500 kV紧凑型线路耐张塔水平串进电位分析

范 昕，杜 新，高会民，张 斌

(1.国网冀北电力有限公司检修分公司大同检修分部，山西 大同 037038；2.国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司，河北 秦皇岛 066000)

500 kV紧凑型线路耐张塔水平串进电位分析

范 昕1，杜 新1，高会民2，张 斌1

(1.国网冀北电力有限公司检修分公司大同检修分部，山西 大同 037038；2.国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司，河北 秦皇岛 066000)

介绍了500 kV紧凑型线路沿耐张水平串进入导线带电作业的可行性，根据带电作业的要求，针对耐张塔水平绝缘子串的各项参数进行了计算，论证了沿耐张水平串进电位是可以满足各项要求指标的，人员进电位作业是安全可靠的。

紧凑型；耐张塔；水平串；进电位；安全距离

安全距离即在不同电位的物体(包括人体)之间保持必要的距离，是防止过电压对人或物造成伤害的根本手段。安全距离大致包括3项：最小安全距离、最小绝缘有效长度和最小组合间隙。

国家电网公司于2009-07-06印发的《国家电网公司电力安全工作规程》(简称《安规》)(电力线路部分)中10．2．1条规定：“500 kV带电作业时人身与带电体的最小安全距离为3．4 m”；10．2．4条规定：“在绝缘子串上作业，500 kV良好绝缘子最少片数为23片”；10．3．5条规定：“500 kV等电位作业最小组合间隙为4 m”。

以500 kV紧凑型线路为例，耐张塔水平绝缘子串有FC400/205(25片/串)和FC300/195(26片/串)2种型号。为了确保带电作业时的安全，需要对沿耐张水平串进出电位的安全距离是否满足《安规》的要求进行论证。

1 安全距离的计算原理

确定安全距离的方式属于绝缘配合的计算方法，主要有惯用法和统计法2种。

惯用法主要适用于220 kV及以下电压等级中。对于500 kV超高压系统，如果利用惯用法来确定绝缘间隙的最小安全距离，会将绝缘间隙的尺寸取得过大，导致技术难度和各类费用的增加。因此，在500 kV超高压系统中，对自恢复绝缘应采用统计法来确定带电作业的安全距离。

自恢复绝缘就是指气体绝缘材料击穿后，经过极短时间(分子流动、交换时间)就可以自动恢复到击穿前的绝缘水平。带电作业中，人体和带电体之间保持一定的安全距离(即空气间隙)，正是充分利用了空气这种绝缘性能，保证了人身安全。

统计法的基本原理是，承认系统中过电压和绝缘耐压强度都是随机变量，不同的绝缘种类和不同尺寸的空气间隙在发生过电压时都有放电发生，且发生的概率随绝缘尺寸、绝缘种类等的不同而不同。带电作业时，如果发生了过电压并由此发生放电的概率称为危险率。定量地确定某种具体绝缘下的危险率，只要其值在某个合适的范围之内，就可认为是安全的。统计法就是以正态分布随机变量的模型对危险率进行定量计算。按照统计法确定的带电作业安全距离，不仅不会造成“绝对安全”的错觉，还能避免不必要的(过大的)裕度，但统计法只能应用于自恢复绝缘。

2 安全距离的论证

2.1 人身与带电体最小安全距离的论证

依据GB/T19185—2008《交流线路带电作业安全距离计算方法》，最小电气安全距离的计算公式为：

其中，绝缘间隙的统计耐受电压U90%=ksU2%= 987．960 kV；ks为统计安全系数，表征计算结果中保留的安全欲度，其参考取值为1．1。

作业位置的统计过电压U2%=keUm2/3= 898．146 kV；ke为统计过电压倍数，取2；Um为最高运行电压，取550 kV。

其中，Kt为综合系数，即综合表征各种影响间隙绝缘强度因素的系数；Kd为标准偏差系数，取0．936；Kg为间隙系数，取最大值1．2；Ka为海拔修整系数，500 kV紧凑型线路最高海拔为2 000～2 500 m，因此取0．868。

人体与带电体间的最小安全距离如图1所示，图1中的Dmin表示人与带电体之间为了确保人身安全所必需保持的最小距离；Dmin′表示作业人员进行等电位作业时，人与接地体之间需保持的最小安全距离，也称为最小对地安全距离。一般Dmin′略大于Dmin，《安规》中规定了2者取相同的数值，即Dmin＝Dmin′＝3．4 m。

图1 人与带电体间的最小安全距离

此外，作业人员在进行等电位作业时，总会有一定的活动范围，通常这个范围取DE=0．5 m，所以人身与带电体的最小安全作业距离为：D=Dmin+ DE=3．4+0．5=3．9 m。

对于FC400/205型绝缘子串，有效绝缘长度：LFC400=205×25=5 125 mm=5．125 m＞D。

对于FC300/195型绝缘子串，有效绝缘长度：LFC300=195×26=5 070 mm=5．07 m＞D。

论证结果为：500 kV紧凑型线路耐张塔水平绝缘子串进出电位的安全距离满足《安规》10．2．1条规定：“500 kV带电作业时人身与带电体的最小安全距离为3．4 m”。

