王首偉，王璐燕

(1.當(dāng)陽市供電公司，湖北 當(dāng)陽 444100;2.江蘇智方建設(shè)工程有限公司，上海 200000)

1 引言

為節(jié)省輸電線路走廊占地面積，220kV輸電線路大多采用同塔雙回的運(yùn)行方式，由于電磁耦合的原因，其中一回運(yùn)行，一回停運(yùn)時，運(yùn)行線路將會對停運(yùn)線路產(chǎn)生感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流，當(dāng)線路感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流過大時，將會對檢修作業(yè)人員的安全構(gòu)成威脅[1－3]。2009年1月，廣西電網(wǎng)公司某供電局在進(jìn)行110kV線路作業(yè)時就曾發(fā)生一起感應(yīng)電擊死亡事故。因此研究分析同塔多回輸電線路在交叉、跨越、近距離平行、絕緣避雷線作業(yè)以及同塔多回線路等復(fù)雜情況下的線路感應(yīng)電具有重要意義，對確保線路人員的作業(yè)安全具有重要的意義。

為確定出220kV同塔雙回輸電線路的感應(yīng)電壓值，進(jìn)一步分析影響線路感應(yīng)電的各種因素，找到更合理的感應(yīng)電防護(hù)辦法，以耦合較為嚴(yán)重的某220kV同塔雙回線路參考模型，利用ATPdraw仿真軟件進(jìn)行了仿真計算和分析。

2 同塔雙回交流線路的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流原理分析

典型的同塔雙回輸電線路的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流原理圖如圖 1[4]所示。

CAa、CBa、CCa和 MAa、MBa、MCa分別為運(yùn)行線路 A、B、C三相與檢修線路a相之間的單位長度互電容和互電感，Ca0和L分別為檢修線路a相單位長度對地電容和電感，l為線路長度，運(yùn)行線路各項運(yùn)行電壓和運(yùn)行電流分別為 UA、UB、UC和 IA、IB、IC。為方便分析，本文忽略運(yùn)行線路對地電容和線間電容、檢修線線間電容、沿線電阻、全部對地有功泄露。

圖1 同塔雙回路感應(yīng)電壓感應(yīng)電流示意圖

對線路產(chǎn)生的耦合電壓進(jìn)行分析，其感應(yīng)電壓分為靜電感應(yīng)電壓和電磁感應(yīng)電壓[2]，靜電感應(yīng)電壓是由于線路和線路之間的互電容耦合產(chǎn)生，其大小主要和電力線路的電壓等級、電力線路和其他線路之間的距離，電力線路運(yùn)行狀態(tài)以及電力線路同其他線路的并行長度有關(guān)。電磁感應(yīng)電壓是交變的磁場在線路上感應(yīng)產(chǎn)生的。當(dāng)電力線路和被干擾線路之間有足夠大的距離時，感性耦合可以忽略;如果電力線路和被干擾線路共用一個傳輸走廊，電力線路在正常負(fù)荷狀態(tài)下將產(chǎn)生的耦合電壓足以對人體造成致命傷害。

3 仿真模型的建立

3.1 線路參數(shù)

該線路電壓等級為220kV，線路全長約55km，同塔架設(shè)，大部分穿越平原地帶。桿塔平均呼稱高為18m，避雷線高度為34m，頂相高為31m。上下橫擔(dān)間距平均為6.5m。主要塔形:自立塔。導(dǎo)線型號:LGJ－300/25;避雷線(地線)型號:LGJ－50/8;線路平均檔距:250m;避雷線接地方式:直接與鐵塔相連。線路換位方式:全線無換位。負(fù)荷情況:正常情況輸送功率15MW。功率因數(shù)0.85，大地電阻率取100Ω·m。桿塔接地電阻15Ω、桿塔電感0.5μH/m。

3.2 仿真結(jié)果

根據(jù)線路可能出現(xiàn)的運(yùn)行方式，利用ATPdraw對各種工況進(jìn)行仿真。

3.2.1 停運(yùn)線路處于冷備用狀態(tài):停電線路首端、1/4處、1/2處、線路末端沿線的感應(yīng)電壓仿真

從上圖可以看出:當(dāng)停運(yùn)線路處于該狀態(tài)時，導(dǎo)線存在很大的感應(yīng)電壓。

3.2.2 停運(yùn)線路首端(靠近受電端)接地時:停運(yùn)線路沿線的感應(yīng)電壓仿真

因為線路首端接地，故停運(yùn)線路首端電壓為0。

圖2 停運(yùn)線路處于冷備用狀態(tài)時線路各段仿真所測感應(yīng)電壓的波形圖

圖3 停運(yùn)線路處于首端接地時線路各段仿真所測感應(yīng)電壓的波形圖

從圖3可以看出:當(dāng)線路首端接地時，停運(yùn)線路的感應(yīng)電壓相對于與冷備用狀態(tài)時已經(jīng)降低了很多，且越靠近接地端時，感應(yīng)電壓降低的越多，但是還沒有達(dá)到人體能承受的安全電壓的范圍內(nèi)。

