500 kV ZBV型塔V型绝缘子带电更换技术研究

陶留海，徐 飞，李忠民，杨朝锋，张建辉，郭海云

（1.国网河南省电力公司检修公司，河南 郑州 450000；2.河南电力博大科技有限公司，河南 郑州450001；3.国网河南省电力公司技能培训中心，河南 郑州 450052）

500 kV ZBV型塔V型绝缘子带电更换技术研究

陶留海1，徐 飞2，李忠民1，杨朝锋1，张建辉1，郭海云3

（1.国网河南省电力公司检修公司，河南 郑州 450000；2.河南电力博大科技有限公司，河南 郑州450001；3.国网河南省电力公司技能培训中心，河南 郑州 450052）

通过对某500 kV线路139号塔带电更换中相V型绝缘子串项目进行分析研究，介绍了项目研究技术路线、项目关键技术难点分析、操作步骤和安全注意事项，成功实施了更换方案，对今后500 kV线路ZBV型塔中相带电作业的开展具有借鉴意义。

500kV线路；ZBV型塔；V型绝缘子；带电更换

0　引言

某500 kV超高压输电线路于2008-07-16建成投运。2014年7月，该500 kV线路139号塔中相V型绝缘子串右串出现塔身端第10，22，23，24片玻璃自爆绝缘子的紧急缺陷，需进行带电更换。500 kV输电线路ZBV型塔带电更换中相V型绝缘子串右串玻璃自爆绝缘子在此地尚属首次。

为了保证该工作安全顺利的完成，该线路所属公司高度重视，按照带电作业工作管理规定相关要求，组成相关研究小组，进行认真的现场勘察，确认了项目的可行性，制订详细的作业方案，并认真组织实施，最终取得了成功。以下介绍该项目研究技术路线、项目关键技术难点分析、操作步骤和安全注意事项。

1　项目研究技术路线

（1） 学习带电作业文件、标准，查阅线路设计图纸，确定本次带电作业项目的关键点。

（2） 对该500 kV线路139号塔带电作业地点的安全距离进行校核，对作业现场地形情况进行实地调查。

（3） 利用掌握的不同工况下导线对地距离关键数据，校验作业时相间距离是否满足带电作业的要求，编制相应的作业方法和预防措施。

2　项目关键技术难点分析

保证带电作业安全的3项技术条件：

（1） 流经人体的电流不超过人体的感知水平（1 mA）；

（2） 人体体表场强不超过人体的感知水平（240 kV/m）；

（3） 保证人身与带电体有足够的安全距离。

本次新项目研究主要从如何保证以上3项技术条件入手，对关键技术难点逐一分析，以形成明确的结论。

2.1500 kV带电作业人员的安全防护

电力行业标准DL/T 966—2005《送电线路带电作业技术导则》第6.2.1条规定：“在330-500 kV塔上作业的地电位电工应穿全套高压静电防护服或屏蔽服（包括帽、衣、裤、鞋和手套）。”第6.2.4条规定：“在强电场下用绝缘传递绳索传递大、长金属物件时，必须先行接地才能徒手触及。”

2.2与带电作业有关的线路参数

2.2.1对接地体的最小空气间隙

查阅工程总说明书，本工程海拔高度在500 m以下。本区段路径海拔高度小于100 m，操作过电压倍数取2.0倍。根据国家电力行业标准DL/ T 620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》要求，本线路导线和带电体对接地体的最小空气间隙按下表所列数值进行设计。其空气间隙如表1所示。

2.2.2导线参数

本线路采用4×LGJ-400/35钢芯铝绞线，每相四分裂，子导线正方形排列，间距450 mm。最大使用张力39 122 N，安全系数2.52。

2.2.3玻璃绝缘子参数

该500 kV线路138号塔、139号塔中相都采用V形玻璃绝缘子串悬挂方式，V形串绝缘子型号为V*2*28*FC16P/155。玻璃绝缘子主要尺寸和电性能如表2所示。

表2　玻璃绝缘子主要尺寸和电性能

2.3带电作业规程、技术导则中的主要技术要求

该500 kV线路139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/T 966—2005《送电线路带电作业技术导则》，并列出主要规定要求如下。

