±800kV特高壓直流輸電線路帶電作業(yè)工器具研制及應(yīng)用效果分析

章自勝 周程 黃靜

摘 ?要：帶電作業(yè)能夠提高±800kV特高壓直流輸電線路運(yùn)行穩(wěn)定性，為了保障帶電作業(yè)效率、安全，提供完備的帶電作業(yè)工器具有重要意義?；诖耍恼率紫忍岢鲞M(jìn)出等電位方式，進(jìn)而探究±800kV特高壓直流輸電線路帶電作業(yè)工器具研制和效果。

關(guān)鍵詞：±800kV;直流輸電線;帶電作業(yè);工器具;應(yīng)用效果

中圖分類號(hào)：TM721.1 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）35-0179-02

Abstract： Live working can improve the operation stability of ±800kV UHVDC transmission line. In order to ensure the efficiency and safety of live working， it is of great significance to provide complete live working equipment. Based on this， this paper first puts forward the equal potential mode in and out， and then explores the development and effect of live working tools for ±800kV UHVDC transmission lines.

Keywords： ±800kV; DC transmission line; live operation; equipment; application effect

引言

在電網(wǎng)運(yùn)行檢修當(dāng)中，帶電作業(yè)、帶電檢修作為重要的工作內(nèi)容，也是保證電力設(shè)施安全運(yùn)行的關(guān)鍵。特別是對(duì)于±800kV特高壓直流輸電線路帶電作業(yè)來(lái)說(shuō)，由于其桿塔結(jié)構(gòu)、絕緣子串組裝、窗口尺寸、導(dǎo)線分裂數(shù)和高壓線路有著很大的差別，再加上電壓、絕緣配合方案與理念的差異，因此要采用特殊的帶電作業(yè)工器具，從而保證超高壓直流輸電線帶電作業(yè)安全和效率。這就需要根據(jù)±800kV超高壓直流輸電線特點(diǎn)，結(jié)合其技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)特性做好人員防護(hù)、絕緣配合、工藝控制，并全面加強(qiáng)±800kV帶電作業(yè)專門工器具的研究。

1 進(jìn)出等電位方式

結(jié)合不同工況，可以將帶電作業(yè)劃分為等電位作業(yè)、地電位作業(yè)、中間電位作業(yè)，在±800kV超高壓直流輸電線中，等電位作業(yè)的應(yīng)用最為廣泛。在±800kV帶電作業(yè)當(dāng)中，由于作業(yè)人員所處場(chǎng)強(qiáng)遠(yuǎn)超過(guò)500kV電壓等級(jí)，所以會(huì)嚴(yán)重影響作業(yè)人員的人身安全，要對(duì)作業(yè)人員進(jìn)入等電位方法進(jìn)行研究和選擇。等電位進(jìn)出強(qiáng)電場(chǎng)可以采用以下幾種方式：（1）在導(dǎo)線下放吊入、吊出等電位，布置吊籃用于運(yùn)輸?shù)入娢浑姽ぃ瑺恳ぞ撸ㄈ缃g磨等）自下而上運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)電位轉(zhuǎn)移的方法進(jìn)入到等導(dǎo)線周圍強(qiáng)電場(chǎng)。出等電位方法和進(jìn)等電位方式恰好相反。（2）塔身水平進(jìn)入等電位。將吊籃布置在塔身和橫擔(dān)連接位置，在此處等電位電工乘坐吊籃，使用電位轉(zhuǎn)移棒轉(zhuǎn)移，牽引工具由地電位電工控制，在塔身側(cè)位置水平進(jìn)入。出等電位與進(jìn)等電位順序相反。（3）橫擔(dān)位置吊入、吊出等電位。在橫擔(dān)位置停留吊籃，等電位電工在此乘坐，自下而上通過(guò)電位轉(zhuǎn)移棒轉(zhuǎn)移電位，并快速進(jìn)入強(qiáng)電場(chǎng)。出等電位與進(jìn)等電位順序相反。

針對(duì)以上三種常見(jiàn)的出入等電位方法，相關(guān)學(xué)者也對(duì)這些方法展開(kāi)模擬試驗(yàn)研究。最終研究表明，在相同間隙下，等電位模擬人對(duì)側(cè)邊架構(gòu)放電電壓要高于頂部放電電壓。這是因?yàn)槟M人站在導(dǎo)線上時(shí)，和塔窗頂架構(gòu)構(gòu)成了“棒-板”電極，所以在模擬人距側(cè)邊構(gòu)架以及頂部構(gòu)架距離中，放電路徑會(huì)沿著人頭到塔窗頂生成。因此為了保證帶電作業(yè)的安全性，在進(jìn)入等電位時(shí)，建議采用導(dǎo)線下放進(jìn)入以及塔身側(cè)水平進(jìn)入方法，不建議采用第三種進(jìn)入方式。但在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，±800kV桿塔的高度非常大，在60-90m之間，提高了地面進(jìn)入難度，所以建議采用“塔上吊籃”的水平進(jìn)入等電位方法。

