500 kV输电线路直升机吊篮法带电作业安全距离的研究

武艺 刘伟东 丁玉剑 沈建

摘 要：针对吊篮法直升机带电作业时，在500 kV真实输电线路环境下，分别开展了直升机吊篮法带电作业的最小安全距离和组合间隙距离试验，首先开展了直升机吊篮法带电作业过程中吊篮处于典型作业位置时的最小安全距离试验，得到了不同距离下的放电特性曲线；通过调整吊篮处于两相导线间的不同位置，获得相间组合间隙最低放电点，通过开展不同组合间隙的距离试验，获得了组合间隙放电特性曲线，并通过分析，确定了直升机吊篮法带电作业所需的最小安全距离和最小组合间隙距离。

关键词：直升机；吊篮法；带电作业；安全距离

中图分类号：TM726；TM84 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）05-0-03

0 引 言

带电作业技术是加强电网安全稳定运行的重要技术，也是保障电网安全运行的重要手段，我国针对不同电压等级的超特高压交直流输电线路，均开展过带电作业研究，并形成了一批相关的作业技术标准和规范，有效提高了电网的安全运行程度[1]。随着特高压交直流电网的建设，电网规模进一步扩大。当前电网运行维护过程中主要存在两种矛盾[2]：一是运行维护线路范围广、里程长、数量逐年增加与运维人员数量相对不足之间的矛盾；二是输电线路故障多、地理环境复杂、地处偏远山区，巡视检修不便、检修成本高、相对效率较低与实行精细化管理之间的矛盾。

因此研究采用直升机进行电力作业，是应对电网发展趋势，解决上述矛盾的有效方法，而基于吊篮法的直升机带电检修作业又是这些技术中较先进的一种。

要实施吊篮法带电作业，就要解决一系列技术问题，其中包括吊篮法作业工艺、专用工器具的研制、吊篮法作业的安全距离、屏蔽防护措施的研究等[3-8]。本文主要研究吊篮法作业的安全距离。

1 吊篮法带电作业的塔型选取

采用吊篮法带电作业，吊篮可能位置主要包括导线等电位、组合间隙中间电位等[6]。对于猫头塔，其三相导线呈三角布置，酒杯塔的三相导线为水平布置。

1.1 猫头塔塔形分析

500 kV输电线路猫头塔的塔形图如图1所示。当输电线路杆塔采用猫头塔布置时，其三相导线基本呈三角形布置。采用直升机吊篮法带电作业，吊篮可能出现的位置如图2所示。

图1 500 kV输电线路典型猫头塔形

根据吊篮可能出现的位置，需要开展吊篮等电位、组合间隙等操作冲击放电特性试验，如图2所示，将利用该方法对不同位置进行试验。

图2 猫头塔档距中央吊篮可能位置示意图

1.2 酒杯塔塔形分析

500 kV单回输电线路酒杯杆塔的塔形示意图如图3所示。其三相导线采用水平布置。采用吊篮法带电作业时，吊篮可能出现的位置如图4所示。

图3 500 kV单回酒杯塔

图4 酒杯塔吊篮法带电作业吊篮可能位置示意图

在现有条件下，考虑到吊篮的试制影响因素，本文将选取酒杯塔上呈水平布置状态的三相导线开展实验。开展吊篮法带电作业时应对吊篮处于相间不同位置时的相间安全距离进行试验，确定吊篮法带电作业相间最小安全距离。

2 吊篮等电位与临相最小安全距离的确定

吊篮靠近中相导线，吊篮上沿与导线上沿平齐，即处于等电位位置。改变吊篮与边相导线的距离S，分别测量等电位吊篮与不同距离临相导线的50%放电电压，以确定最小安全距离。吊篮等电位与临相最小安全距离示意图如图5所示。

图5 吊篮等电位与临相最小安全距离

通过对极性及导线布置位置对放电电压的影响分析，进行吊篮等电位与临相最小安全距离试验，进一步对吊篮等电位最小安全距离进行分析，得出间隙距离50%放电电压的危险率结果如表1所列。

2.1 极性对放电电压的影响

试验首先应当考虑导线极性对50%放电电压的影响，因此分别对靠近吊篮的导线施加正负不同极性的操作冲击电压，可以发现当距离一定时，不同极性的操作冲击电压产生的50%放电电压也不相同。试验结果如图6所示。