（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3.2 m的安全距离要求。

（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3.9 m的组合间隙要求。

（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4.0 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4.0 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准小于23片。

2.4现场勘察情况

为了判断本作业项目的可行性，2014-06-23，带电作业班组到139号塔进行了现场勘察。现场勘察结果为：中相横担下平面至带电均压环垂直距离5.2 m，水平距离4.5 m，斜距4.7 m，最近距离4.0 m；横担宽度119.5 cm，施工眼孔距15 cm，使用Φ20螺丝，中心花板厚度7 mm，孔护边离花板边距3 cm，具体如图1所示。根据现场勘查，各数据符合带电作业的标准，作出可以进行带电作业的结论。

图1　139号塔塔窗尺寸

2.5主要工器具受力计算与选择

2.5.1计算所需参数

500 kV线路138号塔，塔型：ZBV1-33，水平档距Lh=435 m；500 kV线路139号塔，塔型：ZBV1-33，水平档距Lh=450 m。

138，139号塔垂直档距均按照480 m估算，垂直档距内间隔棒数量按照8个（每个重力为85 N）估算，4个线夹（每个重力为39.5 N），2名等电位电工（每名重力为650 N）。

2.5.2提线装置的选择

单套提线装置由横担侧施工孔接头、绝缘拉棒、导线侧收紧四线提线器组成。在中横担中部位置采用2套提线器同时提线工况下的受力分析。

考虑不均匀系数1.2，求得1套提线器最大受力P=0.5×1.2×（4×4.1×425.24×480/100+8× 85+4×39.5）+650=21 237.7 N；式中4.1为导线截面积，单位cm2，425.24为百米档距对应的垂直比载，480/100为百米档距对应数值。

考虑安全系数2.5，提线器拉力G=21 237.7× 2.5=53 094.25 N，即需要承受55 kN以上的拉力的提线器。

2.5.3绝缘子串主承力绝缘绳选择

绝缘子串总质量：28×7.2=201.6 kg；带电作业时做主承力绳索和绝缘滑车组的安全系数取3.0；绝缘绳受力201.6×3.0×9.8=5 929 N，选用直径16 mm绝缘绳。

2.6主要工器具尺寸计算

本次工器具尺寸计算主要是为确定整套吊线工具的组合尺寸。这一组合尺寸是由横担中心下平面距2，3线导线上平面间的垂直距离决定的。经查阅图纸和计算，求出横担中心下平面距2，3线导线上平面间的垂直距离大约为5.2 m。根据这一尺寸，并适当考虑由于金具加工误差累计的量，选择工器具。

2.7主要作业技术关键点

2.7.1进电场方式

进电场方式采用绝缘软梯法进入等电位。要求有2点：一是绝缘软梯悬挂位置在距离塔身7 m以外的中相导线上；二是保证等电位作业电工进出等电位的组合间隙不小于3.9 m，等电位作业人员在绝缘子附近转移作业位置时要控制操作动作幅度，身体各部位与塔窗接地体的安全距离不小于3.2 m。

2.7.2吊线方式

本次吊线采用导线侧收紧起吊导线方式（施工孔连接接头+绝缘拉棒+导线侧收紧四线提线器）。要求主要有2点：一是带电作业用绝缘承力工具、绝缘绳索的有效绝缘长度不小于3.7 m。二是绝缘提线器的额定工作负荷不小于55 kN。

2.7.3绝缘子侧拆除和安装

中相V串玻璃绝缘子自爆处理的技术关键点是，整串玻璃绝缘子的更换过程中对塔窗内带电作业安全距离的控制和导线侧绝缘子的拆除和安装。主要有以下几点要求：

（1） 首先使用双提线器进行中相两侧导线垂直提线；在右串绝缘子连接点联板和对应水平塔窗点位置设置3-3绝缘滑车组进行预收紧，防止导线侧绝缘子连接处摘除后向另一侧倾斜位移。在恢复时进行辅助连接。

