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1、高海拔緊湊型500kv帶電作業(yè)試驗(yàn)研究摘要:在對(duì)云南電網(wǎng)緊湊型500kv交流超高壓輸電線路過電壓計(jì)算分析的基礎(chǔ)上,通過試驗(yàn)確定了過電壓水平最高的情況下,帶電作業(yè)最小組合間隙及絕緣工具的最小有效絕緣長(zhǎng)度。研究結(jié)果可為帶電作業(yè)提供技術(shù)依據(jù)。關(guān)鍵詞:緊湊型;500kv輸電線路;帶電作業(yè);組合間隙;絕緣工具0 引言2011年8月云南電網(wǎng)公司帶電作業(yè)中心針對(duì)云南電網(wǎng)現(xiàn)有高海拔(2800m及以下)緊湊型500kv線路的塔型、導(dǎo)線布置、絕緣子串組裝型式等內(nèi)容,結(jié)合帶電作業(yè)特點(diǎn),在南方電網(wǎng)公司昆明特高壓基地的戶外試驗(yàn)場(chǎng)(海拔高度2100m),通過真型塔試驗(yàn),對(duì)帶電作業(yè)過程中的操作過電壓、安全距離和絕緣工具進(jìn)行
2、試驗(yàn)研究。研究結(jié)果為補(bǔ)充完善現(xiàn)有帶電作業(yè)規(guī)程、導(dǎo)則提供技術(shù)支持,解決安全開展帶電作業(yè)工作中存在的重大技術(shù)問題。 1 操作過電壓計(jì)算線路上過電壓水平及其概率密度是確定帶電作業(yè)最小安全距離的決定因素。按帶電作業(yè)安全工作規(guī)程規(guī)定,在中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)中應(yīng)停用重合閘,所以帶電作業(yè)時(shí)不考慮合閘空載線路及單相重合閘過電壓6??赡苡龅降倪^電壓有:作業(yè)中的線路突然接地引起的單相接地故障過電壓和單相故障清除過電壓。由于緊湊型線路相間距離較近,發(fā)生兩相短路不接地故障的可能性是存在的,在確定帶電作業(yè)安全距離時(shí)應(yīng)予以考慮2。根據(jù)云南電網(wǎng)公司規(guī)劃室提供的資料,將各條500kv緊湊型輸電線路分別用一個(gè)典型的雙電源輸電系統(tǒng)
3、的等效電路建模,通過pscad/emtdc仿真計(jì)算,得到每條線路的相-地、相-相最大過電壓值。取所有線路中過電壓最高值作為后續(xù)計(jì)算危險(xiǎn)率的依據(jù)。因此,最大操作過電壓值為相地1.93p.u.和相間2.476p.u.。2帶電作業(yè)安全性校核計(jì)算帶電作業(yè)的安全指標(biāo)通常是以絕緣損壞危險(xiǎn)率檢驗(yàn),國(guó)內(nèi)通行的方法是:首先進(jìn)行真型塔試驗(yàn),然后根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算出危險(xiǎn)率5。目前公認(rèn)可以接受的危險(xiǎn)率水平為小于110-5。假設(shè)系統(tǒng)操作過電壓的概率分布和空氣間隙擊穿的概率分布都服從正態(tài)分布,則帶電作業(yè)的危險(xiǎn)率可由式1計(jì)算得到: 其中:為操作過電壓幅值的概率密度函數(shù)。為空氣間隙在幅值為的操作過電壓下?lián)舸┑母怕史植己瘮?shù)。分別
4、為: 其中:操作過電壓平均值(kv) 操作過電壓的標(biāo)準(zhǔn)偏差(kv) 空氣間隙50%放電電壓(kv) 空氣間隙放電電壓的標(biāo)準(zhǔn)偏差(kv)可由下式計(jì)算: 為統(tǒng)計(jì)過電壓,為最大過電壓。為過電壓的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差,。根據(jù)上述數(shù)學(xué)模型,在對(duì)需計(jì)算線路帶電作業(yè)時(shí)最大操作過電壓計(jì)算研究計(jì)算基礎(chǔ)上,采用統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法并編制數(shù)值積分計(jì)算程序,對(duì)各個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的危險(xiǎn)率進(jìn)行計(jì)算。3絕緣工具有效絕緣長(zhǎng)度的確定絕緣操作桿是用于短時(shí)間對(duì)帶電設(shè)備進(jìn)行操作的絕緣工具。主要分為以下三類:(1)接口式絕緣操作桿,分節(jié)處采用螺旋接口,最長(zhǎng)可做到10米,可分節(jié)裝袋攜帶方便。(2)伸縮式高壓令克棒,3節(jié)伸縮設(shè)計(jì),一般最長(zhǎng)做到6米,重量輕,體積
