CN102928747B - 一种变电站管母相间带电作业最低放电位置的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种变电站管母相间带电作业最低放电位置的确定方法，包括下述步骤：A、对变电站管母相间带电作业进行相间操作冲击试验；B、确定所述变电站管母相间带电作业的操作冲击放电特性曲线；C、确定变电站管母相间带电作业最小组合间隙的最低放电位置。针对110kV、220kV变电站管母相间带电作业的实际作业工况，模拟真型试验布置，通过真型试验研究得到变电站管母相间带电作业的操作冲击放电特性曲线，从而确定110kV、220kV变电站管母相间带电作业最小组合间隙的最低放电位置。为变电站管母相间带电作业的最小组合间隙的确定提供试验支撑和理论依据，保证带电检修作业安全开展。
Description
技术领域
本发明涉及输变电带电检修作业，具体涉及一种变电站管母相间带电作业最低放电位置的确定方法。
背景技术
由于变电设备停电较难、倒闸操作等受到各种限制，经常需要进行带电检修、更换作业。为保证在变电站管母间进行带电作业工作的安全开展，需使各种带电作业安全距离均满足规定的要求。根据管母间带电作业的特点，该带电作业安全距离包括：不同极性下的相地最小安全距离、相间最小安全距离和相间最小组合间隙。
但是，根据《110kV典设》和《220kV典设》确定的110kV和220kV变电站硬管母间间隙距离，扣除带电作业人员人体占位间隙0.5m后，无法满足《安规》规定的带电作业安全距离要求。
因此，需要结合110kV、220kV变电站实际作业工况，通过真型试验研究，确定110kV、220kV变电站管母带电检修时最小作业安全间隙(包括相地最小安全距离、相间最小安全距离和相间最小组合间隙)。
带电作业等电位电工在进出等电位的过程中，需要进行电位转移，《国家电网公司电力安全工作规程》(变电部分)和(线路部分)规定：等电位作业人员转移电位时，人体裸露部分与带电体的距离不应小于规定的值，35、63(66)kV电压等级带电作业时，人体裸露部分与带电体的距离为0.2m；110、220kV电压等级带电作业时，距离为0.3m；330、500kV电压等级带电作业时，距离为0.4m；±500kV电压等级带电作业时，距离为0.4m。750kV、1000kV应使用电位转移棒进行电位转移。DLT1060-2007《750kV交流输电线路带电作业技术导则》规定：750kV交流输电线路等电位作业电位转移时，作业人员距带电体约为0.4m，面部与带电体距离不得小于0.5m。DLT392-2010《1000kV交流输电线路带电作业技术导则》规定：电位转移时，人体面部与带电体距离不得小于0.5m。
上述电位转移时的距离规定值主要是针对架空输电线路带电作业，由于变电站内设备密集，其布置型式和设备结构均不同于线路，变电站带电检修作业项目、作业方式、保持的安全距离都和线路有较大的不同。因此，变电站带电作业最小组合间隙的最低放电位置亦不同于线路。
目前，相关规程和技术导则对110kV、220kV变电站相间带电作业的最低放电位置还未有明确规定。此外，现有安全距离的计算方法主要是针对相地安全距离的计算，对变电站管母相间带电作业还未进行过相关试验研究工作，对相间安全距离和相间组合间隙的确定还未有依据可参考。
因此，有必要在前期带电作业相关研究成果的基础上，根据变电站管母相间带电作业的特点，进行变电站管母相间带电作业的模拟真型试验研究，确定管母相间带电作业最小组合间隙的最低放电位置，为今后变电站管母相间带电作业的最小组合间隙的确定提供试验支撑和理论依据。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种变电站管母相间带电作业最低放电位置的确定方法，针对110kV、220kV变电站管母相间带电作业的实际作业工况，模拟真型试验布置，通过真型试验研究得到变电站管母相间带电作业的操作冲击放电特性曲线，从而确定110kV、220kV变电站管母相间带电作业最小组合间隙的最低放电位置。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种变电站管母相间带电作业最低放电位置的确定方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：
