1 000 kV特高压线路带电安装在线监测装置的方法

陶留海，高 嵩，杨朝锋，张建辉

（国网河南省电力公司检修公司，河南 郑州 450052）

0 引言

1 000 kV输电线路工程是山西1 000 kV长治变电站至南阳1 000 kV开关站的一条特高压输电线路，于2009-01-06建成投运，是我国第1条1 000 kV晋东南—南阳—荆门特高压交流实验示范工程的重要组成部分。

2014年1月，根据国家电网公司运检部关于输电线路在线监测装置质量提升装置考核情况的要求，按照国网河南省电力公司的安排，对1 000 kV线339号塔开展等电位作业，带电安装导线温度、微风振动、微气象在线监测装置。

1 项目的关键技术难点分析

1.1 1 000 kV带电作业人员的安全防护要求

DL/T392—2010《1 000 kV交流输电线路带电作业技术导则》第5.4条规定了以下几点要求。

(1)1 000 kV交流输电线路带电作业使用的屏蔽服装须采用屏蔽效率不小于60 dB、其他参数符合GB/T6568规定的布料制作。应做成上衣、裤子和帽子、帽檐加大的式样，并配有屏蔽效率不小于20 dB的网状屏蔽面罩。

(2)屏蔽服装须配套完整，包括连衣裤帽、面罩、手套、袜和鞋，接头须连接可靠，屏蔽服装衣裤最远端点之间的电阻值均不大于20 Ω。

(3)等电位和中间电位作业人员均须穿戴1 000 kV带电作业用屏蔽服装，屏蔽服装内还应穿阻燃内衣。

(4)塔上地电位作业人员必须穿全套屏蔽服装或静电防护服装和导电鞋后才能登塔作业。严禁穿屏蔽服装或静电防护服装后再穿其他服装。

(5)绝缘架空地线或分段绝缘、一点接地架设的地线应视为带电体，作业人员应对其保持0.6 m以上的安全距离。如需在此类架空地线上作业，应先通过专用接地线将架空地线良好接地，地线上挂、拆专用接地线的方式、步骤与停电线路挂、拆接地线的程序相同。对挂好专用接地线的架空地线，作业人员穿着全套屏蔽服装或静电防护服、导电鞋后可直接进入进行检修作业。

(6)对于逐基接地的光纤复合架空地线(OPGW)或其他直接接地的架空地线，作业人员穿全套屏蔽服装或静电防护服、导电鞋后方可直接进入进行检修作业。

1.2 与带电作业有关的线路参数要求

1.2.1 最小空气间隙

查阅长南Ⅰ线总说明书，该工程海拔高度在500 m以下，其绝缘配合中的最小空气间隙如表1所示。

1 000 kV长南Ⅰ线带电作业的最小安全距离是按照满足带电作业危险率小于1×10-5的要求确定的，其中，最大操作过电压按照实际工程最大过电压1.72 p.u.计算。具体各项参数的试验结果如表2～4所示。

表1 长南Ⅰ线总说明书绝缘配合中的最小空气间隙

表2 最小安全距离

表3 最小组合间隙

表4 绝缘工具最小有效绝缘长度

1.2.2 导线参数

1 000 kV长南Ⅰ线338～342号(黄跨段)采用6×AACSR/EST-500/230型特高强钢芯铝合金绞线，其最大使用张力为156 658 N，安全系数为3.1，年平均运行张力为97 128 N(不大于导线计算拉断力的19 %)。六分裂导线的子导线为六边形布置，分裂间距为550 mm。黄跨段工程直线塔三相导线为水平排列，耐张及转角塔三相导线为三角排列。

1.2.3 地线参数

普通地线：1 000 kV长南Ⅰ线338～342号采用JLB20-240铝包钢绞线，其最大使用张力为57 017 N，安全系数大于5.8。OPGW复合光缆：338～342号采用OPGW-3型，逐基接地。

1.2.4 铁塔塔型参数

1 000 kV长南I线339号塔型为DKZ，呼称高112 m、全高122.8 m；338号塔型为DKN，338，339号塔档距为450 m；340号塔型与339号塔型一致，均为DKZ，339，340号塔档距为1 220 m，339，340号塔跨越黄河。

1.2.5 绝缘子金具参数

黄跨段339号塔悬挂方式为C×3×4×61×CA-878EY，CA-878EY瓷质绝缘子参数如表5所示。绝缘子长度为205×61=12.505 m。

表5 导线瓷质绝缘子主要尺寸和电性能

1.3 带电作业规程、技术导则中的主要技术要求

1 000 kV长南Ⅰ线339号塔，海拔高度在500 m以下，查阅《国家电网公司电力安全工作规程(线路部分)》和DL/T392—2010《1 000 kV交流输电线路带电作业技术导则》，主要规定如下。