5、小,易攜帶,使用方便。(3)游刃式高壓令克棒,接口處采用游刃設(shè)計(jì),旋緊后不會(huì)倒轉(zhuǎn)。本次試驗(yàn)采用的是普通絕緣棒,長(zhǎng)度為5.8m,直徑為36mm。沖擊試驗(yàn)布置按照電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)dl/t976-2005帶電作業(yè)工具、裝置和設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程中規(guī)定,絕緣操作桿上端懸掛在模擬導(dǎo)線中央,該模擬導(dǎo)線為直徑38mm、長(zhǎng)度2.0m的單導(dǎo)線,模擬導(dǎo)線兩端設(shè)置均壓球,直徑為200mm。為確定絕緣工具的有效絕緣長(zhǎng)度及作業(yè)方式的安全性,改變絕緣操作桿的有效絕緣長(zhǎng)度(2.4m5.4m),通過試驗(yàn)求取其操作沖擊50%放電電壓。隨絕緣操作工具有效長(zhǎng)度的變化曲線如圖1所示。圖1 絕緣操作桿放電特性根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)于實(shí)際高海拔條件
6、(2100m)下絕緣操作桿的標(biāo)準(zhǔn)操作50%放電電壓,可以用公式表示為: u50%=426.26d+19.481 (0d5.4) 式中,u50%為絕緣操作桿標(biāo)準(zhǔn)操作50%放電電壓,kv;d為絕緣操作桿長(zhǎng)度,m。當(dāng)系統(tǒng)最高工作電壓為550kv,最大過電壓為1.93p.u.時(shí),根據(jù)操作沖擊試驗(yàn)數(shù)據(jù),由滿足放電危險(xiǎn)率的絕緣距離補(bǔ)償0.5m的安全裕度,計(jì)算得到的絕緣桿最小有效絕緣距離如表1所示。表1 最小有效絕緣長(zhǎng)度最大過電壓/p.u.u50/kv絕緣距離/m危險(xiǎn)率最小有效絕緣距離/m1.9323275.46.3985e-275.91.9318104.22.6419e-194.71.9314613.33
7、.5847e-133.81.9310532.46.9512e-62.9當(dāng)線路最大過電壓為1.93p.u.時(shí),計(jì)算求得滿足放電危險(xiǎn)率的最小絕緣長(zhǎng)度為2.4m。考慮0.5m的安全裕度后,操作桿的最小有效絕緣長(zhǎng)度可定為2.9m。4組合間隙安全距離的確定為給高海拔500kv緊湊型輸電線路耐張塔的帶電作業(yè)提供依據(jù),分別對(duì)23片27片串長(zhǎng)的耐張玻璃絕緣子串進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊電壓下模擬人進(jìn)入耐張串的放電試驗(yàn)。耐張絕緣子的串型及布置參照實(shí)際工程設(shè)計(jì)采用的設(shè)計(jì)圖紙加工制作。懸掛導(dǎo)線的絕緣子及金具均按照500kv緊湊型輸電工程要求配置。試驗(yàn)布置為:耐張玻璃絕緣子串一端為接地端,通過連接金具直接固定在昆明特高壓實(shí)驗(yàn)
8、室戶外試驗(yàn)場(chǎng)的門型塔一側(cè)立柱上,另一端為高壓端,通過連接金具和均壓裝置一起連接在高壓引線上。模擬人身穿屏蔽服以“跨二短三”方式蹲在絕緣子串的不同位置上,如圖2所示。圖中sc為模擬人在等電位時(shí)對(duì)地電位的距離,b為模擬人身寬(取0.6m),s1為人體距塔身距離,s2為人體距模擬導(dǎo)線距離。scs1s2b均壓環(huán)導(dǎo)線圖2 耐張串組合間隙試驗(yàn)布置試驗(yàn)分為兩部分進(jìn)行1:(1)固定sc= s1+ s2不變,改變?nèi)梭w在組合間隙中的位置,進(jìn)行操作沖擊放電試驗(yàn),求取最低放電電壓位置。取sc=4.6m不變,s2/ s1分別為0m/4.6m、0.4m/4.2m、1.0m/3.6m、2.6m/2.0m。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示