A、对变电站管母相间带电作业进行相间操作冲击试验；
B、确定所述变电站管母相间带电作业的操作冲击放电特性曲线；
C、确定变电站管母相间带电作业最小组合间隙的最低放电位置。
其中，所述步骤A在进行相间操作冲击试验时，所用的试验装置包括负极性管母、正极性管母、两个支柱绝缘子和模拟人模型；
所述模拟人模型安装在负极性管母和正极性管母之间；所述模拟人模型面向负极性管母，胸部与两管母中轴线连线平齐；其中一个支柱绝缘子一端与负极性管母连接，另一端接地；另一个支柱绝缘子一端与正极性管母连接；另一端接地。
其中，所述负极性管母和正极性管母的直径均为110mm，总长度均为15m，中间平直段长均为13m；
所述负极性管母的两端加工成弧形，且负极性管母两端均安装直径0.35m的均压屏蔽环；
所述正极性管母的两端加工成弧形，且正极性管母两端均安装直径0.35m的均压屏蔽环。
其中，所述正极性管母指沿管母上传播的操作过电压为正极性；所述负极性管母指沿管母上传播的操作过电压为负极性。
其中，所述步骤A在进行相间操作冲击试验时，所述正极性管母连接在正极性的冲击电压发生器上；负极性管母连接在负极性的冲击电压发生器上。
其中，所述两个支柱绝缘子离地高度为5m。
其中，所述步骤A在进行相间操作冲击试验时，固定两管母间距离Sc＝1.75m不变，改变模拟人模型在两管母间的位置，即取S2/S1分别为：0m/1.75m、0.2m/1.55m、0.4m/1.35m、0.6m/1.15m、1.0m/0.75m、1.35m/0.4m、1.55m/0.2m、1.75m/0m，求取操作冲击50％放电电压和标准偏差Z；
其中S2表示模拟人模型距负极性管母距离；S1表示模拟人模型距正极性管母距离。
其中，所述步骤B中，根据相间操作冲击试验数据操作冲击50％放电电压和标准偏差Z，确定所述变电站管母相间带电作业的操作冲击放电特性曲线。
所述标准偏差Z是带电作业间隙50％放电电压U50的相对标准偏差，取值为0.06或试验值(本发明取试验值)。
其中，所述步骤C中，所述变电站管母相间带电作业最小组合间隙包括相地最小安全距离、相间最小安全距离和相间最小组合间隙；
当模拟人模型距负极性管母距离与两管母相间距离Sc之比约为0.11，即模拟人距离负极性管母约0.2m处时，操作冲击50％放电电压最低，即为变电站管母相间带电作业最小组合间隙的最低放电位置。
与现有技术比，本发明达到的有益效果是：
1、本发明针对110kV、220kV变电站硬管母相间带电作业的实际作业工况，模拟真型实际试验布置，通过真型试验研究确定了110kV、220kV变电站管母相间带电作业最小组合间隙的最低放电位置，即：当模拟人距负极性管母距离与两管母相间距离之比约为0.11，具有最低放电位置。
2、110kV、220kV变电站硬管母相间带电作业的最低放电位置的确定，为变电站管母相间带电作业最小组合间隙的确定提供试验支撑和理论依据，进而确定变电站带电作业的其他技术参数，并提出相应的安全防护措施，保证带电检修作业安全开展。
3、此外，本发明首次确定了110kV、220kV变电站硬管母相间带电作业的最低放电位置，在以后110kV、220kV变电站管母相间带电作业最小组合间隙的研究中，其最低放电位置可根据本专利的研究成果直接确定，避免重复进行大量试验研究，节省人力物力，具有重要的理论价值和经济效益。
附图说明
图1是本发明提供的最低放电位置确定方法的流程图；
图2是本发明提供的最低放电位置试验装置示意图；
图3是本发明提供的最低放电位置操作冲击放电特性曲线图；
