同塔四回输电线路检修作业临时接地线挂接方式研究

刘俊勇，颜天佑，丁俊杰，文武，阮江军（.广州电力设计院，广东广州　50075；.武汉大学电气工程学院，湖北武汉　43007）



同塔四回输电线路检修作业临时接地线挂接方式研究

刘俊勇1，颜天佑1，丁俊杰2，文武2，阮江军2
（1.广州电力设计院，广东广州510075；2.武汉大学电气工程学院，湖北武汉430072）

KEY W0RDS：induced vo1tage；temPorary grounding wires；quadruP1e-circuit on one tower；1ive working；1ine maintenance

摘要：同塔多回线路当其中一回线路停电检修，其他回路正常运行时，检修线路上会感应出较大的电压，在没有使用专用设备时会对检修人员的安全构成威胁。为了寻找更加安全且简单经济的检修方案，可以在检修线路上挂接临时接地线，使检修线路沿线感应电压降低到安全范围以内。结合广东木棉变电站至凯旋变电站同塔四回输电线路，计算了各个临时接地线挂接方案下的沿线感应电压，并分析了感应电压分布特点，得到了不同线路模型下使检修线路感应电压降低到安全范围内的临时接地线挂接方案，为检修作业提供了参考依据。

关键词：感应电压；临时接地线；同塔四回线路；带电作业；线路检修

随着我国经济的发展、电网规模的不断扩大以及人们环境意识的加强，输电线路的走廊资源越来越紧张，多回线路同塔架设已经非常普遍[1-2]。由于同塔多回线路回路间距较小，线路之间存在较强的电磁耦合，当其中一回线路停电检修其他回路正常运行时，检修线路上也会感应出较大的电压[3-9]，如果感应电压超过安全电压限值则会对检修人员的安全构成威胁[11]。在检修线路上挂接接地线可以降低其感应电压，采用相应的临时接地线挂接方案可以使检修线路全线上感应电压都降低到人体安全电压限值内[10]。

本文以广东木棉变电站同塔四回出线线路为例，以MATLAB为平台，建立了同塔四回输电线路模型，分析了检修回路在不同接地点挂接方式下的感应电压沿线分布特点，得到了检修线路临时接地线挂接方案，使感应电压降低到安全电压限值内，对工程实际具有重要意义。

1　计算条件

本文以广东500 kV木棉变电站配套220 kV线路工程的220 kV木棉至凯旋线路为例，木棉站至凯旋站为220 kV双回线路，与木棉站至其他站220 kV双回线路同塔架设，组成同塔四回线路，线路全长29.5 km。线路经济运行电流为1 200 A，最大允许运行电流2 596 A。沿线导线采用4×LGJ（JL/G1A）-300/ 40钢芯铝绞线，子导线间距为450 mm，采用正方形排列，地线为2根，大地电阻率为500 Ω·m。

根据国家标准《特低电压（ELV）限值（GB/T 3805-2008）》，人体在正常和故障两种状态下使用各种电气设备、并处于各种环境状态下可触及导电零件的电压限值如表1所示。电压限值的规定是针对正常和故障两种状态的，这些限值与直接和间接接触的概念无关，也不用区分接地和非接地电路。可以认为这些限值及低于限值的电压在规定的条件下对人体不构成危险[11]。

表1　稳态电压限值Tab. 1 Llmlt of steady-state voltage

其中环境状况1：皮肤阻抗和对地电阻均可忽略不计（例如人体浸没条件）。环境状况2：皮肤阻抗和对地电阻降低（例如潮湿条件）。环境状况3：皮肤阻抗和对地电阻均不降低（例如干燥条件）。环境状况4：特殊状况。本文结合线路检修具体情况，暂取正常无故障、干燥条件下交流电压限值33 V为安全电压限值。

