220 kV輸電線路垂直吊籃等電位作業(yè)方法分析

李瑞剛，凌志剛，溫衛(wèi)東，李 彭

（薛家灣供電局，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

0 引言

輸電線路帶電作業(yè)是指在線路不停電狀態(tài)下對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修消缺，在不影響線路的正常運(yùn)行前提下，提高了供電可靠性。由于條件限制，輸電線路大多導(dǎo)線側(cè)的檢修通常需進(jìn)入電場(chǎng)進(jìn)行處理，而等電位作業(yè)為高壓輸電線路帶電檢修常用的進(jìn)入電場(chǎng)方式[1-2]，是目前35 kV及以上輸電線路帶電作業(yè)中工效最高的檢修方法，而如何在保證人員及設(shè)備安全的前提下進(jìn)入電場(chǎng)進(jìn)行等電位檢修作業(yè)是帶電作業(yè)中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)[3]。在等電位作業(yè)過(guò)程中需面對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)較多，對(duì)作業(yè)人員體力、技能及各項(xiàng)措施的要求較高，因此需對(duì)進(jìn)入電場(chǎng)的各環(huán)節(jié)、各因素進(jìn)行分析研究。近年來(lái)，學(xué)者們對(duì)帶電作業(yè)及進(jìn)入電場(chǎng)的方法進(jìn)行了大量研究。文獻(xiàn)[4]對(duì)500 kV緊湊型同塔雙回輸電線路進(jìn)入等電位方法進(jìn)行了研究，提出了針對(duì)500 kV緊湊型同塔雙回輸電線路幾種可行的進(jìn)電場(chǎng)方案。文獻(xiàn)[5]對(duì)220 kV窄基塔帶電作業(yè)方法及工具進(jìn)行了改進(jìn)研究，提出了針對(duì)該類型鐵塔下不同缺陷的檢修方法，而目前針對(duì)220 kV輸電線路進(jìn)入等電位新方法的研究較少。

近年來(lái)，新建220 kV輸電線路因地形地貌等因素，設(shè)計(jì)的塔頭尺寸及窗口間隙較傳統(tǒng)桿塔顯著增大，采用吊籃法進(jìn)入電場(chǎng)在部分桿塔理論上同樣適用。本文根據(jù)220 kV輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析了220 kV典型桿塔的窗口間隙[6]，并根據(jù)線路實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)垂直吊籃法實(shí)現(xiàn)等電位的路徑和方法進(jìn)行了分析研究，對(duì)220 kV輸電線路吊籃法進(jìn)入電場(chǎng)的可行性進(jìn)行了理論分析與實(shí)踐驗(yàn)證，為220 kV輸電線路帶電作業(yè)實(shí)現(xiàn)等電位提供了新方法及安全保障。

1 220 kV輸電線路典型桿塔窗口間隙簡(jiǎn)介

1.1 單回直線塔窗口間隙

220 kV典型三角形排列直線塔結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。絕緣子采用16片0.16 m懸式盤型瓷質(zhì)絕緣子或高度大于2.4 m的復(fù)合絕緣子，邊相對(duì)上橫擔(dān)處的距離為2.65 m，對(duì)塔身最小距離為4 m；中相對(duì)上橫擔(dān)距離為2.65 m，對(duì)下橫擔(dān)最大距離為4 m，最小距離為3 m，對(duì)塔身水平距離為3.5 m。

圖1 220 kV典型三角形排列直線塔結(jié)構(gòu)窗口間隙尺寸圖

1.2 雙回直線塔窗口間隙

220 kV典型雙回直線塔結(jié)構(gòu)形式如圖2所示（以六角形排列鐵塔為例）。絕緣子采用16片0.16 m瓷質(zhì)絕緣子，下相對(duì)橫擔(dān)距離為2.65 m，對(duì)塔身距離為3 m；中相對(duì)上橫擔(dān)距離為2.65 m，對(duì)下橫擔(dān)最小距離為3 m，對(duì)塔身距離為3.8 m；上相對(duì)上橫擔(dān)距離為2.65 m，對(duì)下橫擔(dān)距離為2.8 m，對(duì)塔身距離為3 m。

圖2 220 kV典型雙回直線塔結(jié)構(gòu)窗口間隙尺寸圖

1.3 耐張塔窗口間隙

220 kV典型耐張塔結(jié)構(gòu)窗口尺寸如圖3所示。引流線對(duì)橫擔(dān)的距離為2.65 m，內(nèi)角側(cè)引流線對(duì)塔身的距離為3 m，耐張串長(zhǎng)2.65 m，絕緣子采用16片高度為0.16 m的懸式盤型瓷絕緣子。

