基于500kV超高壓輸電線路同塔線帶電作業(yè)可行性的研究

孫宏宇

(國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司檢修公司)

0 引言

隨著國民經(jīng)濟的不斷增長，各行業(yè)的用電量日漸增大，500kV超高壓輸電線路的使用情況增多，但是500kV超電壓輸電線路同塔線排列比較密集、塔頭的間隙比正常的線路要小得多，因此作業(yè)人員同塔線帶電作業(yè)的難度比較大。本文以緊湊型同塔雙回路為例，研究同塔線的等電位情況，為作業(yè)人員提供參考。

1 500kV超高壓輸電線路同塔線帶電作業(yè)可行性分析

500kV超高壓輸電線路同塔帶電作業(yè)難度大、風險高，工作人員如何才能在同塔線帶電作業(yè)時保證自身安全是研究重點，工作人員一般采用等電位進入的方法在同塔線開展帶電作業(yè)。因此工作人員需要對同塔線中等電位進行計算，找到等電位作業(yè)間隙，然后再通過吊籃法或者沿軟梯攀爬法進入等電位作業(yè)。500kV超高壓輸電線路同塔線帶電作業(yè)中必須要做好防護措施，防護作業(yè)人員安全作業(yè)，因此同樣要對人體表面電場的分布情況進行計算，最后再根據(jù)等電位和人體表面電場的計算結(jié)果做好帶電作業(yè)的防護措施。

2 500kV超高壓輸電線路同塔線等電位分析

2.1 組合間隙

作業(yè)人員進入等電位作業(yè)后在工作人員和同塔線之間形成了組合間隙，此時作業(yè)人員因人體周圍的電場影響了組合間隙的空氣絕緣性。而且人體周圍的電場分布是不均勻的，會導致組合間隙的電場發(fā)生突變，電場強度變化過大會導致局部放電擊穿組合間隙對工作人員造成傷亡，因此組合間隙的最小要求為4m。

2.2 緊湊型同塔雙回路與正常電塔的間隙對比

500kV超高壓輸電線路中常見的是A型號的直線塔和B型號的緊湊型同塔，直線塔和同塔的構(gòu)造不同，A型號直線塔如圖1所示[1]：

A型號直線塔如圖所示窗口間隙為4.5m，邊相的窗口間隙為5.3m。塔窗內(nèi)部的三相導線排列方式為水平排列。作業(yè)人員如果在A型號的直線塔開展帶電作業(yè)無論采用吊籃法或者沿軟梯攀爬法都可以保證組合間隙大于4m，因此帶電作業(yè)相對安全。

而B型號緊湊型回塔如圖2所示：

B型號緊湊型回塔如圖所示窗口間隙為4.1m，邊相的窗口間隙為7.0m。塔窗內(nèi)部以正三角形的方式排列三相導線，而導線采用六分裂結(jié)構(gòu)。作業(yè)人員如果在B型號的緊湊型回塔開展帶電作業(yè)采用吊籃法或者沿軟梯攀爬法都需要注意保證組合間隙大于4m，而B型號緊湊型回塔的窗口間隙只有4.1m，因此作業(yè)人員在B型號緊湊型回塔作業(yè)時要格外小心，工作人員計算等電位一定要更加精確。

3 500kV超高壓輸電線路同塔線等電位計算

500kV超高壓輸電線路同塔作業(yè)人員的作業(yè)方式有吊籃法和沿軟梯攀爬法兩種，而吊籃法在左右兩個方向都可以進入等電位組合間隙，因此可以得到3種作業(yè)方式：吊籃法從左側(cè)進入的作業(yè)圖如圖3所示、吊籃法從右側(cè)進入的作業(yè)圖如圖4所示、沿軟梯攀爬法的作業(yè)圖如圖5所示[2]：

根據(jù)圖3和圖4可以得到以下結(jié)論：位置1的工作人員位于緊湊型同塔的橫擔上，位置2的工作人員與上相導線的距離只有3m，位置3的工作人員上與上相導線的距離只有2m，位置4的工作人員與上相導線相互重合。

根據(jù)圖5可以得到以下結(jié)論：位置1的工作人員位于下相導線的中心點附近，頭部未到下相導線。位置2的工作人員頭部部位在下相導線之上，而下半身在下相導線之下。位置3的工作人員與上相導線的距離只有4m。位置4的工作人員與上相導線重合。

