趙學軍

【摘要】本文針對220kV輸電線路桿塔帶電安裝避雷器帶電作業(yè)新項目進行分析研究，通過對避雷器性能試驗、安全距離計算、可行性分析，確定了帶電作業(yè)的方法、操作步驟和安全注意事項，解決了帶電安裝線路避雷器的技術(shù)難題，提高了輸電線路可靠性。

【關(guān)鍵詞】輸電線路；避雷器；帶電作業(yè)；方法

0前言

江西省地貌是以丘陵、山地為主，雷電活動頻繁，受此因素影響架空輸電線路雷擊跳閘率居高不下，嚴重影響著電網(wǎng)安全運行。為了減少因雷害引起輸電線路故障跳閘，確保架空輸電線路的可靠運行，江西省電力公司全面實施架空輸電線路差異化防雷改造試點工作，由于線路用復合外套氧化鋅避雷器是一種性能優(yōu)異的過電壓保護設備，目前廣泛應用在雷電活動頻繁地區(qū)架空輸電線路上，對降低架空輸電線路雷擊跳閘率效果明顯，計劃在我公司管轄的5條220kV輸電線路上安裝線路避雷器165支。因涉及需停電的220kV輸電線路較多，給電網(wǎng)運行方式安排造成較大困難，為保證供電可靠性，部分輸電線路桿塔的避雷器安裝工作需通過帶電作業(yè)方式進行。220kV輸電線路帶電安裝避雷器技術(shù)在江西電網(wǎng)尚屬空白階段，為此公司領(lǐng)導高度重視，組織相關(guān)專業(yè)人員成立技術(shù)攻關(guān)小組，針對開展帶電作業(yè)的輸電線路及桿塔，進行現(xiàn)場勘察、資料收集、計算分析、科學試驗和模擬操作，確認了項目的可行性，并成功運用于實際生產(chǎn)中。

1避雷器的特性、結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)

１．１避雷器特性

贛西電網(wǎng)安裝的輸線路避雷器為有串聯(lián)間隙復合外套金屬氧化物線路避雷器。以寧波國創(chuàng)高壓電器公司YH10CX-204/592型（220kV）氧化鋅避雷器為例介紹避雷器相關(guān)技術(shù)參數(shù)。該避雷器由本體和外串聯(lián)間隙組成。避雷器本體采用的非線性金屬氧化鋅（MOA）電阻片作芯體；外絕緣材料為硅橡膠，具有良好的機械性能和電氣性能，兩頭用電極壓緊密封而成。

避雷器伏安特性分為三個區(qū)域：區(qū)域1為小電流區(qū)，電流在1mA以下，非線性系數(shù)較高，曲線較陡峭，正常運行相電壓下，氧化鋅閥片工作于小電流區(qū)，其阻值很大，相當于絕緣體；區(qū)域2為工作電流區(qū)，工作電流在10-3～3×103 A之間，非線性系數(shù)較小，此區(qū)域伏安曲線比較平坦；區(qū)域3為飽和電流區(qū)，此區(qū)域中非線性系數(shù)較大，伏安特性曲線較為陡峭。

1.2避雷器結(jié)構(gòu)

YH10CX-204/592型線路避雷器本體長為3.7m，中間由直角掛板相連。避雷器長為1.871m與0.96±0.2m長的外串聯(lián)間隙相連，上節(jié)首端由16mm2塑銅導線引至雷擊計數(shù)器表上。為了使避雷器能夠安裝在桿塔上，避雷器上端（低壓端）通過支架（或直接由U型掛環(huán)）固定在橫擔塔材上，尾端（高壓端）通過聯(lián)接金具固定在運行導線上。

１．３避雷器主要技術(shù)參數(shù)

220kV輸電線路安裝的帶外間隙復合外套金屬氧化物避雷器型號為：YH10CX-204/592型，其技術(shù)參數(shù)：額定電壓為204 kV；標稱放電電流為10 kA；直流1mA參考電壓為296 kV；雷擊沖擊殘壓峰值為592 kV；方波通流容量為600 A；大電流沖擊耐受為100 kA；傘型外徑為219 mm /189 mm /99 mm /56 mm；爬電距離為5156 mm；1min工頻耐受電壓(有效值)≥370 kV；避雷器重量（含間隙棒、金具）為53 kg。

