220kV紧凑型线路带电作业的研究与工具开发

北极星电力网技术频道作者:佚名 2008/5/7 17:50:30

关键词: 220KV 带电作业带电

郝旭东1，朱芸1，李雪彦2，王武装2，邢继国2，

（1．华北电力科学研究院有限责任公司，北京100045；2．廊坊供电公司，河北省廊坊市065000）

内容简介：本文对我国第一条220kV紧凑型高压架空输电线路带电作业进行了研究，计算了其过电压和安全距离，使在此线路上带电作业工作成为可能。根据其过电压情况以及安全距离，设计了在该线路上进行带电作业形式，设计开发出相应的带电作业工具。并在实际线路上成功的进行了带电作业操作。

关键词：紧凑型线路；过电压；安全距离；带电作业；工具

TheDevelopmentofliveworkingon220kVcompacttransmissionline

Haoxudong1,Zhuyun1，Lixueyan2,wangwuzhuang2,xingjiguo2

(1．NorthchinaElectricPowerResearchInstitute,Beijing10045,China；2．LangfangPowerSupplyCompany,Langfang,Hebei065000,China)

Abstract:Thepaperdiscussedliveworkingonthefirst220kVcompactoverheadtransmissionlineinourcountry,calculatingtheovervoltageandsafedistance,whichmadetheliveworkingonthislinepossible.

Key:compactline,overvoltage,safedistance,liveworking

一．背景

随着电网建设需要，为适应土地资源的合理利用与环境保护，我国开始对紧凑型架空输电线路的进行开发和应用。1994年3月，我国第一条220kV“北京安定-河北廊坊大屯”（以下简称安屯II回）的紧凑型高压架空输电线路建成投产。十年余来该线路高效稳定的运行说明了紧凑型线路在输送电能、节约空间、降低损耗、抗拒异常等方面的突出特点，并得到了专家们的进一步肯定，在此基础上，相继又开发了500kV紧凑型超高压架空输电线路，继而有沙昌等500kV紧凑型超高压输电线路建成投产。近几年，全国相继建设了多条紧凑型高压输电线路，然而新技术新设备的开发与应用，给运行维护检修工作提出了新的课题。尤其是其间隙小，常规带电作业无法进行。

安屯II回220kV紧凑型线路全长23.596km，投运后由北京和廊坊两家供电公司共管，其中廊坊境内所辖长度为14.56公里，铁塔43基，导线为四分裂LGJX-150/20型。该线路为全国第一条紧凑型试验线路，同时也是廊坊区域供电网的生命线。此线路至今已安全投运11年，为廊坊地区供电做出了极大的贡献。但由于此线路运行时间已比较长，部分设备已老化，近两年该线路上的合成绝缘子已有出现问题，需要更换。但这条线路是廊坊地区重要的电源线，停电非常困难，由于此线路是国内第一条紧凑型线路，其组合间隙比常规线路小很多，而且不能满足《电业安全工作规程》中带电作业的要求。所以要对此线路进行带电作业工作，则必须重新根据其特点进行考虑和研究。

二．线路形式和间隙

此线路的直线塔主要有两种，一是三相导线垂直排列；一是三相导线成倒三角排列，见下图。其相对地最小间隙为1.75m，相间最小间隙为2.44m。耐张塔间隙与此相近，只是结构不同。

三．问题提出

根据《电业安全工作规程》要求，220kV带电作业的相对地最小安全距离为1.8m，可此塔相对地最小间隙才为1.75m，安全距离就更不够了。但是由于现在电力网络不断增大，各种限制过电压的手段和设备增加，此线路又相对较短，在此线路上的过电压水平可能被限制的较低，因而有可能在此线路上进行带电作业工作，但必须对其过电压及安全距离进行校核计算。

四．过电压计算

要在该线路上进行带电作业，需要根据该线路的实际操作过电压水平确定带电作业最小安全距离。因此根据带电作业的操作规程和带电作业操作过程中实际出现的操作过电压水平，确定在安屯II回紧凑型220kV线路进行带电作业时的最小安全距离。

1．系统运行方式及等值

根据交流线路带电作业规程，确定系统运行方式为安屯I、II回线同时运行。系统简化等值由华北电力科学研究院系统所提供，如图1所示，计算中所用220kV安屯II回线的线路等值参数如表1所示。

表1线路参数

线路名称	线路长度(km)	R1(Ω/km)	X1(Ω/km)	B1/2(1/Ωkm)
安屯II回线	23.6	0.05303	0.1778	6.3240
R0(Ω/km)	X0(Ω/km)	B0/2(1/Ωkm)
0.3026	1.1976	2.1397

