750 kV緊湊型同塔雙回輸電線路帶電作業進入等電位方法

石 毅，王國滿，朱傳剛，葛 雄，吳瑋華

（1.國網湖北省電力有限公司檢修公司荊門運維分部，湖北 荊門448000；2.三峽大學 電氣與新能源學院，湖北 宜昌443002）

0 引 言

750 kV緊湊型同塔雙回輸電線路解決了輸電線路走廊日趨緊張與輸電容量日益增長之間的矛盾，提升了單位走廊輸電容量。750 kV緊湊型同塔雙回“T”型塔和線路的排列結構被廣泛應用于實際。但由于750 kV緊湊型的線路排列方式以及其塔型尺寸緊湊，導致作業人員進入等電位具有較大的局限性，帶電作業危險性高［1－3］。

目前，針對750 kV緊湊型同塔雙回輸電線路的帶電作業，國內外主要的研究內容集中在其帶電作業的關鍵技術方面，計算其帶電作業的安全距離，并進行了1：1模擬真型塔窗實驗，得到其帶電作業的最小安全距離和組合間隙［4－6］。針對等電位作業人員人體表面場強方面，研究對象主要為800 kV及以上的特高壓線路，對作業人員幾個典型的工作位置進行仿真計算，進入等電位的方式不同，人體表面場強的分布具有不同特征［7－9］。

綜上所述，國內外針對750 kV緊湊型同塔雙回輸電線路帶電作業進入等電位方法的研究很少，現有的研究結論和方法可以作為參考。本文針對750 kV緊湊型同塔雙回輸電線路帶電作業，對其等電位作業人員的進入等電位方式進行研究，并選擇典型的位置進行人體表面場強仿真計算。

1 750 kV緊湊型同塔雙回輸電線路帶電作業進入等電位方法

750 kV常規輸電線路帶電作業進入等電位通常采用吊籃法和攀爬軟梯法，本文結合常規輸電線路進入等電位的方法，計算作業人員在緊湊型同塔雙回輸電線路進入等電位路徑中的組合間隙，比較進入等電位路徑中的幾個典型作業位置的組合間隙，得到適合該線路的進入等電位路徑。

750 kV緊湊型同塔雙回“T”型塔示意圖如圖1所示。根據設計尺寸［9］，其窗口間隙尺寸分析如圖2所示。

圖1 750 kV緊湊型同塔雙回“T”型塔示意圖

1.1 選擇進入等電位路徑

根據750 kV緊湊型同塔雙回輸電線路三相導線的排列方式，上相導線上方橫擔處可以懸掛軟梯和安裝吊籃滑輪。然而，由于下相導線距離上方和側邊橫擔距離較遠，因此采用吊籃法進入下相導線比較困難。

綜上所述，等電位作業人員進入上相導線可采用吊籃法和攀爬軟梯法，總結如表1。

圖2 窗口間隙尺寸圖

表1 進入等電位路徑

等電位作業人員進入下相導線采用攀爬軟梯法，如圖3所示。

圖3 攀爬軟梯法進入下相導線

1.2 計算組合間隙

根據安全規程［10］和國內外的研究成果可知，在750 kV輸電線路鐵塔上的不同塔型和不同導線上作業的最小組合間隙為4.0～4.5 m。考慮到研究對象為緊湊塔型，本文決定在研究過程中，將計算結果與最小組合間隙為4.0m進行對比。

等電位作業人員進入上相導線和下相導線可行的路徑如圖4所示，位置1、位置2、位置3、位置4分別為典型的工作位置。根據圖2的塔窗窗口間隙尺寸及圖4可知，下相導線距離側面塔身的距離為9 m，攀爬軟梯法進入下相導線，等電位作業人員的組合間隙遠大于最小組合間隙的要求。因此，本文僅對等電位作業人員進入上相導線的方法進行研究。

左側進入上相導線的組合間隙為Sc1，Sc1＝S1＋S2或Sc1＝S1＋S3，組合間隙Sc1取計算的較小值。右側進入上相導線的組合間隙為Sc2，Sc1＝S1＋S2。攀爬軟梯法進入上相導線的組合間隙為Sc3，Sc3＝S1＋S2或Sc3＝S1＋S3，組合間隙Sc3取計算的較小值。

圖4 進入上相導線路徑示意圖

幾個典型工作位置的組合間隙計算結果如表2。

表2 典型工位的組合間隙 單位：mm

綜合表2結果，由于右側進入上相導線過程中，等電位作業人員距離右側塔體的距離太近，導致在位置3組合間隙不符合最小組合間隙要求。比較左側吊籃進入法和攀爬軟梯法，攀爬軟梯法進入等電位，作業人員組合間隙較大，因此進入上相導線采取攀爬軟梯的方法。

雖然攀爬軟梯法進入上相導線的組合間隙滿足要求，但是由于導線電壓較高，作業人員在進入過程中的人體周圍場強大小分布未知，因此需要針對攀爬軟梯法進入上相導線進行仿真計算。由于位置4的組合間隙最小，因此僅需要對等電位作業人員在位置4時候的人體周圍場強分布進行計算。

2 750 kV緊湊型同塔雙回輸電線路人體表面場強分布計算

2.1 有限元基本理論

在三維電場求解器中，以標量電位Φ作為待求量，并配以正確的邊界條件作為定解條件。三維電場滿足的方程為［12］

式中，Φ（x，y，z）為三維電場的標量電位；εr（x，y，z）為三個方向矢量上的相對介電常數；ε0為真空的介電常數；ρv（x，y，z）為體電位密度。

在Maxwell 3D的電場模塊中求解的是三維標量電位Φ，一旦標量電位值求解得到，可以由麥克斯韋方程組直接得到電場強度E和電位移矢量D，這兩個基本場量值可以由下式計算得到。

此外，電流密度J也可由三維標量電位Φ計算得到：

在三維電場中的激勵源和邊界條件與二維電場一致。

2.2 人體周圍場強仿真計算

根據其“T”型塔和人體的實際尺寸建立三維立體模型，仿真模擬等電位作業人員在位置4的實際工況，導入到Ansoft軟件進行靜電場仿真計算，仿真計算結果如圖5所示。

圖5 人體周圍電場強度分布

根據表3中的結論可知手尖距離導線的距離較近，電場強度最高。作業人員穿60 dB的屏蔽服，服內場強不超過3 kV／m，能滿足帶電作業的要求。

表3 位置4人體各個部位體表場強大小分布單位：kV／m

3 結 論

（1）建議等電位作業人員采用攀爬軟梯法進入750 kV緊湊型同塔雙回輸電線路上相導線。

（2）攀爬過程中不要將手向外伸出，避免人體表面產生過大場強。