基于110 kV和220 kV鋼管塔輸電線路帶電作業(yè)的安全距離試驗(yàn)探析

周亞峰

摘 要：為了滿足社會(huì)用電需求，我國(guó)輸電線路工程規(guī)模越來(lái)越大。鋼管塔是一種新型輸電桿塔，在輸電線路中應(yīng)用十分廣泛。通過(guò)模型試驗(yàn)和計(jì)算，確定了110 kV和220 kV鋼管塔輸電線路帶電作業(yè)的安全距離，從而為110 kV、220 kV鋼管塔輸電線路的安全作業(yè)提供保障。

關(guān)鍵詞：鋼管塔；輸電線路；安全距離；電力工程

中圖分類號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.18.070

我國(guó)電力工程的發(fā)展越來(lái)越快，鋼管塔具有安全性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小、承載力高等特點(diǎn)。隨著輸電線路的發(fā)展，鋼管塔的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。為了確保110 kV和220 kV鋼管塔輸電線路的安全，必須根據(jù)實(shí)際情況確定110 kV和220 kV鋼管塔輸電線路帶電作業(yè)的安全距離。本文結(jié)合模型試驗(yàn)和計(jì)算，選取典型帶電作業(yè)條件得出了110 kV和220 kV鋼管塔輸電線路帶電作業(yè)的最小安全距離。

1 鋼管塔試驗(yàn)條件及其計(jì)算方法

1.1 試驗(yàn)條件

為了確定110 kV和220 kV鋼管塔的安全，以典型110 kV和220 kV鋼管塔為例，設(shè)計(jì)了模擬塔進(jìn)行試驗(yàn)。為了方便分析，110 kV和220 kV電壓等級(jí)的鋼管塔都設(shè)置為3層橫擔(dān)，導(dǎo)線均設(shè)置成同塔雙回垂直排列。

在試驗(yàn)中，采用的設(shè)備主要有2 400 kV低阻尼串聯(lián)阻容分壓器、2 400 kV沖擊電壓發(fā)生器、Tek TDS 340示波器、64M型峰值電壓表。在制作模擬鋼管塔時(shí)，按照1∶1的比例用高壓強(qiáng)度鋼管制作模擬塔頭，導(dǎo)線長(zhǎng)度為4 m。為改善端部電場(chǎng)分布，分別在兩端設(shè)置了1個(gè)1.0 m的均壓環(huán)。試驗(yàn)采用高1.8 m、寬0.5 m的鋁合金模擬人，并采用操作沖擊波進(jìn)行放電試驗(yàn)，操作沖擊波的波前時(shí)間為250 μs。

1.2 計(jì)算方法

在計(jì)算110 kV和220 kV鋼管塔輸電線路的最小安全距離時(shí)，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，其計(jì)算公式為：

Dmin=2.17[e90u/（1 080Kt）-1]，Kt=KdKgKa，Ka=em（H/8 150）.（1）

式（1）中：Kd為標(biāo)準(zhǔn)偏差系數(shù)，0.936；Kg為間隙系數(shù)；Ka為海拔修正系數(shù)。

絕緣間隙的統(tǒng)計(jì)耐受電壓的計(jì)算方式為：

U90=K2U2. （2）

式（2）中：K2為安全裕度系數(shù)，1.1；U2=K2Um ，其中，Ke為相對(duì)地統(tǒng)計(jì)過(guò)電壓倍數(shù)，Um為系統(tǒng)正常運(yùn)行的最高運(yùn)行電壓。

對(duì)于間隙系數(shù)Kg，在不同電極結(jié)構(gòu)和波形特征下的取值各不相同。在本次試驗(yàn)中，試驗(yàn)人員根據(jù)帶電作業(yè)間隙結(jié)構(gòu)操作沖擊放電試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算帶電作業(yè)間隙結(jié)構(gòu)操作沖擊放電電壓、擬合曲線，最后求出間隙系數(shù)。