2　感应电压计算及分析

分别计算检修线路不接地以及在检修线路一端、两端、中间挂接临时接地线时的沿线感应电压分布[12]。

1）检修线路不接地时沿线感应电压分布如图1所示。A相感应电压最大值为0.44 kV，最小值为0.36 kV，B相感应电压最大值为20.5 kV，最小值为17.8 kV，C相感应电压最大值为28 kV，最小值为26 kV。此时感应电压超过安全电压限值。

2）检修线路一端接地时沿线感应电压分布如图2所示。A相感应电压最大值为0.42 kV，B相感应电压最大值为1.51 kV，C相感应电压最大值为1.79 kV。此时感应电压超过安全电压限值。

图1　检修线路不接地时沿线感应电压Flg. 1　Induced voltage of the malntalned llne wlth two ends ungrounded

图2　检修线路一端接地时沿线感应电压Flg. 2 Induced voltage of the malntalned llne wlth one end grounded

3）检修线路中间接地时沿线感应电压分布如图3所示。A相感应电压最大值为0.22 kV，B相感应电压最大值为0.75 kV，C相感应电压最大值为0.9 kV。此时感应电压超过安全电压限值。

图3　检修线路中间接地时沿线感应电压Flg. 3 Induced voltage of the malntalned llne wlth the mlddle grounded

4）检修线路两端接地时沿线感应电压分布如图4所示。A相感应电压最大值为1.75 V，B相感应电压最大值为4.05 V，C相感应电压最大值为4.5 V。感应电压均小于人体安全电压限值33 V，不会对检修作业人员构成威胁。

图4　检修线路两端接地时沿线感应电压Flg. 4 Induced voltage of the malntalned llne wlth two ends grounded

由以上感应电压计算结果可知，广东木棉站至凯旋站同塔四回输电线路，不接地或只有一个接地点都不能使最大感应电压降低到安全电压限值内，检修线路两端接地可使全线线路上感应电压在安全限值内，此时不会对检修作业人员构成威胁。

3　不同线路模型时接地方案研究

根据沿线感应电压分布图可知，离接地点距离越近感应电压越小，离接地点距离越远感应电压越大。为了研究线路长度增加时两端接地是否仍然能将感应电压降低到安全范围，本文将计算模型中线路长度依次增加再进行计算，其中线路长度分别为70 km、80 km、90 km时计算结果如图5—图7所示。

图5　线路长度70 km时两端接地沿线感应电压Flg. 5 Induced voltage of the malntalned llne wlth two ends grounded when the length of llne ls 70 km

图6　线路长度80 km时两端接地沿线感应电压Flg. 6 Induced voltage of the malntalned llne wlth two ends grounded when the length of llne ls 80 km

图7　线路长度90 km时两端接地沿线感应电压Flg. 7 Induced voltage of the malntalned llne wlth two ends grounded when the length of llne ls 90 km

根据计算结果可知，随着线路长度的增加，线路上感应电压最大值也会增加。当线路长度小于80 km时，检修线路两端接地可以使沿线感应电压降低到安全电压限值33 V内，当线路长度大于80 km时，线路中段感应电压最大值超过了安全电压限值，此时需要在线路中间增加一个接地点。线路长度为90 km，3个接地点时沿线感应电压分布如图8所示，A相感应电压最大值为4.3 V，B相感应电压最大值为10.2 V，C相感应电压最大值为11.2 V。感应电压小于安全电压限值，不会对检修作业人员构成威胁。

检修线路中间接地点将线路分为两段，每段线路相当于两端接地，可知只要每段线路长度不超过80 km即可将线路沿线感应电压降低到安全范围内。线路全长90 km，两端以及80 km处接地时，检修线路沿线感应电压分布如图9所示，此时A相感应电压最大值为13.3 V，B相感应电压最大值为30.2 V，C相感应电压最大值为33.0 V，感应电压小于人体安全电压限值，不会对检修作业人员构成威胁。

图8　三个接地点时沿线感应电压Flg. 8 Induced voltage of the malntalned llne wlth three polnts grounded

