电气安全净距计算方法的对比分析

李璟，常阿飞

(国核电力规划设计研究院，北京 100095)

0 引言

为了防止人体触及或过分接近带电体，防止车辆和其他物体碰撞带电体，避免发生各种短路、火灾和爆炸事故，人体与带电体之间、带电体与地面之间、带电体与带电体之间、带电体与其他物体和设施之间，都必须保持一定的安全距离。因此，在发电厂与变电站设计中，设备之间距离的选择极其重要。

DL/T 5352—2006《高压配电装置设计技术规程》中给出了各个电压等级下配电装置的最小安全净距A，A包括相地最小安全净距A1和相间最小安全净距A2［1］。标准中指出:220 kV及以下配电装置的A值采用惯用法确定，330 kV及以上配电装置的A值采用统计法确定，但标准中并未给出A值的计算方法。本文通过对比国内标准和国际标准，探讨电气最小安全净距A和最小电气安全距离DU的关系，从而得到电气安全净距的计算方法。

1 国标与IEC标准最小电气安全距离计算方法比较

GB/T 19185—2008《交流线路带电作业安全距离计算方法》给出最小安全距离D的计算公式为［2］式中:DU为最小电气安全距离，即能够保证作业间隙呈现90%概率冲击耐受的最小间隙距离;DE为人体活动范围，即人体处于作业间隙的部分在间隙轴线上的投影长度。

式中:U90%为90%统计耐受电压;U2%为2%统计过电压;Um为最高运行电压;ke为相地2%统计过电压倍数;kp为相间2%统计过电压倍数;ks为统计安全系数;kt为综合系数。由于在雷雨条件下不允许进行带电作业，因此U2%为操作统计过电压。

IEC 61472—2004《带电作业 电压范围为72.5～800 kV最小接近距离计算方法》中最小电气安全距离计算方法为［3］

式中:s为中间电位导体长度。

式中:Us，ke2，kp2对应国标中的 Um，ke，kp。

比较式(2)～式(4)与式(6)～式(8)可知，当s=0时，国标与IEC标准的相地、相间最小电气安全距离计算方法一致;比较式(5)与式(9)可知，IEC标准计算出的kp2值要大于国标计算出的kp值，进一步计算出的最小电气安全距离也偏大，在选择相间安全距离时更保守。

公式(2)中kt为综合系数，GB/T 19185—2008中未给出kt的计算方法，由IEC标准可知，综合系数kt为

式中:kg为间隙系数;ka为海拔修正系数;kf为标准偏差系数;ki绝缘子串系数。

由式(10)可知，最小电气安全距离DU不仅与2%统计过电压有关，还与海拔、导体形状等因素有关。

2 按国标计算的最小电气安全距离与最小安全净距的比较

在标准大气压下，海拔为0 m时，取ks=1.100，kg=1.100(相地)或1.450(相间)，ka=1.000，kf=0.936，ki=1.000。根据式(2)～ 式(5)可求得国内标准电压下的带电作业最小电气安全距离DU，见表1。

图1和图2为系统标称电压下，根据国标最小电气安全距离计算方法得出的相地及相间最小安全距离DU与规程DL/T 5352—2006《高压配电装置设计技术规程》给出的最小安全净距A的比较(110，220，330，500 kV 下 ke分别为 3.5，3.0，2.7，2.0)。由图1、图2可以看出:最小电气安全距离DU与最小安全净距A在110～330 kV下比较接近;500 kV时最小安全净距A大于最小电气安全距离DU。

3 按IEC标准计算的最小电气安全距离与最小安全净距的比较

表2、表3为按IEC标准计算得出的相地最小安全净距与相间最小安全净距，按表2、表3中操作过电压的取值，根据式(6)可计算出相应操作过电压下相地与相间最小安全净距A1，A2。计算条件为:标准大气压下，海拔为 0 m，ks=1.100，kg=1.100(相地)或1.450(相间)，ka=1.000，kf=0.936，ki=1.000。

图3为按IEC标准计算得出的相地最小电气安全距离DU与IEC 60071—2006给出的最小安全净距A1的比较［4］。由图3可以看出:操作过电压为600～1800 kV时，相地最小安全净距A1与最小电气安全距离DU基本一致。

图4为按IEC标准计算得出的相间最小电气安全距离DU与IEC 60071—2006给出的最小安全净距A2的比较，由图4可以看出:在相同操作过电压下，两者数值基本一致。

表1 按国标计算的最小电气安全距离

表2 按IEC标准计算的相地最小安全净距A1

表3 按IEC标准计算的相间最小安全净距A2

图3 按IEC标准计算的相地最小电气安全距离与最小安全净距的比较

操作过电压是计算最小电气安全距离的决定因素，国标下的操作过电压取值基于ke和kp，IEC标准则直接给出了操作过电压的数值。操作过电压为600～1800 kV时，按IEC标准计算的最小电气安全距离与最小安全净距基本一致;按国标计算时，在330 kV下，最小电气安全距离与最小安全净距基本一致，550 kV时差距较大。文献［5］提出，500 kV应以带接地故障时的分闸过电压作为确定带电作业最小安全距离所需要的操作过电压值。除特别长的线

图4 按IEC标准计算的相间最小电气安全距离与最小安全净距的比较

路外，可取电压标幺值为119 p.u.，相应减少最小电气安全距离，以达到良好的经济效益。规程DL/T 620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中提到，对330 kV及以上电压等级采用统计法［6］。因此，在电气设计中，国外工程的最小安全净距可根据式(6)和不同过电压等级求得，国内工程330 kV以下可根据公式(2)求得，330 kV及以上可根据当地电力系统运行状况得到统计操作过电压数值，再代入式(2)进行最小电气安全距离的计算。

4 结论

(1)当s=0时，国标与IEC标准下相地间最小电气安全距离的计算方法一致。

(2)按国标计算的最小电气安全距离DU与最小安全净距A在110～330 kV下比较接近，500 kV时最小安全净距A大于最小电气安全距离DU。

(3)将按IEC标准计算的相间最小电气安全距离DU与IEC 60071—2006给出的相间最小安全净距A2进行比较可知:在相同操作过电压下，两者数值基本一致。

(4)在电气设计中，国外工程可根据式(6)求得最小电气安全距离，国内工程330 kV以下可根据式(2)求得，330 kV以上可根据当地电力系统运行状况得到操作过电压数值，根据操作过电压进行最小电气安全距离的计算。

［1］DL/T 5352—2006，高压配电装置设计技术规程［S］.

［2］GB/T 19185—2008，交流线路带电作业安全距离计算方法［S］.

［3］IEC 61472—2004，Living Working Minimum Approach Distances for a.c.Systems in the Voltage Range 72.5 to 800 kV——A Method of Calculation［S］.

［4］IEC 60071—2006，Insulation Co-ordination［S］.

［5］谷定燮，周沛洪.确定500 kV线路带电作业安全距离的最大过电压［J］.高电压技术，2000，26(5):32 －33.

［6］DL/T 620—1997，交流电气装置的过电压保护和绝缘配合［S］.