图4是本发明提供的加工的正负极性管母示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明的目的是提供一种变电站管母相间带电作业最小组合间隙的最低放电位置的确定方法，为变电站管母相间带电作业最小组合间隙的研究提供依据，保证带电检修作业安全开展。
在前期带电作业相关研究成果的基础上，根据变电站管母间带电作业的实际作业工况，模拟真型实际试验布置，通过真型试验研究确定相间带电作业组合间隙的最低放电位置。
对于某一组合间隙，人体在间隙某一位置处，该组合间隙具有最低的操作冲击50％放电电压。本试验改变模拟人在管母间不同位置，进行相间操作冲击放电试验，以确定最低放电位置。
本发明提供的变电站管母相间带电作业最小组合间隙的最低放电位置的确定方法流程如图1所示，包括下述步骤：
A、对变电站管母相间带电作业进行相间操作冲击试验：
本发明进行相间操作冲击试验时的试验装置示意图如图2所示，包括负极性管母、正极性管母、两个支柱绝缘子和模拟人模型；模拟人模型安装在负极性管母和正极性管母之间；所述模拟人模型面向负极性管母，胸部与两管母中轴线连线平齐，膝盖部与脚尖处于同一垂直线上；其中一个支柱绝缘子一端与负极性管母连接，另一端接地；另一个支柱绝缘子一端与正极性管母连接；另一端接地。
在本发明中管母极性的不同指的是：正极性管母指沿管母上传播的操作过电压为正极性的，负极性管母指沿管母上传播的操作过电压为负极性(在发明中分别将其简记为正极性管母和负极性管母，试验中根据管母的极性施加相应极性的操作冲击)。
试验用管母直径均为110mm，总长度均为15m，中间平直段长均为13m。本发明提供的加工的正负极性管母示意图如图4所示，其中平直部分为管母的中间平直段。为防止管母两端部放电，管母两端部加工成弧形，且两端加装直径0.35m的均压屏蔽环。
试验中，正负极性管母通过支柱绝缘子架设，离地高度约为5m。进行相间试验时，正极性管母连接在正极性的冲击电压发生器上；负极性管母则连接在负极性的冲击电压发生器上。
试验时，固定两管母间距离Sc＝1.75m不变，改变模拟人在两管母间的位置，即取S2/S1分别为：0m/1.75m、0.2m/1.55m、0.4m/1.35m、0.6m/1.15m、1.0m/0.75m、1.35m/0.4m、1.55m/0.2m、1.75m/0m，进行相间操作冲击放电试验，求取其操作冲击50％放电电压和标准偏差Z。
其中S2表示模拟人模型距负极性管母距离；S1表示模拟人模型距正极性管母距离。
B、确定所述变电站管母相间带电作业的操作冲击放电特性曲线：根据相间操作冲击试验数据操作冲击50％放电电压和标准偏差Z，确定所述变电站管母相间带电作业的操作冲击放电特性曲线。相间操作冲击放电特性曲线如图3所示。
由图3可知，当模拟人距负极性管母与两管母间距离的比值为0.11(s2＝0.2m)和0.55(s2＝1.0m)处时，U50较低，存在放电的较低点。由于模拟人的存在，正负管母之间的单一空气间隙(无模拟人时)分为由空气间隙s2和s1组成的组合间隙。当模拟人距离负极性管母较近时(s2较小时)，s2间隙的放电是流注放电机制，s1的放电是先导放电，组合间隙的放电由起主导作用的s1间隙决定；s2＝0.2m是间隙s2由流注转化为先导的临界点，存在一个放电较低点。随着模拟人距离负极性管母距离的改变，间隙的放电机制发生改变，s2＝1.0m也是放电机制改变的临界点，此处亦存在放电的较低点。并且，模拟人距离负极性管母距离较小，模拟人对放电的影响较明显，因此当模拟人距负极性管母与两管母间距离的比值为0.11(s2＝0.2m)位置处是放电的最低点。
C、确定变电站管母相间带电作业最小组合间隙的最低放电位置：
由图3可知，当模拟人模型距负极性管母距离与两管母相间距离Sc之比约为0.11，即模拟人距离负极性管母约0.2m处时，操作冲击50％放电电压最低，即为变电站管母相间带电作业最小组合间隙的最低放电位置。