圖3 220 kV典型耐張塔結(jié)構(gòu)窗口尺寸圖

2 220 kV輸電線路實(shí)現(xiàn)等電位作業(yè)方法分析

傳統(tǒng)220 kV輸電線路塔頭尺寸及窗口間隙小，與330 kV及以上輸配電線路存在較大差異，常規(guī)220 kV等電位的方式主要有“跨二短三”法、絕緣斗臂車法、絕緣梯法等[7-8]，這幾種方法對(duì)人員體力及作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)地形地貌要求較高，部分桿塔上應(yīng)用效果較差。根據(jù)規(guī)程要求，吊籃法一般適用于330 kV及以上輸電線路[9]。

2.1 絕緣梯法

絕緣梯主要有直立式絕緣豎梯、絕緣平梯及絕緣軟梯。

（1）絕緣豎梯在使用前，應(yīng)在地面進(jìn)行組裝豎立，利用絕緣繩作為拉線以保證絕緣梯的充分平衡，等電位作業(yè)人員需從地面沿豎梯向上攀爬直至進(jìn)入電場(chǎng)作業(yè)。該方法僅適用于塔身較低桿塔，一般在220 kV及以上輸電線路應(yīng)用較少。

（2）絕緣平梯在頭部設(shè)置導(dǎo)線掛鉤或絕緣吊拉繩，使用前將尾端固定在桿塔的合適位置，將頭部掛在導(dǎo)線、架空地線上或使用絕緣吊拉繩懸吊控制，絕緣平梯安裝掛接完成后，等電位作業(yè)人員坐在絕緣平梯上緩慢移動(dòng)進(jìn)入電場(chǎng)，該方法省時(shí)、省力，適用于直線塔，在耐張塔上應(yīng)用較少。

（3）絕緣軟梯主要由絕緣管制材料及絕緣繩索組成，使用時(shí)先在橫擔(dān)側(cè)將絕緣軟梯頭部懸掛在導(dǎo)線上，在地面?zhèn)葘⒔^緣軟梯繃緊后，等電位作業(yè)人員沿軟梯從地面攀爬進(jìn)入電場(chǎng)，絕緣軟梯運(yùn)輸方便、操作靈巧、安全可靠，但攀爬過(guò)程需消耗作業(yè)人員大量體力，目前廣泛應(yīng)用于220 kV輸電線路帶電作業(yè)[10-12]。

2.2 絕緣斗臂車法

絕緣斗臂車等電位作業(yè)法主要應(yīng)用在35 kV及以下輸配電線路，而在更高等級(jí)輸電線路上應(yīng)用較少。使用此方法時(shí)，等電位作業(yè)人員乘坐在工作斗內(nèi)，斗臂車駕駛員通過(guò)調(diào)節(jié)絕緣臂將工作斗與等電位作業(yè)人員從地電位轉(zhuǎn)移進(jìn)入等電位。絕緣斗臂車車體較大，使用前支腿需可靠牢固支撐，不適用于溝壑丘陵地區(qū)及塔身結(jié)構(gòu)存在問(wèn)題的桿塔。

2.3 “跨二短三”法

按規(guī)程要求，“跨二短三”法一般適用于220 kV及以上電壓等級(jí)輸電線路的耐張絕緣子串[9]。作業(yè)時(shí)等電位作業(yè)人員身體與絕緣子串保持垂直狀態(tài)，腳踩其中一串絕緣子，手扶另一串絕緣子，手腳并用同時(shí)挪動(dòng)，進(jìn)入電場(chǎng)過(guò)程中手腳在絕緣子串上的位置必須保持平行同步，短接的絕緣子不能超過(guò)3片。由于220 kV輸電線路耐張串絕緣子一般為16片，絕緣距離約2.56 m，扣除人體進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的身體寬度0.5 m及組合間隙2.06 m后，不能為作業(yè)人員預(yù)留0.5 m的安全裕度，因此“跨二短三”法等電位操作對(duì)于大多數(shù)220 kV絕緣子串并不適用。

2.4 吊籃法

吊籃由絕緣材質(zhì)制成，一般通過(guò)兩根絕緣吊拉繩與一個(gè)絕緣滑車組來(lái)控制起吊，絕緣吊籃及絕緣吊拉繩均采用絕緣材料制成，絕緣吊籃呈簸箕形狀，進(jìn)入電場(chǎng)過(guò)程中等電位作業(yè)人員盤坐或蹲在吊籃中，絕緣吊拉繩通過(guò)絕緣滑車固定在絕緣子串掛點(diǎn)橫擔(dān)附近，絕緣吊拉繩的長(zhǎng)度須經(jīng)過(guò)正確測(cè)量計(jì)算，以確保作業(yè)人員進(jìn)入等電位位置后頭部不超過(guò)導(dǎo)線側(cè)第一片絕緣子。該作業(yè)方式一般采用從橫擔(dān)側(cè)進(jìn)入電場(chǎng)，進(jìn)入電場(chǎng)人員移動(dòng)軌跡上的多個(gè)組合間隙均須滿足規(guī)程要求，一般適用于330 kV及以上的直線塔等電位作業(yè)。

