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高海拔地區(qū)500kv帶電作業(yè)可行性分析
根據(jù)《l399-91電氣工程安全運(yùn)行規(guī)則》(電力線路部分)的規(guī)定(以下簡稱安規(guī)),當(dāng)超過1000米高度的500kv線的電氣工作時,人體和帶電體之間的最小安全距離是等電位電工與相鄰相線之間的最小安全距離,以及等電位電氣工程、接地體和帶電體的最小組合間隙分別為3.6m。3.0m,4.0m。在云南高海拔地區(qū)按海拔高度進(jìn)行修正后,以上3個安全距離的值見表1。緊湊型塔型的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)線布置緊湊,塔頭間隙和相間距離較常規(guī)線路小。以500kV博墨線為例,在海拔1000~2000m,2000~2500m和2500~3000m時,對應(yīng)塔型的相地間隙分別為4.1m、4.2m和4.3m,考慮人體活動范圍0.5m后,相地有效間隙分別為3.6m、3.7m和3.8m,當(dāng)海拔高度超過1000m時,相地有效間隙均小于人身與帶電體的最小安全距離,不滿足安規(guī)的規(guī)定。因此,在高海拔地區(qū)500kV緊湊型線路帶電作業(yè)是否可行是個問題。150塔窗幾何尺寸及導(dǎo)線布置500kV博墨線為云南德宏水電的送出線路,全線采用緊湊型塔型架設(shè)。設(shè)計單位根據(jù)線路所處海拔設(shè)計了多種塔型,其中直線塔共有10種,分別為CZ11—CZ14、CZK11、CZ21—CZ25,每種塔型的塔窗幾何尺寸及電氣參數(shù)都不相同,但三相導(dǎo)線都采用等邊倒三角形布置;在海拔高度1000~2000m和2000~2500m時,相間幾何中心距離分別為7.2m和7.6m,每相導(dǎo)線由6根次導(dǎo)線按等六邊形分裂布置,相鄰次導(dǎo)線間距為375mm,分裂導(dǎo)線同心圓直徑為750mm;每相導(dǎo)線用兩串絕緣子V形懸掛(上相、下相絕緣子組裝圖如圖1、圖2所示),在大檔距時,下相導(dǎo)線加掛中間垂直絕緣子串。2帶電作業(yè)操作電壓1991年國家頒布安規(guī)時,以最大操作過電壓標(biāo)幺值2.5來確定帶電作業(yè)時的安全距離,如此高的過電壓往往發(fā)生在合空載線路或單相接地自動重合閘過程中。由于帶電作業(yè)時線路已經(jīng)處在帶電工況下,不存在合空載線路的問題,且自動重合閘在帶電作業(yè)期間必須退出,實際工作中上述兩種工況是不存在的。因此,帶電作業(yè)時操作過電壓水平主要由線路單相接地故障、相間短路故障過電壓來確定。博墨線的線路長度、系統(tǒng)參數(shù)等如表2所示。經(jīng)過EMTP仿真計算,500kV博墨線相地最大過電壓標(biāo)幺值為1.99。根據(jù)GB/T19185—2008《交流線路帶電作業(yè)安全距離計算方法》,計算出海拔2000m和2500m時相地最小電氣安全距離分別為3.5m和3.7m,小于或等于緊湊型直線塔的相地有效間隙,即緊湊型直線塔帶電作業(yè)時,地電位電工與帶電體的安全距離、等電位電工與塔身的安全距離都滿足要求,因此高海拔地區(qū)開展500kV緊湊型線路直線塔的帶電作業(yè)是可行的。3硬梯進(jìn)入強(qiáng)電場的風(fēng)險目前國內(nèi)已開展的500kV緊湊型直線塔的帶電作業(yè),等電位電工進(jìn)入上相、下相導(dǎo)線多采用絕緣硬梯從塔窗內(nèi)中間通道進(jìn)入。由于緊湊型塔型的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)線布置非常緊湊,從塔窗內(nèi)進(jìn)入強(qiáng)電場的過程存在一定的風(fēng)險,尤其是在高海拔地區(qū),受海拔高度、氣象環(huán)境、地形等因素的影響,此方式進(jìn)入強(qiáng)電場的危險性較大。對此,本文根據(jù)緊湊型塔型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),提出了高海拔地區(qū)進(jìn)入上相、下相導(dǎo)線的新方式。3.1塔上電塔下等電位電阻對地面工程運(yùn)動的配合等電位電工爬至梯頂和進(jìn)入上相導(dǎo)線的方式分別如圖3、圖4所示。1)塔上電工將絕緣抱桿(抱桿高1.5m)固定在橫擔(dān)上;2)塔上電工將絕緣吊繩穿過抱桿上的絕緣滑車后,一端拴在絕緣硬梯上,另一端放至塔下并繞在塔下的人工絞磨上;3)塔上電工將絕緣硬梯(硬梯長5m)的另一端通過轉(zhuǎn)軸固定在橫擔(dān)的下平面上;4)地面電工通過人工絞磨收緊絕緣吊繩,使絕緣硬梯與鉛垂方向成45°角;5)等電位電工拴好人身保險繩,沿絕緣硬梯爬至梯頂后系好安全帶,并蹲在絕緣硬梯上;6)塔上電工與地面電工配合,通過人工絞磨放松絕緣吊繩,使絕緣硬梯繞轉(zhuǎn)軸向下旋轉(zhuǎn)、等電位電工慢慢接近上相導(dǎo)線;7)當(dāng)?shù)入娢浑姽は陆档脚c上相導(dǎo)線的距離約0.4m時,地面電工停止放松絕緣吊繩;8)得到工作負(fù)責(zé)人的許可后,等電位電工迅速抓住上相導(dǎo)線,完成電位轉(zhuǎn)移;9)等電位電工彎腰沿六分裂導(dǎo)線走至絕緣子串附近進(jìn)行絕緣子串更換工作;10)等電位電工退出強(qiáng)電場的過程與以上步驟相反。