2 安全防護(hù)用具研究現(xiàn)狀

±800kV特高壓直流輸電線周圍電場(chǎng)包括空間離子電場(chǎng)、靜電場(chǎng)。在直流電場(chǎng)作用下，空間電荷會(huì)定向移動(dòng)生成離子電流。在直流線路下的人體直接感受試驗(yàn)表明，人類的皮膚對(duì)直流電場(chǎng)十分敏感，在直流場(chǎng)強(qiáng)度在30kV/m時(shí)，外露皮膚會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的刺激感，在電位轉(zhuǎn)移過(guò)程中，還會(huì)產(chǎn)生脈沖電流、電弧等。通過(guò)對(duì)帶電作業(yè)人員體表場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行調(diào)查表明，分裂導(dǎo)線內(nèi)身體部位電場(chǎng)強(qiáng)度約為30kV/m左右，伸出分裂導(dǎo)線外身體部分表明電場(chǎng)強(qiáng)度最高可達(dá)560kV/m，遠(yuǎn)超電場(chǎng)感應(yīng)水準(zhǔn)的240kV/m。如果電工在塔上不同部位進(jìn)入等電位中，會(huì)因?yàn)橹車妶?chǎng)強(qiáng)度不斷變化導(dǎo)致體表電場(chǎng)強(qiáng)度也隨之發(fā)生變化。

我國(guó)推出的《帶電作業(yè)屏蔽服裝》中對(duì)直流±500kV和交流750kV以下電壓等級(jí)屏蔽工器具作出了明確的規(guī)定要求，但是對(duì)于±800kV和交流1000kV以上帶電作業(yè)工器具并沒(méi)有提出明確要求。很多企業(yè)針對(duì)高壓發(fā)展趨勢(shì)研究出了1000kV和±800kV以上帶電作業(yè)工器具，而具體防護(hù)水平還沒(méi)有明確的判定。我國(guó)電力科學(xué)研究院對(duì)±800kV帶電作業(yè)工器具滿足標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究，最終結(jié)果表明，±800kV帶電作業(yè)工器具要求屏蔽效率不低于57dB，屏蔽服內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)不超過(guò)15kV/m場(chǎng)強(qiáng)限值，人體離子電流要低于50μA安全限制。

電力科學(xué)研究院對(duì)±800kV直流輸電線等電位作業(yè)電位轉(zhuǎn)移流量進(jìn)行檢測(cè)，最大轉(zhuǎn)移電流大約在150A左右，最大轉(zhuǎn)移電荷在4430μC左右。部分學(xué)者認(rèn)為滿足標(biāo)準(zhǔn)的屏蔽服載流容量可以滿足電位轉(zhuǎn)移脈沖電流標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)須采用電位轉(zhuǎn)移棒降低接觸電流。但在實(shí)際的±800kV帶電作業(yè)當(dāng)中，為了保障電工安全，還需要配備電位轉(zhuǎn)移棒的安全設(shè)施。

3 ±800kV特高壓直流輸電線路帶電作業(yè)工器具研制和應(yīng)用效果

3.1 杠桿原理微提線作業(yè)方法和工器具

在±800kV直流向工程設(shè)計(jì)當(dāng)中，大部分都是采用雙V絕緣子串、雙L絕緣子串的方案，如果絕緣子串產(chǎn)生了問(wèn)題，可以利用提線方案對(duì)絕緣子機(jī)械荷載轉(zhuǎn)移，并對(duì)絕緣子串進(jìn)行檢修或更換。但是該作業(yè)方案對(duì)機(jī)械的影響較大，在進(jìn)行絕緣子缺陷檢測(cè)當(dāng)中，還要避免導(dǎo)線產(chǎn)生橫向位移，否則難以對(duì)絕緣子串復(fù)位。根據(jù)直流輸電線布置特性，本體提出更換直線雙V串，硬轉(zhuǎn)雙L串，采用大刀卡杠桿原理微提線方案實(shí)現(xiàn)絕緣子串機(jī)械荷載轉(zhuǎn)移。在實(shí)際操作當(dāng)中，將絕緣子串放到預(yù)留孔塔上支點(diǎn)中，裝設(shè)桿塔卡具，將大刀卡安裝在導(dǎo)線側(cè)二聯(lián)板的導(dǎo)線支點(diǎn)上。這樣就實(shí)現(xiàn)了提線裝置、絕緣拉桿、塔上卡具，從而更好的實(shí)現(xiàn)絕緣子串機(jī)械荷載轉(zhuǎn)移。大刀卡、二聯(lián)板連接部位作為支點(diǎn)，大刀卡劃分為操作臂、作用臂，從而實(shí)現(xiàn)小距離提線變位，操作臂在大刀卡作用下驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)移絕緣子串荷載，將荷載轉(zhuǎn)移給提線系統(tǒng)中，完成絕緣子串檢修工作。