近年來(lái)，新建220 kV輸電線路設(shè)計(jì)的塔頭尺寸及窗口間隙顯著增大。以下對(duì)垂直吊籃法220 kV等電位作業(yè)的可行性進(jìn)行分析。

3 220 kV垂直吊籃法進(jìn)入電場(chǎng)路徑分析

3.1 耐張塔

3.1.1 懸掛點(diǎn)在橫擔(dān)側(cè)

使用吊籃時(shí)將懸掛點(diǎn)懸掛在橫擔(dān)上，作業(yè)人員在乘坐吊籃垂直進(jìn)入電場(chǎng)的過(guò)程中，其組合間隙由人體與邊相帶電體以及人體與塔身兩部分間隙組成，具體路徑如圖4所示。作業(yè)人員垂直進(jìn)入電場(chǎng)，與塔身的距離為L(zhǎng)2，與帶電體的絕緣距離為L(zhǎng)1，進(jìn)入電場(chǎng)過(guò)程中組合間隙為L(zhǎng)1+L2。由于作業(yè)人員垂直進(jìn)入電場(chǎng)，且人員與塔身距離L2始終大于2.6 m，扣除作業(yè)人員0.5 m的活動(dòng)裕度，其組合間隙始終大于規(guī)程要求的2.1 m[9]，作業(yè)人員可通過(guò)此方法進(jìn)入電場(chǎng)，此種懸掛方式進(jìn)入電場(chǎng)適用于對(duì)耐張塔引流線側(cè)的檢修以及防風(fēng)偏改造。

圖4 懸掛點(diǎn)在橫擔(dān)側(cè)下耐張塔進(jìn)入電場(chǎng)路徑示意圖

3.1.2 懸掛點(diǎn)在導(dǎo)線側(cè)

地電位作業(yè)人員攜帶傳遞繩登塔，地面作業(yè)人員將絕緣操作桿傳至地電位作業(yè)人員，地電位作業(yè)人員利用絕緣操作桿將絕緣滑車掛至導(dǎo)線側(cè)。等電位作業(yè)人員在乘坐吊籃垂直進(jìn)入電場(chǎng)的過(guò)程中，其組合間隙由人體與邊相帶電體及人體與塔身兩部分間隙組成，即L1+L2，具體路徑分析如圖5所示。作業(yè)人員在垂直進(jìn)入電場(chǎng)的過(guò)程中，與塔身始終保持大于3 m的安全距離，組合間隙滿足大于最小組合間隙（2.1 m）的要求。

圖5 懸掛點(diǎn)在導(dǎo)線側(cè)下耐張塔進(jìn)入電場(chǎng)路徑示意圖

3.2 直線塔進(jìn)入電場(chǎng)

3.2.1 單回直線塔

地電位作業(yè)人員攜絕緣傳遞繩登塔至中相正上方，將吊籃掛點(diǎn)安裝至中相導(dǎo)線正上方橫擔(dān)處，等電位作業(yè)人員在中相導(dǎo)線正下方直線塔中擋處乘坐吊籃進(jìn)入電場(chǎng)，進(jìn)入電場(chǎng)路徑如圖6所示。過(guò)程中組合間隙為L(zhǎng)1+L2，去除人體活動(dòng)裕度并結(jié)合窗口間隙計(jì)算可知，組合間隙始終大于2.1 m，滿足等電位作業(yè)條件。

圖6 單回直線塔中相進(jìn)入電場(chǎng)路徑示意圖

單回直線塔邊相進(jìn)入電場(chǎng)路徑如圖7所示，作業(yè)人員進(jìn)入電場(chǎng)過(guò)程中，與塔身保持垂直距離L2，與帶電體距離為L(zhǎng)1，與接地體和帶電體兩部分間隙所組成的間隙為L(zhǎng)1+L2，而L2最小距離為3 m，組合間隙可滿足要求，作業(yè)人員可通過(guò)此方法進(jìn)入電場(chǎng)。

