66kV隔离开关至管母线间带电断接引线作业的安全距离计算与分析

罗 彤，李学斌，刘增浩，吕双英，白 洋

(1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006；2.国网辽宁省电力有限公司物资分公司，辽宁 沈阳 110006；3.国网鞍山供电公司，辽宁 鞍山 114000)

66kV隔离开关至管母线间带电断接引线作业的安全距离计算与分析

罗 彤1，李学斌1，刘增浩1，吕双英2，白 洋3

(1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006；2.国网辽宁省电力有限公司物资分公司，辽宁 沈阳 110006；3.国网鞍山供电公司，辽宁 鞍山 114000)

根据220 kV变电站典型设计的实际情况，在满足相关国家、电力行业标准与规程前提下，对220 kV变电站内进行66 kV隔离开关至管母线带电断接引线作业的安全距离进行计算与分析，在此基础上得出作业的可行性，并为相关作业方案制定和工具研制提出合理化建议。

带电作业；安全距离；管母线；变电站

Abstract: According to the actual situation of 220 kV substation typical design and under the premise of meeting the relevant national or power industry standards and regulations.This paper calculates and analyses the safety distance of breakout operation on charged lead between 66 kV disconnecting switch and pipe busbar in 220 kV substation.It draws a conclusion of the operation feasibility on this basis, then it provides rationalization proposal for planning of the relevant working schemes and developing tools.

Keywords：live working；safety distance；pipe busbar；substation

随着状态检修工作的深入开展以及社会对供电可靠性要求的不断提高，减少变电站设备停运次数，大力推广变电带电作业技术，已经成为变电检修作业技术发展的新方向[1]。

当前，国家电网公司220 kV室外变电站典型设计[2]考虑节省占地，66 kV室外配电装置采用管母线普通中型布置。针对66 kV母线隔离开关检修，现有的方法是需要相应母线停电。由此，将频繁地增加66 kV母线运行人员停电倒闸操作次数，增加误操作几率，同时降低母线可用寿命，单母线运行也会威胁电网安全运行。如果采用带电检修，略显紧凑的间隔结构对带电作业安全距离也提出了严峻的挑战。因此有必要对66 kV隔离开关至管母线间带电断接引线作业的距离进行分析计算，相关结论将会对标准化作业技术规范的编制提供参考。

1 对象选取

鉴于国家电网公司220 kV室外变电站典型设计的普遍适用性，选择某220 kV变电站66 kV母线间隔作为研究对象，对其开关至管母线带电断接引线作业中的安全距离、组合间隙进行理论计算。

2 作业安全距离的理论分析

2.1依据标准计算安全距离

在对某220 kV变电站内66 kV隔离开关至管母线间进行带电断接引线作业时，其装置设备上的过电压按66 kV等级输电线路可能出现的最大过电压考虑，根据DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》[3]，确定本项目最大过电压倍数为4.0。参考GB/T 19185—2008《交流线路带电作业安全距离计算方法》[4]，通过理论计算确定其带电作业最小安全距离。

首先确定作业位置的统计过电压U2%：

(1)

(2)

式中：ke为相对地统计过电压倍数；kp为相间统计过电压倍数，kp=1.33ke+0.4；Um为最高工作电压，kV。

根据仿真计算，可得绝缘间隙的统计耐受电压U90%为

(3)

(4)

式中：ks=1.1；ke=4.0；求得kp=5.72；取Um=72.5 kV，可得：

相-地U90%=260.46 kV

相-相U90%=372.46 kV

则最小电气安全距离为

Dmin=2.17[eU90%/(1 080 kt)-1]

(5)

式中：综合系数kt=kd·kg·ka；若取标准偏差系数kd=0.936；间隙系数kg=1.2；海拔高度为100 m，U90%在200～399 kV时的海拔修正系数ka=0.992，则计算结果为

相-地Dmin=0.52 m

相-相Dmin=0.79 m

综上，参考GB/T 19185—2008《交流线路带电作业安全距离计算方法》，通过统计法计算确定最小电气安全距离：相-地为0.52 m；相-相为0.79 m。此结论可作为66 kV隔离开关至管母线间带电断接引线作业时安全距离的确定依据。

2.2通过惯用法计算安全距离

惯用法是一种传统的习惯用法，其基本出发点是使电气设备绝缘的最小击穿电压值高于系统可能出现的最大过电压值，并留有一定的安全裕度。

2.2.1 操作过电压Ugc计算

(6)

式中：Ugc为过电压，kV；K0为过电压倍数，取4；K1为电压升高系数，取1.15；UH为额定电压，kV。

由此可得，Ugc=248 kV。

2.2.2 大气过电压Us计算

Us=U0/(k×X×U0+1)

(7)

