高海拔带电作业间隙操作冲击放电特性及放电电压校正

高海拔带电作业间隙操作冲击放电特性及放电电压校正

李馨馨

国网青海电力公司检修公司 810000

摘要 由于高海拔地区空气间隙放电电压明显低于低海拔地区，导致高海拔带电作业所需安全距离增加。为保障高海拔地区带电作业的顺利开展，该文以750kV同塔双回直线塔为研究对象，分别在海拔为2000m、3000m和4300m地区开展了等电位人员—杆塔间隙以及分裂导线—地电位人员间隙的操作冲击放电试验，分析海拔高度和作业人员姿态对间隙放电特性的影响，并基于试验数据分析现有IEC标准中推荐的m参数法在高海拔地区的适用性，结果表明，现有方法不适用于海拔3000m以上地区带电作业间隙的放电电压修正。最后基于试验数据提出一种基于改进m参数的操作冲击放电电压修正方法，可用于海拔3000～4300m地区带电作业间隙操作冲击放电电压的修正，同时给出了海拔2000～4000m地区带电作业最小安全距离参考值。

关键词：带电作业间隙；高海拔；操作冲击；放电电压校正

0引言

带电作业是目前输电线路运维检修中主要采用的方式，可有效地减小停电时间，提高供电可靠性。目前在低海拔地区，输电线路带电作业已普遍开展，但随着我国输变电工程的不断建设，许多已建和在建的输电线路都经过高海拔地区。以青藏联网工程为例，很多线路途经地区的海拔高度都超过3000m，有些线路海拔高度甚至高于5000m。对于高海拔地区的输电线路，随着海拔高度的增加，空气密度下降，使得同等距离下的空气间隙放电电压要明显低于低海拔地区，带电作业安全距离增加。为保证高海拔地区带电作业工作的顺利开展，需要研究高海拔地区空气带电作业间隙放电特性并选用合适的放电电压校正方法，进而确定高海拔地区带电作业所需的最小安全距离。

在海拔高度对电力系统外绝缘放电特性的影响方面，国内外均进行了大量的试验研究。从20世纪60年代开始，国外就对高海拔下的空气间隙放电特性开展了大量试验。美国研究人员认为在高海拔地区空气密度对放电的影响最为明显，海拔修正因数可以用相对空气密度的幂函数表示。意大利A.Pigini等对棒-板、导线-板、导线-塔窗、棒-棒和导线-棒等不同电极在不同海拔高度进行了放电特性试验，提出了基于g参数法放电电压校正方法的雏形。20世纪90年代，国内研究人员开始针对高海拔空气间隙放电特性开展研究。近年来，以中国电科院和重庆大学为代表的研究机构和国内高校开展了诸多试验，研究了高海拔条件下的棒-板、棒-棒等典型空气间隙以及交直流输电线路空气间隙的放电特性，为空气间隙放电电压的海拔修正提供了大量宝贵的数据。目前，放电电压的海拔修正方法主要有IEC60060-1-2010和GB/T16927.1-2011中推荐的g参数法、DL/T620-1997中推荐的气象条件校正方法以及IEC60071-2-1996和GB311.1- 2012中推荐的m参数法。其中g参数法和DL/T620中的方法均要用到试验地点的相对空气密度和绝对湿度等大气参数，不便于在工程中应用。m参数法仅需代入试验地点的海拔高度和m的值，应用起来更加简便，但现有标准中给出的m的参考值是基于2000m以下地区试验数据得到的，在海拔2000m以下地区适用性较好，其在高海拔地区的适用性还有待进一步研究。

为了研究高海拔地区带电作业间隙的放电特性，本文以750kV同塔双回直线塔为研究对象，分别在青海平安（海拔2000m），青海海西（海拔3000m）和西藏羊八井（海拔4300m）等地区开展了等电位人员对杆塔间隙以及分裂导线对地电位人员间隙的操作冲击试验，获取了不同工况下带电作业间隙的放电特性曲线。基于现场试验结果，提出了基于改进m参数的放电电压海拔修正方法，研究结果可为高海拔地区带电作业最小安全距离的确定提供依据和参考。

