变电站220 kV管母线带电作业技术探讨

洪广诚

（阳江市凯源电力发展有限公司，广东 阳江 529500）

0 引 言

由于带电设备和空气之间的间隔距离较短，对变电站进行带电作业时会存在一定的安全风险，尤其是当工作人员在母线上进行相应设备维修工作时，一般都需要倒停母线，以保证整个工作的安全性。但是，倒停母线会大幅增加工作流程，延长工作时间，增加工作强度，降低工作效率[1]。

1 变电站带电作业

作为现代输电网的重要枢纽，变电站在电力正常运输过程中起着非常重要的作用。为了保障变电站设备的正常运行，需要定期对变电站相应设备进行带电检测和维护，同时也是变电站日常维护作业中中的重要组成部分，能够有效提高变电站设备使用效率和安全性，保证长时间对区域提供有效的供电保障。随着现代城市发展，对电力的需求越来越大，在变电站日常运转过程中，如果频繁采用停电检测的方式，会影响周围区域的正常生产生活，造成极大的经济损失，引起不好的社会效应。因此，近些年来变电站对带电作业技术的研究力度不断加大，旨在尽可能减少停电检修的次数，保证变电站在大多数时间能够为区域提供安全有效的供电。关于变电站开展带电作业的发展目标，主要发展方向可以概括为以下四个方面。

首先，要消除现阶段变电站专业设备存在的设计缺陷，通过工作人员仔细排查，结合工作经验，对已有的安全隐患进行排除，使设备能够长期处于安全有效的运行状态。

其次，工作人员应该定期对变电站的设备进行检查维修，保持其初始工作状态，尽量延长相关设备的使用寿命。

再次，工作人员应该提高设备的运行性能，尽一切可能提高设备的使用效率，达到安全性、经济性实用性的平衡。

最后，所有相应的工作目标，都是为了更好地提供供电服务。关于变电站带电作业的技术研究，在国内外都有长时间大量资源的投入，同时也都有相关方面的专门研究。国内出于安全方面的考虑，之前在这一方面开展的研究工作并不多，相应的经验主要是来自于国外的同行们。但是，随着我国城市化的快速发展和国民经济的不断增长，我国对变电站带电作业的需求也日渐强烈，近些年正大力发展相应的研究课题。从整体上来看，我国关于变电站带电作业的相关研究工作还处于初始阶段，许多研究课题和现有成果还无法实际使用于线路带电作业中。但是，随着相关行业不断加大投资，积极学习国外先进经验，我国在变电站带电检测中已有了一定的成果，目前正积极投放于实践中[1]。

2 现实需求及相关试验

近年来为了节省用地，国内220 kV变电站母线大多采用支柱绝缘子支撑硬母线管的方式，这样的设计方案，使得三根母线管之间的距离较短。根据国家相关规定，220 kV母线之间的距离应该保持在3 m为宜。因为此规定的存在，我国大多数变电站母线采用的都是安全距离3 m。但是，这里的3 m仅仅是指两条母线之间的直线距离，在实际情况中，需要额外考虑并扣除母线管直径距离和工作人员在进行操作时的占位情况。如此一来，安全距离就达不到最小安全距离的2.5 m。而且不同地质环境下的变电站及安全距离的差异性很明显，无法刻板套用某些最小安全距离作为实际安全准则[2]。因此，对典型设计变电站过电压进行重新计算，对小间隙管母线安全距离进行重新核准，以保障变电站在正常使用过程中母线定位之间的距离，能够达到安全距离，使得工作人员能够进行正常安全的带电作业。

2.1 过电压水平分析

根据国家电网公司输变电工程典型设计220 kV变电站分册中所陈述的典型设计方案，通过对目前我国典型的八种变电站设计方案进行对比，结合工作人员之前的经验和现实考虑，计算确定了220 kV母线带电情况下的过电压为2.06 p.u.，母线最大相间操作过电压为3.45 p.u.，统计计算较高的操作过电压波前时间大多为150～500 μs[3]，