(1)地电位作业人员与带电体间的距离和等电位作业人员与接地构件间的距离应不小于6.0 m(边相)的安全距离。

(2)中间电位作业以及进入或脱离等电位过程中，作业人员与带电体及接地构件形成的组合间隙应不小于6.9 m。

(3)绝缘承力工具(拉、吊杆)和绝缘绳索的最小有效绝缘长度应不小于绝缘承力工具、绝缘绳索6.8 m。

(4)等电位作业人员沿绝缘子串进入强电场时，最小组合间隙不小于6.9 m，扣除人体短接和零值的绝缘子片数后，良好绝缘子的片数不应小于37片。

(5)在1 000 kV交流输电线路上进行带电作业时，应使用电位转移棒进行电位转移，电位转移棒的长度为0.4 m。等电位作业人员在电位转移前，应得到工作负责人的许可，并系好安全带。转移电位时，人体面部与带电体的距离应不小于0.5 m，电位转移棒应与等电位作业人员的屏蔽服装电气连接。电位转移作业过程中，作业人员动作应平稳、准确、快速。

(6)对于1 000 kV交流输电线路直线塔，不允许作业人员从横担或绝缘子串垂直进入等电位，可采用吊篮法、绝缘软梯法等方式进出等电位。

(7)吊篮必须用吊拉绳索稳定悬吊。固定吊拉绳索的长度应准确计算或实际丈量，使等电位作业人员头部不超过导线侧均压环。

(8)吊篮的移动速度必须用绝缘滑车组严格控制，做到均匀、慢速。

1.4 需安装的在线监测系统

在线监测系统的安装位置为1 000 kV长南I线339号塔及339，340号塔导地线上。

1.4.1 微风振动在线监测系统

通过输电线路微风振动在线监测系统，可实时监测输电线路的振动水平。当线路运行振动超标时，监测系统可以向运行维护人员及时报警，使运行维护人员有目的地进行线路维护，提高线路运行的安全性。监测系统通过对监测数据的分析和计算，可预测导线的疲劳寿命。

(1)监测参数主要包括振幅、频率、导线温度；依据数学模型可计算出输电线路的疲劳损伤值，得出疲劳寿命。

(2)微风振动在线监测系统安装如图1所示。

图1 微风振动在线监测系统安装示意

(3)微风振动在线监测系统测点布置方案如表6所示。

表6 微风振动在线监测系统测点布置

1.4.2 微气象在线监测系统

输电线路微气象在线监测系统针对气候自然灾害和输电线路设计的特点，通过实时监测现场的风速、风向、气温、湿度等参数，准确掌握现场的微气象条件和环境状况，为判断线路故障、保护线路安全、提高线路输送容量提供科学依据。

(1)监测参数主要包括环境温度、环境湿度、风速、风向、大气压强、雨量、光辐射量。

(2)微气象在线监测系统安装示意如图2，3所示。

(3)微气象在线监测系统监控点布置方案如表7所示。

图2 微气象监测基站安装示意

图3 微气象传感器安装示意

表7 微气象在线监测系统监控点布置

1.4.3 导线温度动态增容在线监测系统

导线温度动态增容在线监测系统由温度传感器和子站组成。温度传感器数据通过无线网络传送到数据监测中心，通过计算模型公式计算出线路静态容量和动态容量，及时在线监测线路的和负荷情况。温度监测采用接触式测量法，具有数据准确可靠，可全天候测量的优点。

(1)监测参数主要包括导线温度、导线弧垂最低点对地面(或建筑物、树木等)的距离。依据数学模型可计算出导线一定时间内增加的输送容量。

(2)导线温度动态增容在线监测系统安装如图4所示。

图4 导线温度动态增容在线监测系统安装示意

(3)导线温度动态增容在线监测系统测点布置方案如表8所示。

表8 导线温度动态增容在线监测系统测点布置

1.5 现场勘察情况

为了验证带电作业项目的可行性和安全性，需严格按照规程规范要求进行现场勘查。2014-01-17，采用激光测距望远镜测量法对作业过程中可能产生的带电体距接地体最小作业距离位置进行测量，发现339号塔左相导线对横担最小净空距离为13.2 m，对塔身距离为16.84 m。地线光缆常采用阻尼线作为防振措施，阻尼线弧垂较大(0.5～1 m)，距塔身的安装距离较远(20～30 m)。