１．４避雷器正常使用條件

A、環(huán)境溫度不高于+45℃，不低于-40℃；

B、太陽光輻射強度：0.11w/cm2；

C、海拔高度≤2000米；

D、交流電源頻率：50Hz；

E、月相對濕度平均值≤90%；

F、最大風速≤35m/s；

G、地震烈度7度及以下地區(qū)；

H、覆冰厚度≤20mm；

I、Ⅳ級以上重污穢地區(qū)。

２帶電作業(yè)安全距離

220kV電壓等級輸電線路過電壓按可能出現(xiàn)的最大過電壓考慮，根據(jù)DL/T620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》，確定220kV線路合閘和重合閘過電壓一般不超過3.0p.u.。根據(jù)GB/T19185-2003《交流線路帶電作業(yè)安全距離計算方法》，可確定其帶電作業(yè)最小安全距離。

根據(jù)計算，可得絕緣間隙的統(tǒng)計耐受電壓U90%

相-地U90%=ksU2%=1.1×3.0×252×■/■=678.99kV

相-地U90%=ksU2%=1.1×（1.33×3.0+0.4）×252×■/■=993.60kV

則最小電氣安全距離為：

相-地Dmin=2.17[e■-1]m

相-相Dmin=2.17[e■-1]m

其中綜合系數(shù)kt=kdkgka，若取標準偏差系數(shù)kd=0.936；相地間隙系數(shù)kg=1.2，相間間隙系數(shù)kg=1.45 ；海拔修正系數(shù)ka=0.973（海拔高度為500mU90%在600～799kV時的海拔修正系數(shù)），ka=0.980（海拔高度為500mU90%在800～999kV時的海拔修正系數(shù)）。

經(jīng)計算相對地最小電氣安全距離：1.687m，相間最小電氣安全距離：2.164m。按上述計算結(jié)果，還應適當考慮設備而凈空間條件和人身活動范圍、中間電位導體占位長度等因素，結(jié)合國網(wǎng)公司《電力安全工作規(guī)程》中帶電作業(yè)安全距離要求。

綜上所述，確定220kV輸電線路帶電作業(yè)最小安全距離：

相-地：1.8m；相-相：2.5m；組合間隙：2.1m

3項目可行性分析

根據(jù)輸電線路實際情況對220kV帶外串間隙型線路避雷器工頻耐受電壓研究，包括整體避雷器工頻耐壓試驗和串聯(lián)間隙工頻耐壓試驗，根據(jù)試驗結(jié)果確定帶電安裝的安全性。

3.1避雷器試驗情況

通過江西省電力科學研究院對寧波國創(chuàng)高壓電器公司送檢的220kV帶外串間隙YH10CX-204/592型線路避雷器進行帶間隙工頻耐壓試驗，避雷器總長為3.700m，避雷器本體長為1.871m，外串聯(lián)間隙為0.96±0.2m，得出避雷器50%工頻放電電壓為394kV。

在安裝避雷器之前，進行規(guī)定的電氣試驗。要測量直流1mA以下的電壓U1mA及電壓為75%U1mA以下的泄漏電流，為此公司高壓試驗班對YH10CX-204/592型線路避雷器進行了該項目試驗 ，測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)直流參考電壓U1mA為300 kV，0.75U1mA漏電流Id為8.0μA。

３．２帶電安裝可行性分析

避雷器要帶電安裝前，應先計算一下實際作業(yè)的安全水平。220kV帶電作業(yè)從絕緣配合的角度主要考慮操作過電壓和工頻暫態(tài)過電壓。習慣做法就是把系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最大操作過電壓幅值，作為帶電作業(yè)可能遇到的內(nèi)過電壓值。

操作過電壓的幅值：

U■=■K■K■=■2.6×1.15=537(kV)

整支避雷器工頻耐受電壓(有效值)為394kV，則其峰值為U■=394×■=557kV＞537kV，故此時避雷器在帶電作業(yè)中可滿足承載電壓要求。

又因避雷器在0.75U1mA=300kV泄漏電流=14μA，小于帶電作業(yè)要求：較長時間通過人體電流可允許在0.1mA。同時根據(jù)避雷器氧化鋅伏安特性曲線圖可知，MOA閥片運行于1區(qū)域，此時避雷器為高阻抗狀態(tài)，避雷器本體此時看作是絕緣器材。

由避雷器結(jié)構(gòu)和避雷器結(jié)構(gòu)圖可知，避雷器最大有效絕緣長度：L=0.96+1.871=2.831m

根據(jù)上式計算可知避雷器安裝最大有效絕緣長度L滿足帶電作業(yè)最小有效絕緣長度2.1 m（如海拔高度超過1000m需考慮修正系數(shù)）要求。綜上所述，YH10CX-204/592型避雷器可帶電安裝。

