基于500kV超高压输电线路同塔线带电作业可行性的研究

孙宏宇

(国网黑龙江省电力有限公司检修公司)

0 引言

随着国民经济的不断增长，各行业的用电量日渐增大，500kV超高压输电线路的使用情况增多，但是500kV超电压输电线路同塔线排列比较密集、塔头的间隙比正常的线路要小得多，因此作业人员同塔线带电作业的难度比较大。本文以紧凑型同塔双回路为例，研究同塔线的等电位情况，为作业人员提供参考。

1 500kV超高压输电线路同塔线带电作业可行性分析

500kV超高压输电线路同塔带电作业难度大、风险高，工作人员如何才能在同塔线带电作业时保证自身安全是研究重点，工作人员一般采用等电位进入的方法在同塔线开展带电作业。因此工作人员需要对同塔线中等电位进行计算，找到等电位作业间隙，然后再通过吊篮法或者沿软梯攀爬法进入等电位作业。500kV超高压输电线路同塔线带电作业中必须要做好防护措施，防护作业人员安全作业，因此同样要对人体表面电场的分布情况进行计算，最后再根据等电位和人体表面电场的计算结果做好带电作业的防护措施。

2 500kV超高压输电线路同塔线等电位分析

2.1 组合间隙

作业人员进入等电位作业后在工作人员和同塔线之间形成了组合间隙，此时作业人员因人体周围的电场影响了组合间隙的空气绝缘性。而且人体周围的电场分布是不均匀的，会导致组合间隙的电场发生突变，电场强度变化过大会导致局部放电击穿组合间隙对工作人员造成伤亡，因此组合间隙的最小要求为4m。

2.2 紧凑型同塔双回路与正常电塔的间隙对比

500kV超高压输电线路中常见的是A型号的直线塔和B型号的紧凑型同塔，直线塔和同塔的构造不同，A型号直线塔如图1所示[1]：

A型号直线塔如图所示窗口间隙为4.5m，边相的窗口间隙为5.3m。塔窗内部的三相导线排列方式为水平排列。作业人员如果在A型号的直线塔开展带电作业无论采用吊篮法或者沿软梯攀爬法都可以保证组合间隙大于4m，因此带电作业相对安全。

而B型号紧凑型回塔如图2所示：

B型号紧凑型回塔如图所示窗口间隙为4.1m，边相的窗口间隙为7.0m。塔窗内部以正三角形的方式排列三相导线，而导线采用六分裂结构。作业人员如果在B型号的紧凑型回塔开展带电作业采用吊篮法或者沿软梯攀爬法都需要注意保证组合间隙大于4m，而B型号紧凑型回塔的窗口间隙只有4.1m，因此作业人员在B型号紧凑型回塔作业时要格外小心，工作人员计算等电位一定要更加精确。

3 500kV超高压输电线路同塔线等电位计算

500kV超高压输电线路同塔作业人员的作业方式有吊篮法和沿软梯攀爬法两种，而吊篮法在左右两个方向都可以进入等电位组合间隙，因此可以得到3种作业方式：吊篮法从左侧进入的作业图如图3所示、吊篮法从右侧进入的作业图如图4所示、沿软梯攀爬法的作业图如图5所示[2]：

根据图3和图4可以得到以下结论：位置1的工作人员位于紧凑型同塔的横担上，位置2的工作人员与上相导线的距离只有3m，位置3的工作人员上与上相导线的距离只有2m，位置4的工作人员与上相导线相互重合。

根据图5可以得到以下结论：位置1的工作人员位于下相导线的中心点附近，头部未到下相导线。位置2的工作人员头部部位在下相导线之上，而下半身在下相导线之下。位置3的工作人员与上相导线的距离只有4m。位置4的工作人员与上相导线重合。

图3、图4、图5中紧凑型同塔的组合间隙用Se表示，带电工作作业人员与地面电位的距离用S1表示，带电工作作业人员与等电位的距离用S2和S3表示，组合间隙的值应该将带电工作作业人员与地面电位的距离与带电工作作业人员与等电位的距离相加。因此可以得出结论：以上三种进入等电位的方法Se1=S1+S2；而吊篮法从左侧进入以及沿软梯攀爬法Se2=S1+S3。而根据紧凑型回塔的塔头尺寸与Se的计算方式可以计算出吊篮法从左侧进入、吊篮法从右侧进入、沿软梯攀爬法三种情况下组合间隙的值：Se1的值如表1所示、Se2的值如表2所示.

表1 组合间隙Se1

表2 组合间隙Se2

根据表1和表2中位置1、位置2、位置3、位置4的组合间隙结果可以得出以下结论：吊篮法从右侧进入等电位时位置3的组合间隙为3.8m，不符合组合间隙最小为4m的规定，因此500kV输电线路紧凑型同塔线作业时不能采用从吊篮法从右侧进入；带电工作作业人员可以采用吊篮法从左侧进入或者沿软梯攀爬法均可保证组合间隙符合要求，但是相比之下沿软梯攀爬法明显组合间隙更大，因此500kV输电线路紧凑型同塔线作业时沿软梯攀爬法最优，此法进入等电位带电作业风险最小。但是无论哪种方法带电工作作业人员在作业过程中都会有触电感觉，因此作业安全部门应该根据人体表面场强的分布情况制作出可以有效防止触电的工作服。

4 500kV超高压输电线路同塔线人体场强计算

4.1 构建B型号紧凑型同塔模型

计算人体表面场强的分布情况首先需要工作人员根据实际的同塔尺寸构建线路模型，然后再根据线路模型中的等电位计算人体表面场强的分布情况，在构建模型的过程中将六分裂形式的导线用一根导线等效替代，构建的B型号紧凑型同塔模型平面图如下[3]：

而根据人体的臂长身长等数据可以构建人体的三维等效仿真模型如图7所示：

人体的仿真模型中头部使用球体替代，而手臂、腿、躯干、颈部部位则使用圆柱体替代，人体仿真模型的尺寸如表3所示：

表3 人体仿真模型尺寸图

4.2 人体表面场强分布计算

500kV超高压输电线路同塔线带电作业人员使用仿真模型替代测试人体表面场强的分布情况，实际按照下图的测量点测量人体表面的场强。

测量结果如下：

根据图9的测量结果可以得到以下结论：当作业人员在导线上作业时场强最大，而且脚部位置的圆柱体场强最大，场强最大值为2126kV/m，而头部位置的场强均小于200kV/m。

4.3 作业人员的安全防护

作业人员在带电作业时穿戴的屏蔽服能否有效防止触电直接决定了作业人员的生命安全，因此屏蔽服的上衣、帽子、鞋子、袜子以及手套等部位均要符合GB/T 6568—2008《带电作业用屏蔽服装》的要求，即衣服内部的场强分布不能大于15kV/m，而人体外部的体表场强不能大于240kV/m。而人体表面场强分布测试结果中最大的场强分布值为2126kV/m，因此屏蔽服的效率应该至少达到42.52dB。所以为保证作业人员的生命安全，作业人员的屏蔽服的效率应该高于42.52dB，工作人员穿戴屏蔽效率足够高的防护服才能够安全地在500kV超高压输电线路同塔线开展带电作业。

5 结束语

综上所述，500kV超高压输电线路同塔线带电作业是可行的，但是需要保证作业人员的屏蔽服效率高于42.52dB，同时尽量采用沿软梯攀爬法进入等电位组合间隙，这样才能最大限度地保证作业人员的人身安全。