图9　两端以及80 km处接地时沿线感应电压Flg. 9 Induced voltage of the malntalned llne wlth two ends and one polnt 80 km from the end grounded

对于线路导线参数、线路长度等参数不同的线路模型，首先根据具体环境条件选取相应的安全电压限值，然后计算出线路两端接地时，能使感应电压最大值恰好降低到安全电压限值时的线路长度，当线路长度增加时，只需要在每隔相应长度设置一个接地点即可将全线感应电压降低到安全电压限值内。

4　结论

对于同塔四回输电线路，一回线路停电检修，其他线路正常运行时，检修线路上会产生感应电压。在检修线路上挂接临时接地线可以降低感应电压，距离接地点越近感应电压越小，距离接地点感应越远电压越大。以广东木棉至凯旋同塔四回输电线路为例：

1）对于线路长度小于80 km的线路，在检修线路两端挂接临时接地线可使沿线感应电压降低到33 V以内，不会对检修人员构成威胁。

2）对于线路长度大于80 km的线路，在检修线路两端及中间每隔80 km挂接临时接地线可使沿线感应电压降低到33 V以内，不会对检修人员构成威胁。

对于其他导线参数、线路长度等参数不同的线路模型，根据具体环境条件下的安全电压限值，采用相应的临时接地线挂接方案可以使检修线路全线上感应电压都降低到人体安全电压限值内。

参考文献

[1]刘振亚，张启平.国家电网发展模式研究[J].中国电机工程学报，2013，33（7）：1-10. LIU Zhenya，ZHANG QiPing. Study on the deve1oPment mode of nationa1 Power grid of China[J]. Proceedings of the CSEE，2013，33（7）：1-10（in Chinese）.

[2]师宝安，李倩. 500 kV同塔四回输电线路的感应电压和感应电流[J].电力建设，2012，33（9）：31-34. SHI Baoan，LI Qian. Induced vo1tage and current of transmission 1ine of 500 kV quadruP1e-circuit in one tower[J]. E1ectric Power Construction，2012，33（9）：31-34（in Chinese）.

[3]李振强，刘传铨，戴敏.交流1 000 kV与500 kV/220 kV同塔4回线路的感应电压和电流[J].高电压技术，2013，39（12）：3022-3028. LI Zhenqiang，LIU Chuanquan，DAI Min. Induced vo1tage and induced current on AC same-tower four-circuit 1ines comPrised of doub1e-circuit 1 000 kV 1ines and doub1ecircuit 500 kV or 220 kV 1ines[J]. High Vo1tage Engineering，2013，39（12）：3022-3028（in Chinese）.

[4]张嘉旻，王凯，马仁明，等.平行线路间感应问题影响因素研究[J].华东电力，2011，39（3）：411-414. ZHANG Jiamin，WANG Kai，MA Renming，et a1. A study on inf1uence factors of induction between Para11e1 1ines[J]. East China E1ectric Power，2011，39（3）：411-414（in Chinese）.

[5]郭志红，姚金霞，程学启，等. 500 kV同塔双回线路感应电压、电流计算及实测[J].高电压技术，2006，32 （5）：11-14，50. GUO Zhihong，YAO Jinxia，CHENG Xueqi，et a1. Study and measurement of induced vo1tage and current for 500 kV doub1e-circuit 1ine on same tower[J]. High Vo1tage Engineering，2006，32（5）：11-14，50（in Chinese）.

[6]张文杰，张弓达，岳灵平，等.并行多回交直流输电线路检修作业时稳态感应电压计算与分析[J].电网技术，2014（8）：2310-2314. ZHANG Wenjie，ZHANG Gongda，YUE LingPing，et a1. Ca1cu1ation and ana1ysis on steady-state induced vo1tage during maintenance oPeration of mu1ti Para11e1 circuits of EHV/UHVDC/UHVAC transmission 1ines[J]. Power System Techno1ogy，2014（8）：2310-2314（in Chinese）.