本发明提供的变电站管母相间带电作业最小组合间隙的最低放电位置的确定方法，针对110kV、220kV变电站硬管母相间带电作业的实际作业工况，通过真型试验研究确定了变电站管母相间带电作业的操作冲击放电特性曲线，并确定了110kV、220kV变电站管母相间带电作业最小组合间隙的最低放电位置，即：当模拟人距负极性管母距离与两管母相间距离之比约为0.11，具有最低放电位置，为变电站管母相间带电作业最小组合间隙的研究提供依据，保证带电检修作业安全开展。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种变电站管母相间带电作业最低放电位置的确定方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
A、对变电站管母相间带电作业进行相间操作冲击试验；
B、确定所述变电站管母相间带电作业的操作冲击放电特性曲线；
C、确定变电站管母相间带电作业最小组合间隙的最低放电位置；
所述步骤A在进行相间操作冲击试验时，所用的试验装置包括负极性管母、正极性管母、两个支柱绝缘子和模拟人模型；
所述模拟人模型安装在负极性管母和正极性管母之间；所述模拟人模型面向负极性管母，胸部与两管母中轴线连线平齐；其中一个支柱绝缘子一端与负极性管母连接，另一端接地；另一个支柱绝缘子一端与正极性管母连接，另一端接地；
所述负极性管母和正极性管母的直径均为110mm，总长度均为15m，中间平直段长均为13m；
所述负极性管母的两端加工成弧形，且负极性管母两端均安装直径0.35m的均压屏蔽环；
所述正极性管母的两端加工成弧形，且正极性管母两端均安装直径0.35m的均压屏蔽环；
所述正极性管母指沿管母上传播的操作过电压为正极性；所述负极性管母指沿管母上传播的操作过电压为负极性；
所述步骤A在进行相间操作冲击试验时，所述正极性管母连接在正极性的冲击电压发生器上；负极性管母连接在负极性的冲击电压发生器上；
所述两个支柱绝缘子离地高度为5m；
所述步骤A在进行相间操作冲击试验时，固定两管母间距离Sc＝1.75m不变，改变模拟人模型在两管母间的位置，即取S2/S1分别为：0m/1.75m、0.2m/1.55m、0.4m/1.35m、0.6m/1.15m、1.0m/0.75m、1.35m/0.4m、1.55m/0.2m、1.75m/0m，求取操作冲击50％放电电压和标准偏差Z；
其中S2表示模拟人模型距负极性管母距离；S1表示模拟人模型距正极性管母距离；
所述步骤B中，根据相间操作冲击试验数据操作冲击50％放电电压和标准偏差Z，确定所述变电站管母相间带电作业的操作冲击放电特性曲线；
所述标准偏差Z是带电作业间隙50％放电电压U50的相对标准偏差，取值为试验值；
当模拟人模型距负极性管母与两管母间距离的比值为0.11，即s2＝0.2m和0.55，即s2＝1.0m处时，U50低，存在放电的低点，U50为50％的放电电压；由于模拟人模型的存在，正负管母之间的单一空气间隙分为由空气间隙s2和s1组成的组合间隙，单一空气间隙指的是无模拟人模型时；当模拟人模型距离负极性管母很近时，s2间隙的放电是流注放电机制，s1的放电是先导放电，组合间隙的放电由起主导作用的s1间隙决定；s2＝0.2m是间隙s2由流注转化为先导的临界点，存在一个放电较低点；随着模拟人模型距离负极性管母距离的改变，间隙的放电机制发生改变，s2＝1.0m也是放电机制改变的临界点，此处亦存在放电的较低点；并且，模拟人模型距离负极性管母距离较小，模拟人模型对放电的影响较明显，因此当模拟人模型距负极性管母与两管母间距离的比值为0.11，即s2＝0.2m位置处是放电的最低点；
所述步骤C中，所述变电站管母相间带电作业最小组合间隙包括相地最小安全距离、相间最小安全距离和相间最小组合间隙；
当模拟人模型距负极性管母距离与两管母相间距离Sc之比约为0.11，即模拟人模型距离负极性管母约0.2m处时，操作冲击50％放电电压最低，即为变电站管母相间带电作业最小组合间隙的最低放电位置。
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