图1系统简化等值图

根据母线电压和线路潮流，线路等值电势和母线电压见表2，等值阻抗参数见表3。

表2等值电势、母线电压

节点	母线电压	等值电势
有效值kV	角度º	有效值kV	角度º
安定	224.4	9.3	225.6	9.9
大屯	222.8	8.7	202.8	-16.4

表3等值阻抗参数

正序参数 (Ω)	安定	大屯
R1	X1	R1	X1
安定	0.1270	2.7508
大屯	0.0000	7.4642	0.1000	92.2576
零序参数 (Ω)	安定	大屯
R0	X0	R0	X0
安定	0.00	3.9569
大屯	0.00	26.0056	0.0000	89.7713

2．操作过电压计算

根据带电作业操作规程：进行带电作业的线路上退出重合闸装置。如发生接地故障，线路两侧开关三相分闸，由于开关分闸均是在过零点熄弧，因此可不考虑进行统计计算。这里考虑六种分闸情况：

1）在安定侧发生单相接地故障，安定侧开关跳开；

2）在安定侧发生单相接地故障，大屯侧开关跳开；

3）在安屯II回线中点发生单相接地故障，安定侧开关跳开；

4）在安屯II回线中点发生单相接地故障，大屯侧开关跳开；

5）在大屯侧发生单相接地故障，安定侧开关跳开；

6）在大屯侧发生单相接地故障，大屯侧开关跳开。

计算结果见表4。

表4不同工况下分闸操作过电压

工况		安定侧	大屯侧
安定侧发生单相接地故障，安定侧开关跳开	相－地	272.2	223.7
相－相	349.2	341.3
安定侧发生单相接地故障，大屯侧开关跳开	相－地	188.3	191.2
相－相	330.2	332.3
安屯II回线中点发生单相接地故障，安定侧开关跳开	相－地	262.4	226.5
相－相	343.3	340.8
安屯II回线中点发生单相接地故障，大屯侧开关跳开	相－地	191.5	248.0
相－相	323.2	323.8
大屯侧发生单相接地故障，安定侧开关跳开	相－地	259.7	246.6
相－相	351.7	347.2
大屯侧发生单相接地故障，大屯侧开关跳开	相－地	189.54	261.68
相－相	322.66	326.01

由表4可知，在安定侧发生单相接地故障，安定侧开关跳开时，安定侧出现最大统计过电压，其中相对地的U2％为272.2kV，相间的U2％为349.2kV。

五．带电作业最小安全距离确定

根据GB/T19185-2003《交流线路带电作业安全距离计算方法》和对安屯II回线路进行的操作过电压仿真计算可确定其带电作业最小安全距离。

安屯II回线相对地U2％为272.2kV，相间U2％为349.2kV，则绝缘间隙的统计耐受电压U90为

则最小电气安全距离为

其中综合系数，若取标准偏差系数，间隙系数，海拔修正系数(海拔高度为100米，U90％在200～399kV时的海拔修正系数)，则相对地最小电气安全距离为0.613米，相间最小电气安全距离为0.816米；若取标准偏差系数，间隙系数，海拔修正系数(海拔高度为100米，U90％在200～399kV时的海拔修正系数)，则相对地最小电气安全距离为0.754米，相间最小电气安全距离为1.012米。对于安屯II回220kV紧凑型输电线路，间隙系数时，相对地最小电气安全距离Dmin为0.754~0.613米；相间最小电气安全距离Dmin为1.102~0.816米。

则最小安全作业距离为

其中为人员活动范围，，一般取0.5m。

则最小安全作业距离为

相－地D＝1.254---1.113m

相－相D＝1.602---1.316m

六．带电作业方式确定

该线路直线塔相对地最小间隙距离仅为1.75m，而操作时必须要留有一定的欲度，安全距离就更不能满足。由于目前系统较大，此条线路又比较短，所以此条线路上的过电压比较水平低，通过针对此线路具体情况进行的过电压及带电作业最小安全距离计算后，最小相间安全距离为1.602m，最小相对地安全距离为1.254m；故此线路可以安全的进行带电作业，今后如此类线路过电压水平相当，就可以进行带电作业。根据此塔型地电位带电作业工作较为更安全，暂不使用进行等电位带电作业。为此需要根据紧凑型特点，特殊设计带电作业工具及作业方法。

七．针对实际真型塔型进行工具设计

1．该线路的直线塔主要有两种：一种塔型是三相导线垂直排列，上相导线为倒梯形四分裂，中相导线为正方形四分裂，下相导线为正梯形四分裂（见图一）；另一种塔型是三相导线成倒三角排列，导线均呈正方形四分裂（见图二）；其相对地最小间隙为1.75m，相间最小间隙为2.44m。