（2） 绝缘子更换要求使用绝缘托瓶架和2-2滑车组进行控制，放置垂直位置后，摘除横担侧连接，将绝缘子落至地面更换或在塔上合适位置进行更换。

（3） 此作业过程比较复杂，也是整个作业的难点和危险点，必须高度重视和严格遵守安规规定。必须保证扣除人体短接后的良好绝缘子片数不少于23片。保证等电位电工与接地体、地电位电工与带电体安全距离不小于3.2 m。任何作业过程中的组合间隙不得小于3.9 m。

3　作业方案

3.1作业方法

采用等电位与地电位结合作业法。

3.2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。

3.3主要工器具

主要工器具见表3。

表3　主要工器具表

3.4操作步骤

（1） 地面电工确认线路名称和塔号、杆塔检查，进行现场作业环境测量和工器具组装检查、绝缘测试；对屏蔽服进行连接检查和电阻测量；对玻璃绝缘子外观进行检查，并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，得到确认和开工许可命令后方可进行下一步工作。

（3） 地电位电工携带绝缘传递绳到达作业位置，选择合适位置挂好绝缘传递绳，地面人员依次传递操作杆、跟头滑车等进电场工具，地电位电工将进电场工具安装在作业相导线上。

（4） 地面电工依次传递横担侧卡具，收紧丝杠、绝缘拉棒、滑车组和导线提线器、绝缘托瓶架等吊线工具；地电位电工配合安装好横担侧卡具、绝缘拉棒、绝缘托瓶架等工器具。

（5） 地面电工将软梯支架、绝缘软梯悬挂在作业相导线上。等电位电工攀登软梯进入强电场，攀登过程中地面电工控制好等电位电工的保护绳。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。

（6） 塔上地电位电工配合等电位电工安装、收紧提线器提升导线，安装托瓶架。

（7） 导线荷载转移至绝缘拉棒后，等电位电工拆开导线侧绝缘子与碗头的连接。

（8） 地电位电工控制滑车组绳索将托瓶架同绝缘子呈垂直状态放置。

（9） 地电位电工使用绝缘绳索将绝缘子串拉至横担附近位置逐片进行破损绝缘子的更换。绝缘子更换完毕后，依照相反的程序，在滑车组的配合下复位绝缘子的连接。

（10） 绝缘子复位后，等电位电工检查连接后走线至塔身外侧7 m以外，攀登软梯退出强电场。

（11） 将塔上工器具利用绝缘传递绳依次传递下塔。

（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，汇报作业情况给现场负责人，终结工作。

3.5现场实施情况

2014-06-25，该500 kV线路139号塔成功进行了ZBV型塔带电更换中相V型绝缘子串。

4　结束语

对于500 kV交流输电线路ZBV型塔中相带电更换V串绝缘子的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，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，经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和进行。

对于中相空间紧凑的小塔窗，使用悬挂在塔窗7 m外侧导线的绝缘软梯进入强电场是一种科学的常用方法。对于23片临界良好绝缘子片数的V型串采用双绝缘拉棒提线方式，使用托瓶架将绝缘子从倾斜放至垂直进行更换也是保证安全作业的科学方法。

1 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.

2 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.

3 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 19185—2008交流线路带电作业安全距离计算方法［S］.北京：中国标准出版社，2008.

4 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB 26859—2010电力（业）安全工作规程［S］.北京：中国质检出版社，2012.

5 中华人民共和国国家发展改革委员会.DL/T 966—2005送电线路带电作业技术导则［S］.北京：中国电力出版社，2006.

2015-08-24；

2016-03-23。

陶留海（1978-），男，高级工程师，高级技师，主要从事超、特高压输电线路运维检修、带电作业等方面的管理和研究工作，email：ycgy tlh@126.com。

徐 飞（1983-），男，高级工程师，主要从事输电线路牵张设备的管理和研究工作。

李忠民（1979-），男，高级工程师，主要从事超、特高压输电线路运维检修等方面的管理和研究工作。

杨朝锋（1978-），男，高级工程师，主要从事超、特高压输电线路运维检修等方面的管理和研究工作。

张建辉（1970-），男，高级工程师，主要从事超、特高压输电线路建设、运维检修等方面的管理和研究工作。

郭海云（1973-），男，高级工程师，主要从事输电线路专业的教学工作。