將大刀卡更換雙V串、雙L串。結(jié)合桿塔與硬轉(zhuǎn)桿塔金具尺寸、連接方法，利用杠桿原理實(shí)現(xiàn)微提升方法形成大刀卡，由于雙V串、雙L串的荷載大，并且是雙串聯(lián)形式，所以用大刀卡更換單串絕緣子，另一串用作備用保護(hù)，這樣即可有效提升操作安全性能。

3.2 雙提線檢修作業(yè)與六分裂提線器設(shè)計(jì)

向上線線路都具有平均使用檔距大、垂直檔距小等情況，所以都采用單V絕緣子串組合。在進(jìn)行檢修中，可以采用雙提線方案實(shí)現(xiàn)絕緣子串荷載轉(zhuǎn)移。在預(yù)留的施工孔制作橫擔(dān)支點(diǎn)，并懸掛絕緣子串，安裝橫擔(dān)側(cè)專用工具，橫擔(dān)側(cè)專用卡與絕緣拉桿、液壓絲桿、六分裂提線器和導(dǎo)線連接，從而構(gòu)建了兩套獨(dú)立的提線系統(tǒng)。液壓絲桿可以實(shí)現(xiàn)絕緣子串荷載轉(zhuǎn)移，并進(jìn)行檢修。向上線桿塔最大垂直檔距中的雙V串垂直機(jī)械荷載可以達(dá)到12.5t以上，而傳統(tǒng)的雙提拉線法提線的荷載轉(zhuǎn)移的提線荷載在7t以內(nèi)。采用大刀卡杠桿微提線更換雙V串，轉(zhuǎn)移雙V串的單邊結(jié)構(gòu)荷載，利用杠桿原理小距離變動(dòng)轉(zhuǎn)移絕緣子串荷載，操作轉(zhuǎn)移機(jī)械力較小，可以確保絕緣長(zhǎng)度，提升了絕緣強(qiáng)度、機(jī)械強(qiáng)度。

在直路桿塔復(fù)合絕緣子檢修專用六分裂提線器的應(yīng)用十分廣泛，絕緣子串連接可以劃分為V形、雙V形，在更換施工中，特高壓直流線通常都是采用六分裂大截面導(dǎo)線。相比四分裂導(dǎo)線來(lái)說(shuō)，提線器產(chǎn)生了很大變化，包括形狀、強(qiáng)度、絕緣性等都提出了更高要求。通過(guò)充分分析桿塔水平、垂直荷載受力情況，計(jì)算工器具應(yīng)承受的荷載，選擇高強(qiáng)度的鈦合金材料。結(jié)合輸電線系統(tǒng)內(nèi)布置結(jié)構(gòu)、導(dǎo)線型號(hào)設(shè)計(jì)六分裂提線器，為了能夠降低工作人員工作量，可以采用分體形式，在實(shí)際應(yīng)用中再組裝。

3.3 耐張絕緣子串作業(yè)方法和耐張卡設(shè)計(jì)

將原有的±800kV線路耐張串設(shè)置為水平三聯(lián)串組裝方案，長(zhǎng)度在18m左右，單串重量為1.5t，對(duì)于整串檢修可以采用機(jī)械組織、人工實(shí)際操作的方法完成。但是在日常檢修中，帶電作業(yè)難度依然很大。根據(jù)±800kV三聯(lián)耐張結(jié)構(gòu)、絕緣子形式，可以采用單片更換的作業(yè)方案，具體操作方法為：牽引板、平行掛板作為支點(diǎn)，安裝牽引板專用卡，以鋼帽作為支點(diǎn)，安裝閉式卡，采用液壓絲桿和牽引板專用卡、閉式卡，并在閉式卡周圍安裝前卡、后卡。在聯(lián)板上安裝三聯(lián)耐張卡，液壓絲桿和閉式卡、三聯(lián)耐張卡組成系統(tǒng)，可以對(duì)液壓絲桿緊線系統(tǒng)進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)絕緣子串機(jī)械荷載的轉(zhuǎn)移，完成絕緣子的檢修和更換。

整個(gè)三聯(lián)耐張卡主要包括前卡、后卡、液壓收線系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)三聯(lián)絕緣子更換。結(jié)合三聯(lián)絕緣子尺寸、連接方法、結(jié)構(gòu)，制作成液壓收線系統(tǒng)的三聯(lián)耐張端部卡具。根據(jù)耐張卡組裝形式和材料尺寸制作前后卡，可以更好的保證產(chǎn)品實(shí)用性。該設(shè)計(jì)方案能夠有效節(jié)省液壓系統(tǒng)體積，使用了雙向液壓技術(shù)，控制松線進(jìn)度、提高操作靈活性、使用安全性高、勞動(dòng)強(qiáng)度低，確保整個(gè)帶電作業(yè)流程更加有序、安全。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為了能夠降低±800kV帶電作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)，必須要在確保帶電環(huán)境可控基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善輸電線帶電作業(yè)工器具研制和應(yīng)用工作。本文提出了微提線作業(yè)方法、六分裂提線器、耐張卡作業(yè)方法，并且在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效益，值得進(jìn)一步推廣。

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