图一图二

2．耐张塔有两种：一种塔型是三相导线垂直排列（图三），相导线分裂形式与图一相同；另一种塔型是三相导线成倒三角排列（图四），导线均呈正方形四分裂。

图三图四

根据这几种塔型进行带电作业工具设计。

八．工具型式

经过对此线路的四种塔型结构进行分析，确定了五种工具形式。

1．更换耐张塔梯形分裂导线单支绝缘子工具

2．更换耐张塔正方形分裂导线单支绝缘子工具

3．更换垂直排列直线塔单支绝缘子工具

4．更换倒三角排列直线塔边相单支绝缘子工具

5．更换倒三角排列直线杆塔中相单支绝缘子工具

九．各种塔型带电作业工具设计与技术创新点

1．更换耐张塔梯形分裂导线单支绝缘子工具

1）主要组成：包括旋转翼地端联板卡、两根绝缘拉杆、两个前插卡、辅助工具等

2）技术创新点：在不改动设备的情况下，针对此线路耐张杆塔梯形分裂的特点，将地端联板卡设计成固定翼加旋转翼的型式。就是将固定翼固定在地端联板上，而旋转翼能够根据绝缘子前联板的梯形角度任意调节自身角度，并有锁定螺栓加以固定。直式前插卡是根据带电端联板结构设计，与联板的接触面铲出自然斜坡，操作时直接沿联板平面插入即可（图五、图六）。

图五图六

2．更换耐张塔正方形分裂导线单支绝缘子工具

1）主要组成：包括旋转翼地端联板卡、两根绝缘拉杆、两个弯式前插卡、辅助工具

2）技术创新点：在不改动设备的情况下，针对此线路耐张杆塔梯形分裂的特点，将地端联板卡设计成固定翼加旋转翼的型式。就是将固定翼固定在地端联板上，而旋转翼能够根据绝缘子前联板的梯形角度任意调节自身角度，并有锁定螺栓加以固定。由于带电端联板小，而绝缘子又有均压环，这样无法连接绝缘拉杆。弯式前插卡就是根据带电端联板结构设计，弯式前插卡扩大了带电端联板的空间尺寸，使绝缘拉杆躲开绝缘子均压环，与后端旋转翼地端联板卡连接。并且与联板的接触面鲎匀恍逼拢僮魇敝苯友亓迤矫娌迦爰纯桑ㄍ计摺⑼及耍?/P>

图七图八

3．更换垂直排列直线塔单支绝缘子工具

1）主要组成：包括翼形双拉杆地端卡、两根绝缘拉杆、翼形双拉杆带电端卡、辅助工具等；

2）技术创新点：在不改动设备的情况下，针对此线路垂直排列直线杆塔的特点，参考常规耐张杆塔翼型卡的设计思路，设计成翼形双拉杆卡具。地端卡扣在绝缘子地端延长环上，带电端卡扣在绝缘子与带电端联板连接处（图九、图十）。

图九图十

4．更换倒三角排列直线塔边相单支绝缘子工具

1）主要组成：包括双拉杆横担卡、两根绝缘拉杆、两副四分裂导线提钩、辅助工具等；

2）技术创新点：在不改动设备的情况下，针对此线路倒三角排列直线杆塔边相的特点，将地端卡设计成双拉杆横担卡具，并有防脱固定装置（图十一、图十二）。

图十一图十二

5．更换倒三角排列直线杆塔中相单支绝缘子工具

1）主要组成：包括双拉杆横担卡、两根（四节）绝缘拉杆、两副四分裂导线提钩、辅助工具等；

2）技术创新点：在不改动设备的情况下，针对此线路倒三角排列直线杆塔边相的特点，将地端卡设计成双拉杆横担卡具，并有防脱固定装置（图十三、图十四）。

图十三图十四

十．根据工具形式以及线路特点制定操作规程

根据工具特殊形式和紧凑型线路结构特点，制定出了完整的现场操作规程、操作细则以及标准化作业指导书，针对现场操作规程组织了有关部门的专家进行了审定，专门培训作业人员，并在实际现场进行操作演练。

十一．现场试用

于2005年8月、11月在实际线路上进行作业操作，应用效果非常好，达到了设计要求。

十二．结论

2005年12月27日在河北廊坊通过了华北电网有限公司的科技评审。专家们一致认为：该项目具有自主知识产权，填补了国内220kV紧凑型线路带电工作的空白。专用工具和作业导则的整体技术达到国际领先水平。该项目已在生产实践中试用近半年，使用效果良好，通过科技评审。建议进一步深入研究紧凑型线路带电工作，加快成果转化推广其使用范围，以进一步满足此领域生产工作需要。此项目获华北电网有限公司2005年度科技一等奖，国家电网公司2006年科技一等奖。

郝旭东（1961－）男，高级工程师，长期从事输电线路外绝缘及带电作业工作。

来源：中国带电作业网

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