2.2 试验条件

试验人员采用升降法的方式对测试对象施加电压，相间试验中对放电间隙施加的两相操作冲击电压分别采用正负极性标准冲击波（250/2 500），电压分配系数调整至0.4，电压即插的幅度为预计峰值的3%～5%，试验人员对母线直径的选择为110 mm，长度控制在15 m，中间平直段长13 m。为了防止在实验过程中母线两端出现放电情况，影响到实验精度和安全，试验人员需要对管线的两端进行加工，使其成为弧形。并且还额外安装了两个0.5 m的均压屏蔽环，进一步杜绝了两端出现放电情况的可能。在进行实验的过程中，管母通过支柱绝缘子架设，为了保证安全并模拟实际使用环境，母线距离地面的距离控制在5 m。当保持相同间隙的前提下，紧邻负极管线操作冲击50%放电电压，比紧临正极管线操作冲击50%放电电压要低。为了保证最终实验数据的精确性，带电作业一般按紧临负极管线得到的数据进行。所以，实验人员选择将实验点放在负极线管母实验过程中，将模拟人放置在负极线管母处，利用导线将模拟人和负极性管母进行连接，使两者之间保持相同电压。在试验过程中，通过改变正极性管母的相对位置，进行相应的冲击放电试验，记录相应数据记录，以作后续的对比实验[4]。

2.3 多次试验

根据多次试验和相关数据对比分析，发现当人体出现在间隙的某一位置处，该组合间隙具有最低冲击50%放电电压。经过实验，可以准确的判断出具体位置，以提高工作人员在进行相应工作时的安全性。根据具体的实验，当模拟人距离负极性观目距离和两管母距离之比为0.11，此时放电电压最低。根据以上试验的结果，可以确定管母线之间的最低放电位置，可以将这一实验发现应用到工作人员带电作业中，规范工作人员日常操作。当带电作业时，尽量减少工作人员所需承受的安全风险。

3 带电作业方式

因变电站内比较狭窄，大部分变电站采用硬管母线布置方式。由于硬管母线不考虑风偏，因此相间的距离较小。根据典设和硬管母线直径等因素，硬管母线相间的最小距离为2.83 m或2.85 m。而带电作业更换的作业人员需要进入等电位才能进行操作，根据计算和试验，扣除人体占位0.5 m后，常规带电作业方式和方法已无法满足足够的安全距离。因此，变电站220 kV管母不能采用传统的等电位带电作业方法。

目前，国外解决狭窄地方带电作业用的是履带式绝缘斗臂车操作。但是，履带式绝缘斗臂车的绝缘等级只有46 kV。为解决这一问题，可以利用履带式自行走底盘安装220 kV绝缘等级绝缘升降平台的方式，将作业人员垂直送入等电位。这样作业人员就可以在管母线的正下方进行作业，由绝缘升降平台护栏限制作业人员的活动范围，保持相间安全距离2.5 m以上，对管母线上隔离开关引流线紧线带电断、接操作。为了达到这一要求，此平台需满足以下几点。

第一，履带式自行走底盘采用橡胶履带驱动，底盘两侧的支腿撑开距离小于3.5 m。

第二，绝缘升降平台承受200 kg载荷，机械强度要求高。

第三，升降平台的绝缘强度满足450 kV/1.8 m 1 min的耐压水平。

第四，管母线上进行带电作业的相间最小电气安全距离较为紧张，作业空间狭小。因此，绝缘平台需要设置护栏限制作业人员的活动范围，绝缘护栏满足长2.0 m、宽0.6 m、高1.8 m的尺寸要求。

第五，由于变电站内设备间隔小，平台尺寸高度需低于1.75 m，平台行进方向长度小于或等于2.2 m，宽度小于或等于1.6 m。

第六，为了保持作业的便利性和安全性，平台可进行横向0.45 m调整移动，纵向1.45 m调整移动。

4 结 论

实现220 kV变电站管母线带电检修，可以减少变电站一次设备检修的停电时间，避免繁琐的停电刀闸操作，提高供电可靠性和运行安全，从而减少停电带电的经济损失和社会影响。本文对带电更换220 kV管母线的关键技术难点进行了综合论述，并对作业的安全距离作了计算验证，其中，设备研制是最关键的部分。