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  • 頭條高海拔帶電作業(yè)間隙操作沖擊放電特性及放電電壓校正
    2021-07-19 作者:方雅琪 王力農(nóng) 等  |  來源:《電工技術(shù)學(xué)報》  |  點(diǎn)擊率:
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    導(dǎo)語由于高海拔地區(qū)空氣間隙放電電壓明顯低于低海拔地區(qū),導(dǎo)致高海拔帶電作業(yè)所需安全距離增加。為保障高海拔地區(qū)帶電作業(yè)的順利開展,湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院、武漢大學(xué)電氣與自動化學(xué)院、國網(wǎng)湖北省電力有限公司武漢供電公司、中國電力科學(xué)研究院有限公司的研究人員方雅琪、王力農(nóng)、李瑞、劉凱、宋斌,在2020年第12期《電工技術(shù)學(xué)報》上撰文,以750kV同塔雙回直線塔為研究對象,分別在海拔為2000m、3000m和4300m地區(qū)開展了等電位人員—桿塔間隙以及分裂導(dǎo)線—地電位人員間隙的操作沖擊放電試驗(yàn),分析海拔高度和作業(yè)人員姿態(tài)對間隙放電特性的影響,并基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析現(xiàn)有IEC標(biāo)準(zhǔn)中推薦的m參數(shù)法在高海拔地區(qū)的適用性。 結(jié)果表明,現(xiàn)有方法不適用于海拔3000m以上地區(qū)帶電作業(yè)間隙的放電電壓修正。最后基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)提出一種基于改進(jìn)m參數(shù)的操作沖擊放電電壓修正方法,可用于海拔3000~4300m地區(qū)帶電作業(yè)間隙操作沖擊放電電壓的修正,同時給出了海拔2000~4000m地區(qū)帶電作業(yè)最小安全距離參考值。

    帶電作業(yè)是目前輸電線路運(yùn)維檢修中主要采用的方式,可有效地減小停電時間,提高供電可靠性。目前在低海拔地區(qū),輸電線路帶電作業(yè)已普遍開展,但隨著我國輸變電工程的不斷建設(shè),許多已建和在建的輸電線路都經(jīng)過高海拔地區(qū)。

    以青藏聯(lián)網(wǎng)工程為例,很多線路途經(jīng)地區(qū)的海拔高度都超過3000m,有些線路海拔高度甚至高于5000m。對于高海拔地區(qū)的輸電線路,隨著海拔高度的增加,空氣密度下降,使得同等距離下的空氣間隙放電電壓要明顯低于低海拔地區(qū),帶電作業(yè)安全距離增加。為保證高海拔地區(qū)帶電作業(yè)工作的順利開展,需要研究高海拔地區(qū)空氣帶電作業(yè)間隙放電特性并選用合適的放電電壓校正方法,進(jìn)而確定高海拔地區(qū)帶電作業(yè)所需的最小安全距離。

    在海拔高度對電力系統(tǒng)外絕緣放電特性的影響方面,國內(nèi)外均進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究。從20世紀(jì)60年代開始,國外就對高海拔下的空氣間隙放電特性開展了大量試驗(yàn)。

    • 美國研究人員認(rèn)為在高海拔地區(qū)空氣密度對放電的影響最為明顯,海拔修正因數(shù)可以用相對空氣密度的冪函數(shù)表示。
    • 日本研究人員在海拔1850m地區(qū)進(jìn)行了1~3m的棒-棒、棒- 板空氣間隙放電試驗(yàn),得出在進(jìn)行高海拔外絕緣放電電壓的校正時除了要考慮相對空氣密度外,還應(yīng)考慮空氣的絕對濕度。
    • 意大利A. Pigini等對棒- 板、導(dǎo)線-板、導(dǎo)線-塔窗、棒-棒和導(dǎo)線-棒等不同電極在不同海拔高度進(jìn)行了放電特性試驗(yàn),提出了基于g參數(shù)法放電電壓校正方法的雛形。
    • M. Ramirez等在更高海拔地區(qū)進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)A. Pigini提出的方法在高海拔條件下適用性較差。

