第10．2．1條和第10．3．5條的規定。雖然500 kV緊湊型線路良好絕緣子串片數不能滿足《安規》中10．2．4條的規定，但通過論證能夠滿足爬電比距的要求，由此說明500 kV緊湊型線路沿耐張水平串進出電位是可行的。因此，建議對《安規》中10．2．4條的規定，應根據絕緣子串的型號進行重新修訂。

2014-07-15。

范 昕(1973-)，男，助理工程師，主要從事500 kV輸電線路大修、技改、檢修工作，email：duxin666@163．com。

杜 新(1972-)，男，高級工程師，主要從事500 kV輸電線路帶電作業，運行檢修、測試、維護工作。

高會民(1971-)，男，高級技師，主要從事110～220 kV輸電線路運行、檢修帶電作業工作。

張 斌(1969-)，男，助理工程師，主要從事500 kV輸電線路大修、技改、檢修工作。