66kV隔離開關至管母線間帶電斷接引線作業的安全距離計算與分析

羅 彤，李學斌，劉增浩，呂雙英，白 洋

(1.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006；2.國網遼寧省電力有限公司物資分公司，遼寧 沈陽 110006；3.國網鞍山供電公司，遼寧 鞍山 114000)

66kV隔離開關至管母線間帶電斷接引線作業的安全距離計算與分析

羅 彤1，李學斌1，劉增浩1，呂雙英2，白 洋3

(1.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006；2.國網遼寧省電力有限公司物資分公司，遼寧 沈陽 110006；3.國網鞍山供電公司，遼寧 鞍山 114000)

根據220 kV變電站典型設計的實際情況，在滿足相關國家、電力行業標準與規程前提下，對220 kV變電站內進行66 kV隔離開關至管母線帶電斷接引線作業的安全距離進行計算與分析，在此基礎上得出作業的可行性，并為相關作業方案制定和工具研制提出合理化建議。

帶電作業；安全距離；管母線；變電站

Abstract: According to the actual situation of 220 kV substation typical design and under the premise of meeting the relevant national or power industry standards and regulations.This paper calculates and analyses the safety distance of breakout operation on charged lead between 66 kV disconnecting switch and pipe busbar in 220 kV substation.It draws a conclusion of the operation feasibility on this basis, then it provides rationalization proposal for planning of the relevant working schemes and developing tools.

Keywords：live working；safety distance；pipe busbar；substation

隨著狀態檢修工作的深入開展以及社會對供電可靠性要求的不斷提高，減少變電站設備停運次數，大力推廣變電帶電作業技術，已經成為變電檢修作業技術發展的新方向[1]。

當前，國家電網公司220 kV室外變電站典型設計[2]考慮節省占地，66 kV室外配電裝置采用管母線普通中型布置。針對66 kV母線隔離開關檢修，現有的方法是需要相應母線停電。由此，將頻繁地增加66 kV母線運行人員停電倒閘操作次數，增加誤操作幾率，同時降低母線可用壽命，單母線運行也會威脅電網安全運行。如果采用帶電檢修，略顯緊湊的間隔結構對帶電作業安全距離也提出了嚴峻的挑戰。因此有必要對66 kV隔離開關至管母線間帶電斷接引線作業的距離進行分析計算，相關結論將會對標準化作業技術規范的編制提供參考。

1 對象選取

鑒于國家電網公司220 kV室外變電站典型設計的普遍適用性，選擇某220 kV變電站66 kV母線間隔作為研究對象，對其開關至管母線帶電斷接引線作業中的安全距離、組合間隙進行理論計算。

2 作業安全距離的理論分析

2.1依據標準計算安全距離

在對某220 kV變電站內66 kV隔離開關至管母線間進行帶電斷接引線作業時，其裝置設備上的過電壓按66 kV等級輸電線路可能出現的最大過電壓考慮，根據DL/T620—1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》[3]，確定本項目最大過電壓倍數為4.0。參考GB/T 19185—2008《交流線路帶電作業安全距離計算方法》[4]，通過理論計算確定其帶電作業最小安全距離。

首先確定作業位置的統計過電壓U2%：

(1)

(2)

式中：ke為相對地統計過電壓倍數；kp為相間統計過電壓倍數，kp=1.33ke+0.4；Um為最高工作電壓，kV。

根據仿真計算，可得絕緣間隙的統計耐受電壓U90%為

(3)

(4)

式中：ks=1.1；ke=4.0；求得kp=5.72；取Um=72.5 kV，可得：

相-地U90%=260.46 kV

相-相U90%=372.46 kV

則最小電氣安全距離為

Dmin=2.17[eU90%/(1 080 kt)-1]

(5)

式中：綜合系數kt=kd·kg·ka；若取標準偏差系數kd=0.936；間隙系數kg=1.2；海拔高度為100 m，U90%在200～399 kV時的海拔修正系數ka=0.992，則計算結果為

相-地Dmin=0.52 m

相-相Dmin=0.79 m

綜上，參考GB/T 19185—2008《交流線路帶電作業安全距離計算方法》，通過統計法計算確定最小電氣安全距離：相-地為0.52 m；相-相為0.79 m。此結論可作為66 kV隔離開關至管母線間帶電斷接引線作業時安全距離的確定依據。

2.2通過慣用法計算安全距離

慣用法是一種傳統的習慣用法，其基本出發點是使電氣設備絕緣的最小擊穿電壓值高于系統可能出現的最大過電壓值，并留有一定的安全裕度。

2.2.1 操作過電壓Ugc計算

(6)

式中：Ugc為過電壓，kV；K0為過電壓倍數，取4；K1為電壓升高系數，取1.15；UH為額定電壓，kV。

由此可得，Ugc=248 kV。

2.2.2 大氣過電壓Us計算

Us=U0/(k×X×U0+1)

(7)