式中：Us为距雷击点X(km)外的雷电压，kV；U0为起始雷电波幅值；X为传播距离，取5 km；k为衰减系数(测得值)，一般取(0.16～1.2)×10-3。

按66 kV设计标准规定的绝缘子片数4片，在《电机工程手册》[5]中查出对应的雷电冲击干闪电作为起始雷电波幅值U0=420 kV。

按偏保守计算取k=0.16×10-3，则Us=314 kV。

按上述计算求得的操作过电压和大气过电压，从《电机工程手册》发表的操作波和雷电冲击波正极性棒板间隙放电曲线查出其危险距离分别为0.5 m和0.48 m。这说明起控制作用的是操作过电压,故将由操作过电压求得的危险距离作为计算安全距离Sj的依据。

按照Sj增加20%的裕度(相当于1.2倍数)得到一个不会放电的尺寸。最后根据实际的设备条件(净空尺寸)，推荐一个整数尺寸作为安全距离。安全距离的最终裕度一般都大于20%。由此可知，增加20%裕度后的安全距离为0.6 m，《国家电网公司电力安全工作规程》推荐的安全距离为0.7 m，其增加的裕度达到40%。

3 安全距离的分析与确定

在上述计算过程中，系统过电压始终是确定安全距离的主要依据[6]。系统过电压主要包括内部过电压和雷电过电压2种类型，其中雷电过电压可通过感应雷和直击雷产生，而内部过电压又可细划为操作过电压和暂时过电压。产生操作过电压的主要原因有线路合闸和重合闸、切空载变压器或并联电抗器、线路非对称故障分闸和振荡解列、空载线路分闸；暂时过电压则主要通过线性、铁磁、参数3类谐振过电压以及长线路电容效应、长线路不对称接地、甩负荷状态下的工频变化所产生。

依据《国家电网公司电力安全工作规程》，带电作业应在良好天气下进行。如遇雷电、雪、雹、雨、雾等，不准进行带电作业，这从根本上排除了在进行本项目带电作业时雷电过电压出现的情况。同时，在本项目的操作过程中，因谐振及工频变化而出现暂时过电压的状况也不易发生。因此应将考虑过电压的重点放在操作过电压上。

合闸空载线路或单相重合闸空载线路作为产生操作过电压的2个主要原因，在一般情况下，前者诱发操作过电压的几率大于后者，但它们均不可能和带电作业同时存在。合闸空载线路操作属于计划性合闸，线路合闸通电之前，不可能让检修人员留在线路上。所以，合闸空载线路操作和带电作业不可能重叠。而根据《国家电网公司电力安全工作规程(变电部分)》规定，进行“有可能引起单相接地作业”时，应停用重合闸。即带电作业时，单相重合闸应退出。两者也不可能重叠。所以，产生电力系统操作过电压的条件和带电作业是不会同时出现的。

综上所述，用电力系统过电压来确定带电作业安全距离，是不完全适用的。对于本项目来说，用不可能出现的操作过电压求得安全距离会大大限制本项作业的开展。鉴于此，适当降低过电压倍数ke，可分别求得最小安全距离如表1所示。可见过电压倍数ke为4.0 pu情况下求得的安全距离，对于本项带电作业操作来说是足够安全的。

表1 不同过电压倍数ke对应的最小安全距离

4 结论

根据GB/T19185—2008《交流线路带电作业安全距离计算方法》及通过惯用法所确定的最小相对地安全距离0.52 m和0.6 m，可以满足该项目在实际操作过程中的安全可靠性，只是对应的安全裕度有所差异，分别为4%和20%。而《国家电网公司电力安全工作规程》所规定的最小安全距离为0.7 m，增加了40%的安全裕度。同理，相间距离也是安全的。综上所述，作业时严格保证相对地0.7 m及相间0.9 m的安全距离，整个作业过程是安全可行的。

[1] 孙俊伍，肖 坤，马 宁. 带电作业面临的新形势[J]. 东北电力技术，2003，24(7):1-3.

[2] 刘振亚.国家电网公司输变电工程典型设计：220 kV户外变电站[M].北京：中国电力出版社，2005：3-6.

[3] 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合：DL/T620—1997[S].

[4] 交流线路带电作业安全距离计算方法：GB/T19185—2008[S].

[5] 周 娟.电机工程手册[M].北京：机械工业出版社，1997：7-9.

[6] 方年安.带电作业安全技术[J]. 东北电力技术,1994，15(7):51-59.

Calculation and Analysis of Safety Distance of Breakout Operation on Charged Lead Between 66 kV Disconnecting Switch and Pipe Busbar

LUO Tong1，LI Xuebin1, LIU Zenghao1，LÜ Shuangying2，BAI Yang3

(1.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China；2.State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Materials Branch Company，Shenyang，Liaoning 110006，China; 3.State Grid Anshan Power Supply Company，Anshan，Liaoning 114000，China)

TM84

A

1004-7913(2017)07-0043-03

2017-04-24)

罗 彤(1979)，男，硕士，工程师，长期从事高电压技术及带电作业工作。