1高海拔带电作业间隙放电特性试验

为了对比不同海拔高度、间隙结构、间隙长度和人体姿态对间隙放电特性的影响，以750kV同塔双回直线塔作为试验对象，分别在海拔高度为2000m、3000m和4300m地区对不同作业工况下的带电作业间隙进行操作冲击放电试验。其中，2000m试验在青海平安输配电线路实训基地进行；3000m试验在青海海西750kV开关站户外试验场地进行；4300m试验在西藏高海拔试验基地进行。带电作业间隙试验布置。作业人员位于不同位置时构成了不同的带电作业间隙，其中，间隙1为等电位人员对侧面塔身间隙；间隙2为等电位人员对上方横担间隙；间隙3为等电位人员对下方横担间隙；间隙4为分裂导线对横担地电位人员间隙。

试验时在不同海拔高度试验地点均按照750kV同塔双回直线塔塔头实际尺寸制作相同的模拟杆塔。模拟导线采用镀锌铁管制成，导线分裂数为6，分裂间距为0.4m，子导线直径为28mm。模拟人用铝合金按照作业人员实际尺寸制成，并穿戴全套屏蔽服。模拟人身宽度为0.5m，厚度为0.3m，站立高度为1.8m；采用坐姿时高度为1.45m。试验中采用250ms/2500ms的标准正极性操作波。其中平安和海西试验用冲击电压发生器为3600kV/360kJ，西藏试验用冲击电压发生器为4200kV/200kJ。为保持不同海拔地区冲击电压设备测量的一致性，试验前按照GB/T16927.2-2013同规定的方法对不同地区采用的冲击电压发生器进行标定。考虑到升降法操作方式简单，试验中采用升降法获取不同带电作业间隙的50%放电电压，对同一间隙加压40次。试验按照国家标准GB/T16927.1-201中规定的试验步骤进行。每次试验前后分别记录试验地点的压强、温度和湿度等参数，并取前、后两次的平均值作为试验时的气象条件参数。试验时海拔2000m、3000m和4300m地区的平均压强分别为79.1kPa、71.7kPa和60.5kPa；平均温度分别为5.9℃、7.2℃和12.2℃；平均绝对湿度分别为5.5g/m3、5.7g/m3和4.2g/m3。

2放电特性试验结果分析

2.1海拔高度的影响

中国电力科学研究院前期在武汉特高压户外试验场（海拔23m）进行了750kV同塔双回线路安全距离的试验，并获取了带电作业间隙的放电特性曲线。结合本文试验结果和海拔23m的试验结果，绘制了不同海拔高度下不同间隙结构的放电特性曲线。可以看出，随着海拔高度的增加，作业人员位于不同位置时构成的带电作业间隙放电电压均有所下降。

2.2人体姿态的影响

除了海拔高度的影响，作业人员采用不同的姿态对带电作业间隙的放电特性也有明显的影响。由于不同间隙在不同海拔条件下的放电特性曲线具有相似的规律，为避免重复，以海拔4300m为例给出了不同间隙结构的放电特性曲线。可以看出，在相同的海拔高度下，分裂导线与地电位人员之间形成的间隙（间隙4）放电电压最高，而等电位人员与其头顶上方横担间隙（间隙2）的放电电压最低。对比间隙1、间隙2和间隙3，三种间隙的接地电极结构相同，其放电电压的差异主要由导线侧的等电位人员引起。间隙2中，作业人员站立于分裂导线上，形成了明显的棒-横担结构，因此放电电压最低。间隙1和间隙3的放电部位分别发生在人体背部和脚部，由于背部曲率半径较大，电场分布相较于脚部更为均匀，因此其放电电压高于脚部。

3结论

本文以750kV同塔双回直线塔为研究对象，分别在海拔高度为2000m、3000m和4300m地区开展了带电作业间隙操作冲击放电特性试验，研究了带电作业间隙放电电压海拔修正方法，给出了高海拔带电作业安全距离的参考值，得出以下结论：1）随着海拔高度的升高，不同带电作业间隙的放电电压均有所下降，且放电电压梯度也随海拔高度的增加而减小。

2）不同海拔高度下，分裂导线对地电位人员的放电电压最高，等电位人员对上方横担的放电电压最低，等电位人员姿势对放电电压有明显影响。3）不同间隙结构下的海拔修正因数随着海拔的升高而增加，随着间隙距离的增大而减小。随着间隙距离的增大，大气参数对操作冲击放电电压的影响减弱。

参考文献

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