3.2塔上染層過濾儀下相導(dǎo)線進(jìn)入方式如圖5、圖6所示。1)塔上電工在離橫擔(dān)下平面中間位置安裝一個絕緣滑車;2)塔上電工將絕緣吊繩穿過橫擔(dān)上的絕緣滑車后,一端拴在絕緣硬梯上,另一端放至塔下并繞在塔下的人工絞磨上;3)塔上電工將絕緣硬梯(硬梯長5m)的另一端通過轉(zhuǎn)軸固定在瓶口的水平材上;4)地面電工通過人工絞磨收緊絕緣吊繩,使絕緣硬梯繞轉(zhuǎn)軸升起后與鉛垂方向成45°;5)等電位電工拴好人身保險繩(人身保險繩上端拴在塔身上),沿絕緣硬梯下到梯底后系好安全帶,并蹲在絕緣硬梯上;6)塔上電工與地面電工配合,通過人工絞磨收緊絕緣吊繩,使絕緣硬梯繞固定在瓶口水平材上的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)、等電位電工慢慢接近下相導(dǎo)線;7)當(dāng)?shù)入娢浑姽ど仙脚c下相導(dǎo)線的距離約0.4m時,地面電工停止收緊絕緣吊繩;8)得到工作負(fù)責(zé)人的許可后,等電位電工迅速抓住下相導(dǎo)線,完成電位轉(zhuǎn)移;9)等電位電工彎腰沿六分裂導(dǎo)線走至絕緣子串附近進(jìn)行絕緣子串更換工作;10)等電位電工退出強(qiáng)電場的過程與以上步驟相反。3.3職業(yè)分析3.3.1等電位壓電掛點(diǎn)由于等電位電工的人身保險繩系在絕緣硬梯的頂部或塔身瓶口處,即人身保險繩的掛點(diǎn)要高于等電位電工,在等電位電工沿絕緣硬梯爬至梯頂或下至梯底過程中如果不小心發(fā)生高空跌落,將會受到人身保險繩的保護(hù),等電位電工爬至梯頂或下至梯底的過程是安全的。3.3.2安全系統(tǒng)在緣間當(dāng)塔上電工與地面電工配合放松(收緊)絕緣吊繩,使絕緣硬梯繞轉(zhuǎn)軸下降(上升),將等電位電工送至導(dǎo)線附近的過程中,由于等電位電工不需移動位置且安全帶系在絕緣硬梯上,不會發(fā)生高空墜落。由于絕緣硬梯是通過兩個轉(zhuǎn)軸固定在橫擔(dān)上,在吊繩拉力的作用下絕緣硬梯只能繞轉(zhuǎn)軸做圓周運(yùn)動,當(dāng)?shù)入娢浑姽づ乐撂蓓敗⑾轮撂莸谆蜻M(jìn)入上下相導(dǎo)線的過程中,絕緣硬梯不會發(fā)生左、右傾斜,確保等電位電工在移動過程中保持平衡。3.3.3部分蓄電池進(jìn)入強(qiáng)電場安全由于絕緣硬梯長度為5m,確保了等電位電工進(jìn)入強(qiáng)電場過程中對塔身和對導(dǎo)線的組合間隙始終大于安規(guī)中規(guī)定的最小組合間隙,因此采用此方式進(jìn)入強(qiáng)電場是安全可行的。3.3.4緣檢工器具的加工等電位電工進(jìn)入強(qiáng)電場的作業(yè)過程較為簡單,所需的工器具較少,主要為絕緣硬梯(含轉(zhuǎn)軸)一把、絕緣滑車一個、絕緣吊繩一根、絕緣抱桿一根,其中絕緣滑車、絕緣吊繩為常規(guī)工器具,絕緣硬梯(含轉(zhuǎn)軸)和絕緣抱桿需向廠家定做,但制作工藝簡單、所需成本低。3.3.5承力工器具的選擇在轉(zhuǎn)移絕緣子串的荷載時選用直吊法,即在導(dǎo)線上方采用承力工具直接轉(zhuǎn)移導(dǎo)線的垂直荷載,所需的主要工器具有絲桿、橫擔(dān)固定器、絕緣拉板、六分裂吊線鉤等,如圖7所示。當(dāng)更換下相絕緣子串時需增加絕緣拉板的長度。4等電位工抗混疊段運(yùn)行風(fēng)險仿真本文以500kV博墨線為例,研究高海拔地區(qū)500kV緊湊型線路帶電作業(yè)是否可行的問題。由于500kV緊湊型塔型的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)線布置緊湊,大大壓縮了塔頭間隙和相間距離,其帶電作業(yè)的安全距離不能簡單地套用DL409—1991的結(jié)果,需根據(jù)實際線路的長度、系統(tǒng)參數(shù)等,使用EMTP仿真軟件對操作過電壓進(jìn)行仿真計算,確定帶電作業(yè)時的最小安全距離。在進(jìn)行可行性分析時,雖然已考慮0.5m的人體活動范圍,但等電位工進(jìn)入工作狀態(tài)后,手腳不得出現(xiàn)大幅度擺動,尤其是等電位工的頭部與橫擔(dān)或上相導(dǎo)線構(gòu)成的間隙危險率最高,應(yīng)特別注意控制人體占位,作業(yè)過程中等電位工的頭部不得超過均壓環(huán)。在高海拔地區(qū),受海拔高度、氣象環(huán)境、地形等因素的影響,等電位電工采用絕緣硬梯從塔窗內(nèi)中間通道進(jìn)入上相、下相導(dǎo)線的危險性
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