圖3、圖4、圖5中緊湊型同塔的組合間隙用Se表示，帶電工作作業(yè)人員與地面電位的距離用S1表示，帶電工作作業(yè)人員與等電位的距離用S2和S3表示，組合間隙的值應(yīng)該將帶電工作作業(yè)人員與地面電位的距離與帶電工作作業(yè)人員與等電位的距離相加。因此可以得出結(jié)論：以上三種進入等電位的方法Se1=S1+S2；而吊籃法從左側(cè)進入以及沿軟梯攀爬法Se2=S1+S3。而根據(jù)緊湊型回塔的塔頭尺寸與Se的計算方式可以計算出吊籃法從左側(cè)進入、吊籃法從右側(cè)進入、沿軟梯攀爬法三種情況下組合間隙的值：Se1的值如表1所示、Se2的值如表2所示.

表1 組合間隙Se1

表2 組合間隙Se2

根據(jù)表1和表2中位置1、位置2、位置3、位置4的組合間隙結(jié)果可以得出以下結(jié)論：吊籃法從右側(cè)進入等電位時位置3的組合間隙為3.8m，不符合組合間隙最小為4m的規(guī)定，因此500kV輸電線路緊湊型同塔線作業(yè)時不能采用從吊籃法從右側(cè)進入；帶電工作作業(yè)人員可以采用吊籃法從左側(cè)進入或者沿軟梯攀爬法均可保證組合間隙符合要求，但是相比之下沿軟梯攀爬法明顯組合間隙更大，因此500kV輸電線路緊湊型同塔線作業(yè)時沿軟梯攀爬法最優(yōu)，此法進入等電位帶電作業(yè)風險最小。但是無論哪種方法帶電工作作業(yè)人員在作業(yè)過程中都會有觸電感覺，因此作業(yè)安全部門應(yīng)該根據(jù)人體表面場強的分布情況制作出可以有效防止觸電的工作服。

4 500kV超高壓輸電線路同塔線人體場強計算

4.1 構(gòu)建B型號緊湊型同塔模型

計算人體表面場強的分布情況首先需要工作人員根據(jù)實際的同塔尺寸構(gòu)建線路模型，然后再根據(jù)線路模型中的等電位計算人體表面場強的分布情況，在構(gòu)建模型的過程中將六分裂形式的導線用一根導線等效替代，構(gòu)建的B型號緊湊型同塔模型平面圖如下[3]：

而根據(jù)人體的臂長身長等數(shù)據(jù)可以構(gòu)建人體的三維等效仿真模型如圖7所示：

人體的仿真模型中頭部使用球體替代，而手臂、腿、軀干、頸部部位則使用圓柱體替代，人體仿真模型的尺寸如表3所示：

表3 人體仿真模型尺寸圖

4.2 人體表面場強分布計算

500kV超高壓輸電線路同塔線帶電作業(yè)人員使用仿真模型替代測試人體表面場強的分布情況，實際按照下圖的測量點測量人體表面的場強。

測量結(jié)果如下：

根據(jù)圖9的測量結(jié)果可以得到以下結(jié)論：當作業(yè)人員在導線上作業(yè)時場強最大，而且腳部位置的圓柱體場強最大，場強最大值為2126kV/m，而頭部位置的場強均小于200kV/m。

4.3 作業(yè)人員的安全防護

作業(yè)人員在帶電作業(yè)時穿戴的屏蔽服能否有效防止觸電直接決定了作業(yè)人員的生命安全，因此屏蔽服的上衣、帽子、鞋子、襪子以及手套等部位均要符合GB/T 6568—2008《帶電作業(yè)用屏蔽服裝》的要求，即衣服內(nèi)部的場強分布不能大于15kV/m，而人體外部的體表場強不能大于240kV/m。而人體表面場強分布測試結(jié)果中最大的場強分布值為2126kV/m，因此屏蔽服的效率應(yīng)該至少達到42.52dB。所以為保證作業(yè)人員的生命安全，作業(yè)人員的屏蔽服的效率應(yīng)該高于42.52dB，工作人員穿戴屏蔽效率足夠高的防護服才能夠安全地在500kV超高壓輸電線路同塔線開展帶電作業(yè)。

5 結(jié)束語

綜上所述，500kV超高壓輸電線路同塔線帶電作業(yè)是可行的，但是需要保證作業(yè)人員的屏蔽服效率高于42.52dB，同時盡量采用沿軟梯攀爬法進入等電位組合間隙，這樣才能最大限度地保證作業(yè)人員的人身安全。