    20世紀(jì)90年代,國內(nèi)研究人員開始針對高海拔空氣間隙放電特性開展研究。近年來,以中國電科院和重慶大學(xué)為代表的研究機(jī)構(gòu)和國內(nèi)高校開展了諸多試驗(yàn),研究了高海拔條件下的棒-板、棒-棒等典型空氣間隙以及交直流輸電線路空氣間隙的放電特性,為空氣間隙放電電壓的海拔修正提供了大量寶貴的數(shù)據(jù)。

    目前,放電電壓的海拔修正方法主要有IEC 60060 1 2010和GB/T 16927.1 2011中推薦的g參數(shù)法、DL/T 620 1997中推薦的氣象條件校正方法以及IEC 60071 2 1996和GB 311.1 2012中推薦的m參數(shù)法。其中g(shù)參數(shù)法和DL/T 620中的方法均要用到試驗(yàn)地點(diǎn)的相對空氣密度和絕對濕度等大氣參數(shù),不便于在工程中應(yīng)用。

    m參數(shù)法僅需代入試驗(yàn)地點(diǎn)的海拔高度和m的值,應(yīng)用起來更加簡便,但現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中給出的m的參考值是基于2000m以下地區(qū)試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的,在海拔2000m以下地區(qū)適用性較好,其在高海拔地區(qū)的適用性還有待進(jìn)一步研究。

    為了研究高海拔地區(qū)帶電作業(yè)間隙的放電特性,湖北工業(yè)大學(xué)、武漢大學(xué)等單位的研究人員以750kV同塔雙回直線塔為研究對象,分別在青海平安(海拔2000m),青海海西(海拔3000m)和西藏羊八井(海拔4300m)等地區(qū)開展了等電位人員對桿塔間隙以及分裂導(dǎo)線對地電位人員間隙的操作沖擊試驗(yàn),獲取了不同工況下帶電作業(yè)間隙的放電特性曲線。基于現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果,提出了基于改進(jìn)m參數(shù)的放電電壓海拔修正方法,研究結(jié)果可為高海拔地區(qū)帶電作業(yè)最小安全距離的確定提供依據(jù)和參考。

    高海拔帶電作業(yè)間隙操作沖擊放電特性及放電電壓校正

    圖1 帶電作業(yè)間隙試驗(yàn)布置

    高海拔帶電作業(yè)間隙操作沖擊放電特性及放電電壓校正

    圖2 現(xiàn)場試驗(yàn)布置

    研究人員最后得出以下結(jié)論:

    • 1)隨著海拔高度的升高,不同帶電作業(yè)間隙的放電電壓均有所下降,且放電電壓梯度也隨海拔高度的增加而減小。
    • 2)不同海拔高度下,分裂導(dǎo)線對地電位人員的放電電壓最高,等電位人員對上方橫擔(dān)的放電電壓最低,等電位人員姿勢對放電電壓有明顯影響。
    • 3)不同間隙結(jié)構(gòu)下的海拔修正因數(shù)隨著海拔的升高而增加,隨著間隙距離的增大而減小。隨著間隙距離的增大,大氣參數(shù)對操作沖擊放電電壓的影響減弱。
    • 4)根據(jù)3000m和4300m試驗(yàn)結(jié)果得到的海拔校正因數(shù)與IEC 60071 2標(biāo)準(zhǔn)得出的校正因數(shù)有一定偏差,建議修正高海拔帶電作業(yè)間隙放電電壓時按照本文得出的修正公式進(jìn)行計算。

    以上研究成果發(fā)表在2020年第12期《電工技術(shù)學(xué)報》,論文標(biāo)題為“高海拔帶電作業(yè)間隙操作沖擊放電特性及放電電壓校正”,作者為方雅琪、王力農(nóng)、李瑞、劉凱、宋斌。

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