[7]欧小波，韩彦华，吕亮，等. 750 kV同塔双回输电线路中感应电压、感应电流的研究以及接地开关的选取[J].陕西电力，2011，39（1）：22-27. OU Xiaobo，HAN Yanhua，LÜ Liang，et a1. Research of induced vo1tage and current on 750 kV doub1e circuit 1ine on same tower and se1ection of grounding switch[J]. Shaanxi E1ectric Power，2011，39（1）：22-27（in Chinese）.

[8]汪晶毅，李志泰，潘春平.同塔多回输电线路感应电压和感应电流的研究[J].电力建设，2011（3）：56-60. WANG Jingyi，LI Zhitai，PAN ChunPing. Research on induced vo1tage and current of mu1ti-circuit on the same tower[J]. E1ectric Power Construction，2011（3）：56-60（in Chinese）.

[9]胡毅，聂定珍. 500 kV同塔双回线路感应电压的计算及安全作业方式[J].中国电力，2000，33（6）：45-47，77. HU Yi，NIE Dingzhen. Ca1cu1ation of induced vo1tage and safety working condition on 500 kV doub1e circuit transmission 1ines[J]. E1ectric Power，2000，33（6）：45-47，77 （in Chinese）.

[10]张乾，王飞龙，李燕青.基于阻波器的检修输电线路临时地线检测装置设计[J].内蒙古电力技术，2013（2）：67-71. ZHANG Qian，WANG Fei1ong，LI Yanqing. Design of transmission 1ine temPorary ground wires detection device based on traPs[J]. Inner Mongo1ia E1ectric Power，2013（2）：67-71（in Chinese）.

[11]中国国家标准化管理委员会. GB/T 3805-2008特低电压（ELV）限值[S].北京：中国标准出版社，2008.

[12]金逸，肖匀，刘庭，等. 500 kV同塔四回线路不全停运检修作业方式研究[J].中国电力，2012，45（9）：29-34. JIN Yi，XIAO Yun，LIU Ting，et a1. Study on circuit service without tota1 outage of the 500 kV transmission 1ine of four circuits on one tower[J]. E1ectric Power，2012，45（9）：29-34（in Chinese）.

刘俊勇（1976—），男，本科，助理工程师，从事输电线路通信干扰及架空输电线路设计工作。

（编辑徐花荣）

Nationa1 Natura1 Science Funds of China（51407130）.

Research on the Connectlon Mode of Temporary Groundlng Wlres durlng Malntenance 0peratlon of Transmlsslon Llne of Quadruple-Clrcult on 0ne Tower

LIU Junyong1，YAN Tianyou1，DING Junjie2，WEN Wu2，RUAN Jiangjun2
（1. Guangzhou E1ectric Power Design Institute，Guangzhou 510075，Guangdong，China；2. Schoo1 of E1ectrica1 Engineering，Wuhan University，Wuhan 430072，Hubei，China）

ABSTRACT：Because of the very short distance between Phases，the e1ectromagnetic couP1ing exists between the 1ines，and high induced vo1tage is generated on the maintenance 1ine whi1e the other 1ines are sti11 in the norma1 oPeration. The high induced vo1tage threatens the safety of the maintenance Personne1. In order to reduce the induced vo1tage，the temPorary grounding wires can be hanged on the maintenance 1ine. Taking transmission 1ine of quadruP1e-circuit on one tower from Mumian substation to Kaixuan substation in Guangdong Province as an examP1e，this PaPer ca1cu1ates the induced vo1tage of the maintained 1ine under different scheme，and ana1yzes their characteristics. The temPorary grounding wires connection mode in various situations is obtained to reduce the induced vo1tage to a Point where the maintenance Personne1 are safe.

作者简介：

收稿日期：2015-06-22。

基金项目：青年科学基金项目（51407130）。

文章编号：1674-3814（2016）01-0019-05

中图分类号：TM755

文献标志码：A