500kV垂直紧凑型同塔双回带电检修方式分析

500kV垂直紧凑型同塔双回带电检修方式分析

张延庆

（南方电网云南电网有限责任公司云南送变电工程有限公司云南省昆明市650233）

摘要：目前国内500kV双回路大多采用垂直排列鼓型塔，少量采用水平排列紧凑型塔。考虑到垂直排列能够减少占地面积，紧凑型能够缩小相间距离的优点，建议在城镇规划地区和房屋密集地区采用垂直排列紧凑型塔，可以有效减少房屋拆迁面积。2014年500kV双回路垂直排列紧凑型线路在湖南长沙地区得到首次应用，取得了良好的经济效益和社会效益。

关键词：500kV；垂直紧凑型；同塔双回；带电检测；分析

引言：带电作业是输变电工程带电检修、维护的主要手段，在保证电网安全方面发挥着重要作用。带电作业研究中需要对如何安全进出高压区域等带电作业方式进行系统的研究，以确定输电线路带电作业各种工况所需的最小安全距离，为工程检修、维护提供必要的技术依据。

1.线路走廊宽度分析

500kV常规双回路两则导线水平距离为24m，其走廊宽度为34m，水平排列紧凑型线路的走廊宽度与其基本相同。以湖南长沙地区星沙—星城500kV双回路垂直排列紧凑型线路为例，线路长度22.84km，设计覆冰15mm，设计风速30m/s，由于双回路V型绝缘子串长度增加，相间距离取7.5m，走廊宽度为17.5m，比常规线路减少16.5m。该地区拆房单价为3100元/m2，按常规双回路架设，拆房面积为2800m2/km。按垂直排列紧凑型架设，拆房面积为1650m2/km，可以减少拆房费用356万元/km。常规双回路导线采用4×LGJ－500/45，铁塔重量为189.59t/km。垂直排列紧凑型导线采用6×LGJ－300/40，铁塔重量为228.73t/km。

2.风偏摆动距离计算

导线在风力的作用下处于摆动状态，简称风偏摆动。紧凑型线路档距中央相对相最小空气间隙工频过电压为2.2m，操作过电压为4.6m。当不能满足相间电气间隙要求时，需要在档距中央安装相间间隔棒。当采用V型绝缘子串时，可以限制导线在铁塔窗口中的风偏摆动，但在档距中间仍会发生摆动，其最大风偏摆动发生在导线弧垂最大处。由于水平两相导线受风作用时间不同，风力先吹到一侧的导线，然后经过一段时间吹到另一侧导线，由此造成导线之间靠近，简称单相风偏摆动，当风力同时吹到两相导线时，会造成两相导线不同期摆动，简称异相风偏摆动。理论和实测证明，异相风偏摆动小于单相风偏摆动，导线风偏摆动围绕平均风偏角震荡，采用不同期风偏角表示。

3.500kV同塔双回输电线路作业可行性分析

某型号为5SCZ2的500kV同塔双回输电线路紧凑型杆塔，其紧凑型线路段导线采用6×JL/G1A－-300/40钢芯铝绞线，子导线六边形布置，分裂间距为375mm，其他金具结构均参照国网公司通用设计5E7模块进行设计。对上层窗口，C相绝缘子长LC=9020/sin67.5°mm=973.18mm。A、B相绝缘子长LA=LB=3730/sin44°mm=5369.55mm。对下层窗口，C相绝缘子长LC=8830/sin67.5°=9557.52mm；A、B相绝缘子长LA=LB=3690/sin44°=5311.96mm。一是ZY1位置。人处于下层窗口，距离C相导线最近时，此时间隙距离S1=LCcos56.25°=5309.87mm；二是ZY2位置。人处于下层窗口，与A相导线水平时，此时间隙距离S2=（8830-3690）M，=5140MM；三是ZY3位置。人处于上层窗口，在C相导线的正下方，此时间隙距离S3=（9050-9763×sin22.5°）mm=5313.86mm；四是ZY4位置。人处于上层窗口与A相导线平行的位置，此时间隙距离S4=（8450-3730）mm=4720mm。

4.作业人员体表场强分布分析建立

500kV同塔双回线路三维静电场有限元模型，包括杆塔、绝缘子、导线及其他连接金具。作业人员的总身高为170cm，头部、颈部、上身和下身的比例为28：7：65：80，人体电阻率为0.1S/m，相对介电常数为106。设无限远处、铁塔和地面的电位为零电位，即接地点电位均为0。由于需考虑作业人员在等电位处的最大体表场强分布，因此需分析相电位达到最大值时的情况，当其中一相电压达到最大值Um时，另外两相分别达到-Um/2的最大值。在带电作业过程中，与导线等高处、绝缘子悬挂点处和等电位作业时作业人员体表场强较高，需重点关注。测点1、4、9、12位于与相应带电导线等高处，测点3、11、15则位于V串绝缘子悬挂点处，测点７位于上窗口转交处，测点8、16分别位于上层线路的下相导线的正下方和正上方。

5.等电位作业点

通过分析可以得出：一是位置5、6两处结构完全对称，因此在同一条件下作业人员各部位场强也一致。同理，位置13、14处作业人员各部位场强也一致。二是与位置2相比，位置5、6由于受上相两相导线的影响，头顶、脚的场强均大于上相；位置5、6远离杆塔侧受到临相导线的影响，导致远离杆塔侧手部场强大于靠近杆塔侧手部场强。位置10、13、14也存在这一规律。三是相比上层线路，下层线路受到上层线路的影响，因此各作业位置作业人员体表场强均较上层线路的大。四是在所有等电位位置中，作业人员脚部和手部等部位场强较大，脚部和手部场强最大处均为位置2，分别为383.69、121.33kV/m。这是由于500kVI回线路位于上层，线路自阻抗更大，导致线路内的感应电流变小。因此，当下层的500kVII回线路停运，线路长为300km时，线路内的感应电流达到115.92A，需在线路中间挂设接地线。根据线路的具体情况，当在作业点两侧挂设接地线后。随着挂设接地线间距的增加，流过作业人员的电流也随之增加。即使接地线的间距只有0.5km，流过作业人员的电流也达到5.63mA，超过了人体的感知电流（1mA），此种作业方式不安全。在挂设接地线的基础上，在作业点处增设个人保安线，在挂设接地线的基础上，增设个人保安线，流经作业人员的电流降低至μA级，对作业人员基本无影响。

总结：通过上述分析可以得出，5SCZ2杆塔各典型带电作业位置危险率均小于1.0×10-5，作业人员可在各位置作业。当作业人员处于等电位作业位置时，作业人员体表场强最大为383.69kV/m，穿40dB的屏蔽服可满足要求；当处于地电位作业位置时，体表场强最大为121.77kV/m，建议穿20dB的静电防护服。当单回线路停电时，在挂设接地线的基础上，增设个人保安线，才不会对作业人员造成威胁。

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