2 鋼管塔最小安全間隙試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)布置

在試驗(yàn)中，根據(jù)鋼管塔的帶電作業(yè)實(shí)際情況進(jìn)行模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)人員需要考慮等電位作業(yè)人員對(duì)上方橫擔(dān)、地電位作業(yè)人員對(duì)側(cè)方導(dǎo)線、橫擔(dān)地電位作業(yè)人員對(duì)上方導(dǎo)線等幾種典型工況。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

在進(jìn)行110 kV鋼管塔輸電線路帶電作業(yè)試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)人員要不斷改變?nèi)伺c導(dǎo)線間的距離，同時(shí)，當(dāng)人與導(dǎo)線之間的距離在0.4～0.5 m時(shí)計(jì)算U50。110 kV鋼管塔輸電線路帶電作業(yè)試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

間隙距離d/m 操作沖擊放電電壓U50/kV

1號(hào)位置 2號(hào)位置 3號(hào)位置

0.5 278.2 305.2 311.5

0.8 412.1 456.2 461.3

1.1 534.8 575.3 629.5

1.4 636.1 712.6 758.6

在進(jìn)行220 kV鋼管塔輸電線路帶電作業(yè)試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)人員要不斷改變?nèi)伺c導(dǎo)線之間的距離，同時(shí)，當(dāng)人與導(dǎo)線之間的距離在1.1～2.2 m變化時(shí)計(jì)算U50。110 kV鋼管塔輸電線路帶電作業(yè)試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

間隙距離d/m 操作沖擊放電電壓U50/kV

1號(hào)位置 2號(hào)位置 3號(hào)位置

1.1 563.2 622.4 623.5

1.4 673.2 625.4 773.2

1.8 793.9 894.3 928.3

2.2 962.3 1 069.9 1 109.6

2.3 最小安全距離

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，可計(jì)算出110 kV和220 kV鋼管塔輸電線路帶電作業(yè)工況下的最小間隙數(shù)，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)氣象海拔條件將放電電壓修正到500 m的高度，從而得出最小安全距離。

對(duì)于110 kV鋼管塔輸電線路，海拔高度為0時(shí)，地電位人員與導(dǎo)線的最小安全距離為1.08 m，地電位人員與上相導(dǎo)線的最小安全距離為1.11 m，等電位人員與上橫擔(dān)的最小安全距離為1.18 m；海拔高度為500 m時(shí)，地電位人員與導(dǎo)線的最小安全距離為1.11 m，地電位人員與上相導(dǎo)線的最小安全距離為1.14 m，等電位人員與上橫擔(dān)的最小安全距離為1.22 m。

對(duì)于220 kV鋼管塔輸電線路，海拔高度為0時(shí)，地電位人員與導(dǎo)線的最小安全距離為1.76 m，地電位人員與上相導(dǎo)線的最小安全距離為1.83 m，等電位人員與上橫擔(dān)的最小安全距離為2.01 m；海拔高度為500 m時(shí)，地電位人員與導(dǎo)線的最小安全距離為1.80 m，地電位人員與上相導(dǎo)線的最小安全距離為1.88 m，等電位人員與上橫擔(dān)的最小安全距離為2.07 m。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)110 kV和220 kV鋼管塔輸電線路的海拔高度低于500 m時(shí)，110 kV鋼管塔輸電線路帶電作業(yè)的最小安全

距離為1.22 m，220 kV鋼管塔輸電線路帶電作業(yè)的最小安全距離為2.07 m。該最小安全距離是在等電位條件下，人體與上橫擔(dān)間隙確定的條件下得出來(lái)的，但因輸電線路的電壓等級(jí)有一定的差異，其安全間隙也存在差異。因此，在相關(guān)規(guī)定中，最小安全距離與該計(jì)算結(jié)果有一定的差異，同時(shí)，規(guī)范中的最小安全距離適用于鋼管塔輸電線路。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