图6 吊篮极性与50%放电电压关系曲线

当吊篮为正极性时，放电电压更低，情况更为严酷，因此在确定等电位吊篮与临相导线的最小安全距离及之后各间隙距离试验时应统一考虑电压为正极性时的情况，以留出一定的安全裕度。

2.2 吊篮等电位与临相最小安全距离试验

对靠近吊篮的导线施加操作冲击电压，改变距离S，测得不同距离时的50%放电电压如表2所列。

本小节通过实验，在相同电压下，获取了吊篮等电位最小安全距离，在不同海拔、不同大气压下获得的安全距离不相同；同时又在相同气压相同海拔条件下，对于不同间隙距离下的安全电压进行测试。

3 吊篮法带电作业相间最小组合间隙距离试验

从大量的带电作业试验可知：对于某一组合间隙，在人体距离导线的某一位置处，存在该组合间隙具有最低的操作冲击50%放电电压。因此，最小组合间隙试验分为两个部分进行：

（1）固定SC=S1+S2不变，改变人体在组合间隙中的位置，进行操作放电试验，求取最低放电电压位置。其中S1为人体距塔身的距离，S2为人体距模拟导线的距离。

（2）用吊篮将模拟人吊放在最低放电位置处不变，改变S1，进行操作冲击放电试验，求取相应的50%放电电压；再根据其放电曲线，通过计算得出最小组合间隙值。

3.1 相间组合间隙最低放电位置确定

相间组合间隙试验布置如图7所示。

图7 相间组合间隙试验

如图所示，固定SC为6.7m，改变S2分别为0 m，0.2 m，0.4m，0.6 m，1.0 m，2.0 m，3.0 m，3.7 m，5.2 m，对导线施加正操作冲击电压。分别测试其50%放电电压，试验结果如表3所列。

将结果绘制成曲线，如图8所示。

图8 吊篮距导线距离与50%相间放电电压关系曲线

由曲线可以发现，当固定导线距塔身的距离为6.7 m时，最低放电点处于模拟吊篮距导线0.6 m处。

3.2 相间最小组合间隙距离试验

此时将S2固定为0.6 m，改变S1分别为5.1 m，6.1 m，7.1 m，即SC分别为5.7 m，6.7 m，7.8 m，分别测量其50%放电电压。实验结果如表4所示。

3.3 相间最小组合间隙距离分析

按照危险率计算公式，计算各组合间隙的放电危险率如表5所列。

由表可知放电危险率均小于1.0×10-5，满足放电安全要求，按照函数回归计算，推荐的最小组合间隙为5.6 m，此最小组合间隙由满足放电危险率的组合间隙并考虑人体占位间隙后求得。

4 结 语

本文在500 kV真实输电线路环境下，开展了吊篮处于作业位置时的最小安全距离试验及吊篮处于两相导线间不同位置时的最小组合距离实验，确定了吊篮法带电作业所需的最小安全距离和最小组合间隙距离，下一步将研究在1 000 kV交流电压下进行带电作业的安全距离研究。

参考文献

[1]王力农，胡毅，刘凯，等.500kV高海拔紧凑型线路带电作业研究[J].高电压技术，2005，31（8）：12-14.

[2]刘振亚.特高压电网[M].北京：中国经济出版社，2005.

[3]胡毅，王力农，刘凯，等.750kV同塔双回输电线路带电作业技术研究[J].高电压技术，2009，35（2）：373-378.

[4]张海军，张国亮，赵雪松，等.500kV紧凑型输电线路耐张塔带电作业工具的研制[J].电网技术，2005，29（24）：82-84.

[5]郝旭东，龚延兴.500kV紧凑型输电线路带电作业研究[J].电力设备，2005，6（2）：29-32.

[6]李庆峰，朱普轩，彭习兰，等.甘肃炳-和-银330kV输电线路带电作业试验研究[J].电网技术，2006，30（6）：77-81.

[7]张文亮，谷琛，廖蔚明，等.超/特高压直流输电线路塔头间隙冲击放电特性研究[J].中国电机工程学报，2010（1）：1-5.

[8]马宁，肖坤，朱钰，等.500kV同塔双回线路电场分布试验与分析[J].东北电力技术，2003，24（7）：8-11.