2.2 良好绝缘子片数的论证

500 kV普通型线路耐张水平绝缘子串的型号为FC240/170(28片/串)，单片爬电距离为400 mm；而500 kV紧凑型线路耐张塔水平绝缘子串FC400/205(25片/串)，单片爬电距离为550 mm，FC300/195(28片/串)的单片爬电距离为485 mm。

《安规》中10．2．4条规定：“在绝缘子串上作业，500 kV良好绝缘子最少片数为23片”。这是按照工频电压下的爬电比距法来确定每串绝缘子片数n，其计算公式为：。

其中：λ为系统标称电压下的泄漏比距； UN为系统标称电压，为500 kV；L0为单片绝缘子几何爬电距离；Ke为绝缘子爬电距离的有效系数，普通型、双伞形、三伞形绝缘子取1．0，钟罩型、深棱型取0．9(Ⅱ级污秽区)。

按照此公式计算可知：500 kV普通型线路耐张水平绝缘子串FC240/170(28片/串)扣除短接3片后的最大爬电比距为：25×40/500=2 cm/kV；500 kV紧凑型线路耐张塔水平绝缘子串FC400/205(25片/串)扣除短接3片后的最大爬电比距为：22×55/500=2．42＞2 cm/kV；500 kV紧凑型线路耐张塔水平绝缘子串FC300/195(26片/串)扣除短接3片后的最大爬电比距为：23×48．5/500=2．231＞2 cm/kV。

由500 kV普通型线路和500 kV紧凑型线路的比较可以看出，500 kV紧凑型耐张塔水平绝缘子串的爬电比距大于500 kV普通型耐张水平绝缘子串的爬电比距。

论证结果为：500 kV紧凑型线路耐张塔水平绝缘子串FC400/205(25片/串)虽不能满足《安规》中10．2．4条“在绝缘子串上作业，500kV良好绝缘子最少片数为23片”的规定，但却满足爬电比距的要求。因此，《安规》中的10．2．4条并不适用于不同型号的水平绝缘子串，应重新修订《安规》中的10．2．4条。

2.3 最小组合间隙的论证

依据GB/T19185—2008《交流线路带电作业安全距离计算方法》，最小组合间隙的计算公式为：

其中：Kt为综合系数，即综合表征各种影响间隙绝缘强度因素的系数，根据上文已经得出Kt= KdKgKa=0．975；Dmin为最小电气安全距离，取值为3．4 m；F为中间电位导体占位长度，即作业间隙中处于中间电位的导体在间隙轴线上的投影长度，中间电位导体占位长度的取值由作业人员的体形与姿势、工具形式、等电位进入方法等因素综合决定，其参考取值为0．2～1．0 m，这里取最大值1 m。

在作业人员由低电位向高电位过渡的过程中，会形成一种组合间隙。如图2所示，作业人员沿耐张水平绝缘子串从横担侧移向导线侧一般是通过“跨二短三”(脚跨2片，手扶1片)的方式，即要短路3片绝缘子。在移动过程中，将原来的间隙Lsc分割成2个间隙Lsc1和Lsc2，这2个间隙构成了1个组合间隙L(sc1+sc2)。在此情况下，最小组合间隙就是为了作业人员的安全所必须保持的最小组合间隙距离Lsc=Lsc1+Lsc2。

图2 组合间隙示例

因此，对于500 kV紧凑型线路耐张塔2种型号的水平绝缘子串，扣除人体短接的3片绝缘子，型号为FC400(25片/串)的水平绝缘子串剩余22片，型号为FC300(26片/串)的水平绝缘子串剩余23片，可得出2种水平绝缘子的绝缘有效长度分别为：LFC400=205×22=4 510 mm=4．51 m＞4．315 m；LFC300=195×23=4 485 mm=4．485 m＞4．315 m。

论证结果为：500 kV紧凑型线路耐张塔水平绝缘子串的组合间隙满足《安规》10．3．5条规定“500 kV等电位作业最小组合间隙为4 m”以及GB/T 19185—2008《交流线路带电作业安全距离计算方法》中“最小组合间隙为4．315 m”的要求。

3 结论

由上述“人身与带电体的最小安全距离”和“最小组合间隙”的论证，500 kV紧凑型线路耐张塔水平串进电位安全距离完全满足《安规》第10．2．1条和第10．3．5条的规定。虽然500 kV紧凑型线路良好绝缘子串片数不能满足《安规》中10．2．4条的规定，但通过论证能够满足爬电比距的要求，由此说明500 kV紧凑型线路沿耐张水平串进出电位是可行的。因此，建议对《安规》中10．2．4条的规定，应根据绝缘子串的型号进行重新修订。

2014-07-15。

范 昕(1973-)，男，助理工程师，主要从事500 kV输电线路大修、技改、检修工作，email：duxin666@163．com。

杜 新(1972-)，男，高级工程师，主要从事500 kV输电线路带电作业，运行检修、测试、维护工作。

高会民(1971-)，男，高级技师，主要从事110～220 kV输电线路运行、检修带电作业工作。

张 斌(1969-)，男，助理工程师，主要从事500 kV输电线路大修、技改、检修工作。