9、,相應(yīng)的放電特性曲線見圖3。表2 耐張串組合間隙試驗(yàn)結(jié)果最大過電壓/p.u.s1 /ms2 /mu50/kv危險(xiǎn)率1.934.6016244.1030e-161.934.20.416609.5390e-171.933.61.017661.4368e-181.932.02.617522.4779e-18圖3 模擬人處于不同位置的間隙放電特性當(dāng)模擬人貼緊高壓均壓環(huán)時(shí),整個(gè)組合間隙的50%耐受標(biāo)準(zhǔn)操作波電壓值較其他位置小很多。所以,模擬人在耐張串上帶電作業(yè)的過程中,從桿塔側(cè)進(jìn)入耐張串一直到高壓均壓環(huán)側(cè),最危險(xiǎn)的位置在模擬人處于高壓均壓環(huán)側(cè)。(2)將模擬人吊放在最低放電位置處不變,改變s1,進(jìn)行操作沖
10、擊放電試驗(yàn),求取相應(yīng)的50放電電壓;再根據(jù)其放電曲線,通過危險(xiǎn)率計(jì)算求出最小組合間隙sc值,結(jié)果如表3所示,相應(yīng)的放電特性曲線見圖4。表3 改變s1耐張串組合間隙試驗(yàn)結(jié)果最大過電壓/p.u.相地間隙s1 /mu50/kv危險(xiǎn)率1.933.49512021.9451e-81.933.90012778.5901 e-101.934.27513916.9286 e-121.934.66515401.3066 e-14圖4 耐張串組合間隙放電特性 對(duì)于轉(zhuǎn)角塔和終端塔,帶電作業(yè)是沿耐張絕緣子串和跳線進(jìn)入等電位的3。所以,在耐張串組合間隙放電試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,緊湊型500kv線路帶電作業(yè)組合間隙最小安全距離在
11、相-地安全距離3.1m的基礎(chǔ)上,考慮人體活動(dòng)范圍0.6m,應(yīng)定為3.7m。5最少有效絕緣子串長(zhǎng)的確定由于500kv輸電線路較多,每條線路的標(biāo)準(zhǔn)都不同,絕緣子長(zhǎng)短不同,有的是28片絕緣子,有的是25片絕緣子。這就給帶電作業(yè)的最小安全組合間隙的確定造成一定的影響,增加了帶電作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。帶電作業(yè)規(guī)程規(guī)定:帶電作業(yè)必須在天氣良好的條件下進(jìn)行。因此,確定良好絕緣子片數(shù)決定于絕緣子串的干閃電壓。已進(jìn)行過的試驗(yàn)得出:絕緣子串的干閃電壓基本上取決于它的長(zhǎng)度,與絕緣子型號(hào)的關(guān)系不大4。因此,根據(jù)線路帶電作業(yè)組合間隙最小安全距離(3.7m),可確定絕緣子串良好絕緣子片數(shù)全長(zhǎng)不得少于此長(zhǎng)度。6 結(jié)論 通過沖擊放電試驗(yàn),在計(jì)算出線路最大操作過電壓的基礎(chǔ)上,根據(jù)危險(xiǎn)率分析,可以得到如下結(jié)果:在緊湊型500kv輸電線路上開展帶電作業(yè)時(shí),絕緣操作桿的最小有效絕緣長(zhǎng)度不得小于2.9m;沿耐張串進(jìn)入塔窗電場(chǎng)時(shí),邊相最小組合間隙為3.7m。參考文獻(xiàn)1 胡毅,王力農(nóng),等1000kv級(jí)交流輸電線路帶電作業(yè)的試驗(yàn)研究電網(wǎng)技術(shù),2007,31(6):8-132 王力農(nóng),胡毅,,等500kv高海拔緊湊型線路帶電作業(yè)研究高
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