式中：Us為距雷擊點X(km)外的雷電壓，kV；U0為起始雷電波幅值；X為傳播距離，取5 km；k為衰減系數(測得值)，一般取(0.16～1.2)×10-3。

按66 kV設計標準規定的絕緣子片數4片，在《電機工程手冊》[5]中查出對應的雷電沖擊干閃電作為起始雷電波幅值U0=420 kV。

按偏保守計算取k=0.16×10-3，則Us=314 kV。

按上述計算求得的操作過電壓和大氣過電壓，從《電機工程手冊》發表的操作波和雷電沖擊波正極性棒板間隙放電曲線查出其危險距離分別為0.5 m和0.48 m。這說明起控制作用的是操作過電壓,故將由操作過電壓求得的危險距離作為計算安全距離Sj的依據。

按照Sj增加20%的裕度(相當于1.2倍數)得到一個不會放電的尺寸。最后根據實際的設備條件(凈空尺寸)，推薦一個整數尺寸作為安全距離。安全距離的最終裕度一般都大于20%。由此可知，增加20%裕度后的安全距離為0.6 m，《國家電網公司電力安全工作規程》推薦的安全距離為0.7 m，其增加的裕度達到40%。

3 安全距離的分析與確定

在上述計算過程中，系統過電壓始終是確定安全距離的主要依據[6]。系統過電壓主要包括內部過電壓和雷電過電壓2種類型，其中雷電過電壓可通過感應雷和直擊雷產生，而內部過電壓又可細劃為操作過電壓和暫時過電壓。產生操作過電壓的主要原因有線路合閘和重合閘、切空載變壓器或并聯電抗器、線路非對稱故障分閘和振蕩解列、空載線路分閘；暫時過電壓則主要通過線性、鐵磁、參數3類諧振過電壓以及長線路電容效應、長線路不對稱接地、甩負荷狀態下的工頻變化所產生。

依據《國家電網公司電力安全工作規程》，帶電作業應在良好天氣下進行。如遇雷電、雪、雹、雨、霧等，不準進行帶電作業，這從根本上排除了在進行本項目帶電作業時雷電過電壓出現的情況。同時，在本項目的操作過程中，因諧振及工頻變化而出現暫時過電壓的狀況也不易發生。因此應將考慮過電壓的重點放在操作過電壓上。

合閘空載線路或單相重合閘空載線路作為產生操作過電壓的2個主要原因，在一般情況下，前者誘發操作過電壓的幾率大于后者，但它們均不可能和帶電作業同時存在。合閘空載線路操作屬于計劃性合閘，線路合閘通電之前，不可能讓檢修人員留在線路上。所以，合閘空載線路操作和帶電作業不可能重疊。而根據《國家電網公司電力安全工作規程(變電部分)》規定，進行“有可能引起單相接地作業”時，應停用重合閘。即帶電作業時，單相重合閘應退出。兩者也不可能重疊。所以，產生電力系統操作過電壓的條件和帶電作業是不會同時出現的。

綜上所述，用電力系統過電壓來確定帶電作業安全距離，是不完全適用的。對于本項目來說，用不可能出現的操作過電壓求得安全距離會大大限制本項作業的開展。鑒于此，適當降低過電壓倍數ke，可分別求得最小安全距離如表1所示。可見過電壓倍數ke為4.0 pu情況下求得的安全距離，對于本項帶電作業操作來說是足夠安全的。

表1 不同過電壓倍數ke對應的最小安全距離

4 結論

根據GB/T19185—2008《交流線路帶電作業安全距離計算方法》及通過慣用法所確定的最小相對地安全距離0.52 m和0.6 m，可以滿足該項目在實際操作過程中的安全可靠性，只是對應的安全裕度有所差異，分別為4%和20%。而《國家電網公司電力安全工作規程》所規定的最小安全距離為0.7 m，增加了40%的安全裕度。同理，相間距離也是安全的。綜上所述，作業時嚴格保證相對地0.7 m及相間0.9 m的安全距離，整個作業過程是安全可行的。

[1] 孫俊伍，肖 坤，馬 寧. 帶電作業面臨的新形勢[J]. 東北電力技術，2003，24(7):1-3.

[2] 劉振亞.國家電網公司輸變電工程典型設計：220 kV戶外變電站[M].北京：中國電力出版社，2005：3-6.

[3] 交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合：DL/T620—1997[S].

[4] 交流線路帶電作業安全距離計算方法：GB/T19185—2008[S].

[5] 周 娟.電機工程手冊[M].北京：機械工業出版社，1997：7-9.

[6] 方年安.帶電作業安全技術[J]. 東北電力技術,1994，15(7):51-59.

Calculation and Analysis of Safety Distance of Breakout Operation on Charged Lead Between 66 kV Disconnecting Switch and Pipe Busbar

LUO Tong1，LI Xuebin1, LIU Zenghao1，Lü Shuangying2，BAI Yang3

(1.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China；2.State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Materials Branch Company，Shenyang，Liaoning 110006，China; 3.State Grid Anshan Power Supply Company，Anshan，Liaoning 114000，China)

TM84

A

1004-7913(2017)07-0043-03

2017-04-24)

羅 彤(1979)，男，碩士，工程師，長期從事高電壓技術及帶電作業工作。