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超/特高压交直流输电线路带电作业屏蔽防护措施研究

发表时间：2021/6/17 来源：《基层建设》2021年第6期作者：鄂先忠

[导读] 【摘要】：目前，直流输电线路在我国获得了全面的全面发展，有效促进了我国电力产业建设发展。

        中国南方电网超高压输电公司大理局 671000
        【摘要】：目前，直流输电线路在我国获得了全面的全面发展，有效促进了我国电力产业建设发展。特高压直流输电线路如：±1100kV 强度高于±800kV 输电线路，在操作时候也存在一定的危险性。因此，特高压直流输电线路要做好带电作业屏蔽防护工作，通过多项试验和测试，确定屏蔽服基本参数、内外电场强度测量、人体电流测量以及电位转移测量等，根据实际的试验结果来确定屏蔽防护的注意事宜，保证电力建设的安全性和稳定性。
        【关键词】：高压交直流输电线路；带电作业；屏蔽防护
        随着我国现代电力工程建设发展，特高压、超高压的输电工程也在不断投产和运用。而直流输电线路的电压、电晕作用以及周围的综合场、电位转移以及可听噪声也成为了屏蔽防护的主要内容和重点。±1100kV 是目前最大的直流输电电压登记，带电工作中面临着较多的风险，这需要工作人员对周围的空间电场、电子流以及空间离子流参数进行分析，进而做好噪声防护以及电位管控。与此同时，要对带电作业的工作人员的屏蔽服进行进一步深化研究。相结合±1100kV 带电作业的空间泄漏电流以及噪声防护等屏蔽防护参数和内容进行对比，并提出了以下合理的措施建议。
        1.±1100kV 直流输电线路带电屏蔽服参数测试分析
        带电作业屏蔽防护服的防护标准有GB/T 25726—2012《1000kV 交流带电作业用屏蔽服装》、GB/T 6568—2008《带电作业用屏蔽服装》两个，针对标准的严格要求进行特高直流输电线路带电作业参数测试，结果可知，衣料电阻测量值为0.452Ω，满足参数≤1.0Ω的要求；耐燃炭长76.0/mm ，满足≤300/mm 的要求，整套衣服的屏蔽电阻为18.5Ω满足参数≤20Ω的要求。研究可知，以上数据均满足带电作业的需求。
        2.±1100kV 直流输电线路带电作业屏蔽防护测量
        现采用无线传输测量系统对带电作业进行分析，采用电机旋转的方式将直流电场转化为交流电场，并通过无线传输模块进行数据对接，将信息传输给上位机。
        首先测定屏蔽服的屏蔽高产电压，先限制作业人员的体表电场，将其限制在一个安全范围内，以此来衡量屏蔽服的各项指标标准。要求屏蔽效率不小于60d，并要留下安全裕度。后利用高压发生器对平板电机施加直流电流，让其之间形成一个稳定的主流电场，通过场磨式的结构以及无线传输等方法做好测量屏蔽服电场分析，最后得到屏蔽服衣料的效率。结果可知，屏蔽结果满足指标要求。
        3.对屏蔽服内外的电场强度模拟测试分析
        按照±1100kV 直流输电线路的特点，现进行典型的直线塔计算分析，本次研究通过构建虚拟塔，让工作人员在特殊的等电位环境中分别测量屏蔽服内外电电场的强度，要求侧身塔摆入等电位的作业，可以减少短接的空气间歇，这种方式具有极高的安全系数。试验中导线采用八分裂的结构，长12m，导线的直径为42m，绝缘只要固定在长15m，宽2m的模拟横担上，让导线离地12m，设置模拟塔身、模拟横担距离为9.5m，用±2400KV的直流电压发生期发生直流电压，后面用金属波纹管连接导线，并模拟接地线，实验中对模拟导线施加不同级性的直流电流，分别测量模拟的各个部位的电场获取测量数据。
        结果可知，带电作业时候，无论是那种电位都会让身体表面出现直流电场作用，在凸出的位置如人体的头部会形成畸变的周围电场，形成一个尖端面，但这些部位的高压临近高压带电体时候，整个表面也会产生高于带电作业允许值的场强。

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        从现有位置的场强测量结果来看，±1100kV的导线设计可以减少并控制电晕的水平，具有极高的运用价值，但是±1100kV直流输电线路的带电作业电场强度依旧存在问题，不同的位置情况下，人体头部的位置周围电场强度会变大，等电位电场的强度最高。穿戴相应的屏蔽服后，±1100kV最高直流场强在其头部，小于各项规定范围值，因此带电作业人员一定要佩戴面部屏蔽产品。
        4.测量屏蔽服和人体电流
        实验要求穿戴整套屏蔽服的工作人员站到空间强电场中，此时空间离子流可能会经过屏蔽服，实验模拟时外层屏蔽服会经过直流电流表和参考电位直接相连，且内外层屏蔽服之间会存在电容，让内外屏蔽的裤脚金属线经过金属电流直接流经人体，测量地面泄漏电流时候需要模拟塔头布置以及电场，并对导线施加不同的直流电压。结果表示，屏蔽服对空间离子电流有屏蔽效果，流经人体的电流约在 1µA 左右；此时等电位流经人体电流时候，可以将屏蔽服固定在绝缘斗上部，靠近导线时候不需要和导向接触，且需要将电流表的一端固定在外层的屏蔽裤的出线位置，另一端和模拟导线连接，测量可知，屏蔽服流经人体的泄漏电流小于5 µA 。
        5.电位转移电流试验
        拉弧放电现场是常见的直流高压电流运行问题，如工作人员进入等电位后会产生不同的放电问题，如因为电力电弧的密度发生变化而产生了局部高温，这也导致了工作人员灼伤后引发高空坠落的问题，而流经人体的电流也可能超过安全限定值，因此需要针对实验测量结果来控制拉弧瞬间电流，确定屏蔽服的脉冲电流。
        本次实验采用“光纤维脉冲电流系统”，系统内部有测量探头、光电转换器以及电脑装置，金属探头由金属腔体构成，内部有测量电阻以及电压采集卡和光电转换模块，采集卡连接了腔体外壁和电阻，墙体内部的电池有电压采集卡主要起到了供电作用，而光电转换模块将数据输入到电脑系统中进行模拟分析，实验中测量电阻为0.1Ω，通过电压采集记录后获取电压波形，进而形成脉冲电流波形，后通过高速摄影机来拍摄拉弧全过程。模拟人员手持电位转移棒，将脉冲电流的探头依次融入绝缘吊斗中，一段可以通过引线来连接电位转移棒的前端，后一段连接模拟人屏蔽服，试验前先控制模拟对象和导向距离大于5米，后期不断施加直流电压，再缓慢控制模拟对象靠近导线，可利用高速摄影以观察拉弧的情况，记录脉冲电流的波形，此时也要记录回路中不可避免地电感，且电位转移电流也应当为典型的谐振波形。结果可知，进入电流的瞬间，屏蔽服的脉冲电流达到了200A，以此拉弧的脉冲电流需要持续1 1µs 左右，这一点符合仿真结果。
        6.结语
        综上所述，超/特高压交直流输电线路带电作业屏蔽时候要做好屏蔽研究分析，结合电流转移试验、人体电流的耐受力进行分析，确定好各个参数，针对电场强度进行模拟测试分析，最终保证带电作业的屏蔽效果。
        【参考文献】
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