3.2.3 停運(yùn)線路末端(送電端)接地:停運(yùn)線路沿線的感應(yīng)電壓大小仿真

末端接地點(diǎn)電壓為0。

圖4表明:停運(yùn)線路末端接地時，停運(yùn)線路的感應(yīng)電壓相對于冷備用狀態(tài)而言也減小了很多，但是仍然有上kV的電壓，要在停運(yùn)線路上檢修是直接威脅的生命安全的。

3.2.4 停運(yùn)線路處于檢修狀態(tài)(停運(yùn)線路兩端加掛接地線):停運(yùn)線路沿線感應(yīng)電壓大小仿真

圖4 停運(yùn)線路處于末端接地時線路各段仿真所測感應(yīng)電壓的波形圖

圖5 停運(yùn)線路處于檢修狀態(tài)時線路各段仿真所測感應(yīng)電壓的波形圖

為了能保證停運(yùn)線路的安全檢修，停運(yùn)線路兩端加掛接地線是必須采取的措施，圖5則反映了該種工況下停運(yùn)線路感應(yīng)電壓的大小。從仿真結(jié)果看出，雖然在線路兩端加掛了接地線，但是當(dāng)線路過長時，遠(yuǎn)離接地端的中間線路仍然存在很大的感應(yīng)電壓，對于36V[6]的安全電壓而言，幾百伏的電壓值對人體來說，仍然是不可承受的。

3.2.5 為了分析加掛接地線對全線感應(yīng)電壓的影響，本文還模擬了接地線加掛在線路離線路兩端的1/4處和線路中間1/2處的情況下感應(yīng)電壓的大小

圖6 停運(yùn)線路處于檢修狀態(tài)時線路各段仿真所測感應(yīng)電壓的波形圖

上圖說明:當(dāng)在線路中間也加掛接地線時，感應(yīng)電壓大幅度的降低，已接近人體的安全電壓，換言之，如果我們在線路檢修的工作點(diǎn)加掛接地線，則工作點(diǎn)附近的感應(yīng)電壓可以降低到人體承受的安全電壓之內(nèi)，從而保證作業(yè)的安全。由圖6可知，線路接地對降低沿線的感應(yīng)電壓非常明顯，因此，對于線路感應(yīng)電較強(qiáng)的線路，特別是同塔雙回或平行、交叉跨越的線路，加掛臨時接地線是降低全線感應(yīng)電壓的最有效的措施[7]。此處需要注意的是:線路加掛兩條臨時接地線后，有電流流過停電檢修線路地閘。由于環(huán)流的原因，加掛的接地線越多，線路首端的電流越大。如果線路首端不經(jīng)刀閘分合而直接拆卸停運(yùn)線路接地線，較大的電流將將產(chǎn)生電弧和過電壓，對作業(yè)人員造成嚴(yán)重的傷害。

4 感應(yīng)電壓的安全防護(hù)措施

仿真結(jié)果表明:停電檢修線路上的感應(yīng)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人體能承受的安全電壓36V，當(dāng)塔上作業(yè)人員處于零電位作業(yè)時，如果沒有經(jīng)過防護(hù)措施而與帶有較高感應(yīng)電壓的停電線路(包括絕緣架空避雷線)直接接觸，將會直接對人體造成電擊。對復(fù)雜的線路運(yùn)行環(huán)境(存在交叉、跨越、近距離平行以及同塔多回線路作業(yè)等情況)，將工作范圍用接地線封好、封牢、封實(shí)是防止感應(yīng)電傷害的關(guān)鍵。

4.1 避開負(fù)荷高峰期登塔作業(yè)

4.2 盡量采用接地刀閘接地[7]

應(yīng)該在線路接地時盡量使用接地刀閘。如果無法使用，則接地時應(yīng)先合上接地刀閘，掛接地線后再拉開接地刀閘;同樣，拆除接地線前先合上接地刀閘，拆除地線后才能拉開接地刀閘。

4.3 采用合格的接地線并確保接地牢固有效

接地線是塔上作業(yè)人員的生命線。接地線的阻抗大小對線路感應(yīng)電壓影響很大，因此，接地線必須采用帶有絕緣外層多股軟銅線，阻抗盡可能小且滿足截面積要求以及短路對熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性的要求。人在線路上作業(yè)時，接地線極易受到牽扯，如果接地線的導(dǎo)線端和接地端因為受力而脫落，人體將可能直接接觸帶有較高感應(yīng)電的停電線路(絕緣避雷線)，從而對人生命造成嚴(yán)重威脅。

4.4 采用安全、合理的接地方式[8]

根據(jù)前面的仿真分析，當(dāng)工作段線路運(yùn)行環(huán)境較單一時，線路作業(yè)人員可以根據(jù)實(shí)際情況，在相距1km的地方掛接兩組接地線，作業(yè)人員在接地線保護(hù)范圍內(nèi)的多個桿塔作業(yè)點(diǎn)上工作時，可以不必掛接個人保安接地線，以減少線路作業(yè)人員工工作量，提高工作效率。當(dāng)線路環(huán)境復(fù)雜時，可視情況在工作點(diǎn)上再加掛個人保安接地線，以防止感應(yīng)電壓對人體的傷害。

4.5 塔上采用絕緣繩傳遞作業(yè)工具[9]