圖7 單回直線塔邊相進(jìn)入電場(chǎng)路徑示意圖

3.2.2 雙回直線塔

下相進(jìn)入電場(chǎng)與單回直線塔邊相進(jìn)入電場(chǎng)類似，具體路徑如圖8所示。等電位作業(yè)人員與塔身保持L2的距離，與下相導(dǎo)線保持L1的距離，組合間隙計(jì)算為L(zhǎng)1+L2，由于下相導(dǎo)線與塔身最小距離為3 m，扣除作業(yè)人員0.5 m活動(dòng)裕度后遠(yuǎn)大于2.1 m，組合間隙滿足要求。

圖8 雙回直線塔下相進(jìn)入電場(chǎng)路徑示意圖

雙回直線塔中相進(jìn)入電場(chǎng)路徑示意圖如圖9所示。作業(yè)人員在進(jìn)入電場(chǎng)過(guò)程中與塔身距離為L(zhǎng)2，與中相帶電體距離為L(zhǎng)1，與下相橫擔(dān)距離為L(zhǎng)3，在此過(guò)程中，L2始終大于L3，因此組合間隙計(jì)算公式為L(zhǎng)1+L3，安全距離考慮為人員及活動(dòng)裕度共計(jì)0.5 m，因此雙回直線塔中相進(jìn)入電場(chǎng)可采用垂直吊籃法。

圖9 雙回直線塔中相進(jìn)入電場(chǎng)路徑示意圖

雙回直線塔上相進(jìn)入電場(chǎng)路徑示意如圖10所示，進(jìn)入電場(chǎng)路徑與中相進(jìn)入電場(chǎng)類似，可見上相進(jìn)入電場(chǎng)適用垂直吊籃法。

圖10 雙回直線塔上相進(jìn)入電場(chǎng)路徑示意圖

基于以上對(duì)不同塔型垂直吊籃法的路徑分析，結(jié)合桿塔塔頭尺寸及窗口間隙，220 kV典型直線塔與耐張塔組合間隙可滿足垂直吊籃法進(jìn)入等電位（已充分為作業(yè)人員預(yù)留活動(dòng)裕度），但在單回直線中相、同塔雙回上相和中相進(jìn)行作業(yè)時(shí)應(yīng)注意不要站立進(jìn)入吊籃，應(yīng)在橫擔(dān)側(cè)蜷縮進(jìn)入吊籃后再進(jìn)行垂直起吊。

4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用

基于以上分析，薛家灣供電局在完善各項(xiàng)安全措施后，在部分帶電桿塔上進(jìn)行了垂直吊籃法進(jìn)入電場(chǎng)的實(shí)際驗(yàn)證（如圖11所示）。結(jié)果表明，在天氣良好以及各項(xiàng)安全措施完善的情況下，等電位作業(yè)人員能夠成功進(jìn)入電場(chǎng)，驗(yàn)證了在220 kV輸電線路采用垂直吊籃法開展等電位作業(yè)的可行性。

圖11 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用圖

5 作業(yè)注意事項(xiàng)

（1）不同地形地貌條件下桿塔類型及窗口間隙不同，本文只對(duì)幾種典型桿塔進(jìn)行了分析，在220 kV輸電線路桿塔上進(jìn)行垂直吊籃法作業(yè)前，須進(jìn)行窗口間隙核驗(yàn)及組合間隙計(jì)算，組合間隙計(jì)算時(shí)需為作業(yè)人員留至少0.5 m的活動(dòng)裕度；

（2）垂直吊籃法進(jìn)入電場(chǎng)過(guò)程中，地面作業(yè)人員應(yīng)將吊籃主吊繩及尾吊繩厘清，避免纏繞，同時(shí)應(yīng)充分利用輔吊繩，確保作業(yè)人員能夠垂直進(jìn)入電場(chǎng)；

（3）禁止在吊籃中放入鉗子、扳手等工器具或材料；

（4）等電位作業(yè)人員應(yīng)盡可能將身體蜷縮在吊籃中；

（5）地面起吊過(guò)程中應(yīng)有完善的防止吊籃主拉繩脫手的后備措施；

（6）在風(fēng)力大于5級(jí)的天氣情況下，應(yīng)避免使用垂直吊籃法進(jìn)入電場(chǎng)。

6 結(jié)語(yǔ)

薛家灣供電局在檢修工作實(shí)踐中，在核驗(yàn)窗口間隙、組合間隙滿足作業(yè)條件的前提下，于部分220 kV桿塔采用垂直吊籃法進(jìn)行了等電位作業(yè)。相較于絕緣平梯、絕緣軟梯等進(jìn)入電場(chǎng)方式，垂直吊籃法減少了檢修時(shí)間和等電位作業(yè)人員的體力消耗，提高了供電可靠性，為其他等電位作業(yè)提供了借鑒，使得輸電線路帶電檢修更加便捷、高效。