通过现场勘查，发现此次作业主要技术难点有以下3个：

(1)339号塔结构尺寸大，等电位作业进出电场的行程大，吊篮等进电场工具的安装位置和进出电场的控制速度非常重要；

(2)339号塔大跨越塔地线光缆常采用阻尼线作为重要的防振措施，但阻尼线弧垂较大，常规的出地线飞车无法越过阻尼线的障碍，因此需要考虑其他方案措施；

(3)对于在线监测装置的安装，塔上基站与太阳能板之间的电源连线和数据线较长，且是良导体，需将其控制好和固定牢固，以防止短接空气距离而引起短路接地事故。

现场勘察结论为：1 000 kV长南Ⅰ线339号塔头净空距离满足带电作业的要求，进出等电位作业方式主要采用吊篮荡入法进入电场；作业项目复杂，需要2名等电位电工配合作业；受阻尼线限制，现有出线飞车无法满足地线光缆出线带电作业的要求，需要协商调整在线监测系统安装方案。

2 作业方案

2.1 作业方法

等电位与地电位结合作业法。

2.2 人员组织

工作负责人1名，塔上安全监护人1名，地电位作业人员3名，等电位作业人员2名，地面作业人员6名。共计13名。

2.3 主要工器具

作业过程中使用的主要工器具如表9所示。

2.4 操作步骤

(1)地面电工确认线路名称和塔号，杆塔检查，现场作业环境测量，工器具组装检查、绝缘测试，屏蔽服连接检查，电阻测量，并使用红外热像仪检查瓷质绝缘子劣化情况，将结果报告给工作负责人，做好准备工作。

（2） 塔上地电位电工携带激光测距仪登塔，校核量取作业距离是否符合安全距离要求，并向工作负责人汇报，得到确认开工许可命令后方可进行下一步工作。

（3） 塔上监护人、地电位电工和等电位电工依次登塔。塔上地电位电工携带绝缘测绳至合适位置，系好安全带，用绝缘测绳将绝缘传递绳提升至横担，并在适当位置挂好绝缘传递绳。

表9 主要工器具表

(4)利用绝缘传递绳将吊篮、二二滑车组等进电场工具提升至工作位置。

(5)在适当位置正确安装进电场工具，并经冲击试验合格。

(6)得到工作负责人许可后，2名等电位电工在塔上地电位电工的配合下依次进入电场。

(7)2名等电位电工走线到工作位置，相互配合，正确安装导线上的微风监测装置。

(8)塔上地电位电工正确安装塔上监测装置和地线光缆上的监测装置，并正确接线。

(9)等电位电工和地电位电工配合厂家人员进行设备调试。

(10)完成调试，得到工作负责人许可后，等电位电工在塔上地电位电工的配合下，利用吊篮退出电场。

(11)利用绝缘传递绳将塔上工器具依次传递下塔。

(12)塔上监护人检查确认塔上无遗留物后，塔上人员依次下塔。

(13)作业结束，清理作业现场，汇报现场作业完成情况，终结工作。

2.5 现场实际安装情况

2014-01-23，国网河南省电力公司检修公司成功地在1 000 kV长南I线339号黄河大跨越塔开展带电安装微风振动、导线温度、微气象等在线监测装置，这是河南省首次实现1 000 kV特高压交流输电线路上的带电作业。

3 结论

(1)对于1 000 kV特高压输电线路带电安装在线监测装置等非常规带电作业新项目，必须进行严格的科学试验和停电模拟操作，并制定完备的安全、技术和组织措施，编制相应的现场标准化作业指导书。这些措施和指导书须经本公司带电作业专责人审查，主管副经理或总工程师批准后方可采用。

(2)对于在1 000 kV交流特高压直线塔上的作业，通过吊篮荡入法进入、退出等电位是一种科学的常用方法，但由于线路设备结构尺寸大，吊篮控制绳的安装和等电位电工进出等电位的速度是作业的控制重点。

(3)由于特高压带电作业项目的复杂性，采用2名等电位电工配合作业的模式是特高压带电作业的一个显著特点。对于在线监测装置的安装，由于塔上基站与太阳能板之间的电源连线和数据线较长，且是良导体，将其控制好和固定牢固，可防止短接空气距离而引起短路接地事故。

(4)对于大跨越塔地线光缆，常采用阻尼线作为重要的防振措施，但由于阻尼线弧垂较大，距塔身的安装距离较远，使用常规的出地线飞车无法越过阻尼线的障碍，因此研制一种能过绕过阻尼线的越障型的地线出线装置十分必要。

1 刘振亚．特高压直流输电线路维护与检测[M]．北京：中国电力出版社，2009.

2 胡 毅，刘 凯．超/特高压交直流输电线路带电作业[M].北京：中国电力出版社，2011.

3 丁一正，谈克雄．带电作业技术基础[M]．北京：中国电力出版社，1998.

4 GB/T19185—2008交流线路带电作业安全距离计算方法[S].

5 GB/T25726—2010 1 000 kV交流带电作业用屏蔽服装[S].

6 DL/T392—2010 1 000 kV交流输电线路带电作业技术导则[S].

7 黄德祥，陈锦华，丁 毅，等．10 kV配电网带电作业安全及管理分析[J]．电力安全技术，2014(1).