通過理論分析、參數(shù)實驗和實踐證明：帶電安裝線路氧化鋅避雷器具有可行性。

４帶電安裝避雷器進、出電場的途徑和方法

本次實施帶電安裝避雷器項目在220kV白吉線，安裝桿塔為220kV單回路直線桿塔，桿塔類型為主： Z∏直線砼桿、ZM直線鐵塔兩種，以這兩種塔型為代表，為了保證在安裝時有足夠的安全距離，需要對不同線路鐵塔類型塔頭空氣間隙進行計算、核實。如滿足帶電安裝避雷器條件，其它均可滿足。所以，按這兩種塔型為例，根據(jù)塔頭間隙的大小確定等電位人員進、出電位的途徑和方法。

220kV輸電線路帶電作業(yè)采用的進、出電位的方法主要有以下幾種：

（1）沿絕緣子串進入法；（2）絕緣立（掛）梯進入法；（3）吊籃進入法；（4）絕緣平梯進入法；（5）絕緣軟梯進入法。

（1）沿絕緣子串進入法

主要適用于耐張塔和絕緣串較長（組合間隙滿足要求）的作業(yè)，本項目為直線桿塔，不能采用。

（2）絕緣立（掛）梯進入法

主要適用于輸電線路導線上的帶電作業(yè)，由于絕緣立（掛）梯長度有限（≤20m），加之所需安裝避雷器220kV直線桿塔多位于山區(qū)，桿塔較高、地形復雜，且梯身較長，重量大，不易安裝，費時費力，不采用。

（3）吊籃進入法

在塔頭空氣間隙足夠大時，適用于500kV直線、耐張塔跳線懸垂串上的作業(yè)，由于220kV輸電線路多為單導線，吊籃多采用絕緣繩索類工具進入電場，作業(yè)人員在導線上不易安裝，作業(yè)人員勞動強度大，不采用。

（4）絕緣平梯進入法

塔頭空氣間隙較大時，適合220kV直線和耐張桿塔絕緣子串的作業(yè)。

在工作桿塔上安裝平梯長L≥5000mm，平梯結(jié)構(gòu)尺寸60×40橢圓環(huán)氧管，中心距寬B=350，平梯前端掛在下導線上，后端用絕緣繩固定在塔身上。

等電位作業(yè)人員進出電位時通過平梯直接到達電場，桿塔尺寸（3m）大于組合間隙 （2.1m)安全要求，但安裝避雷器后退出電場時會占據(jù)避雷器間隙尺寸，對人身安全產(chǎn)生影響。

適用于220kV單回輸電線路桿塔中相帶電安裝避雷器

（5）絕緣軟梯進方法

塔頭空氣間隙較大時，適合220kV單回線路（雙回僅限下相）直線和耐張桿塔絕緣子串的作業(yè)。

在桿塔導線上安裝絕緣軟梯，軟梯由梯頭、絕緣繩梯連接組成，鋁合金梯頭掛在導線上，絕緣繩梯尾端下垂至地面。

等電位作業(yè)人員沿絕緣軟梯垂直進入電場，桿塔尺寸（3m）大于組合間隙 （2.1m)安全要求，安裝避雷器及退出電場時，作業(yè)位置在避雷器安裝位置相反方向，作業(yè)不會占據(jù)避雷器間隙尺寸，滿足作業(yè)安全要求。

5作業(yè)方案

５．１作業(yè)方法

地電位與等電位配合軟梯作業(yè)法。

5.2適用范圍

適用于220kV單回（單回水平排列）直線砼桿避雷器的安裝工作。

５．３人員組織

本作業(yè)項目工作人員共計8人。其中工作負責人（監(jiān)護人）1人，塔上電工2名、等電位電工1名、地面電工4名。

５．４工器具配備

絕緣傳遞繩（TJS-B-12-F）3根，支架固定絕緣繩（GJS-B-12-F）1根，絕緣軟梯（220KV）1副，絕緣操作桿（Ф30×4.5m）1根，絕緣滑車（JH5-1K）2只，絕緣繩套（Ф14）2根；軟梯架（TR-2）1副，跟頭滑車（GDH-1）1只，絕緣扳手（BY-3）4把，拔銷鉗3把；安全帶（帶后備保護繩）4根，安全帽8頂，屏蔽服（Ⅰ型）3套，導電鞋3雙；絕緣測試儀（RST2000）1臺，測濕風速儀（衡欣8909）1臺，萬用表1塊，防潮苫布（2.5×4.5m）1塊，個人工具包2只，工具袋4只，腳扣（Ф300或400）2副。

５．５作業(yè)程序

（１）辦理工作許可手續(xù)，核對線路雙重名稱和桿號、桿塔檢查，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境測量，工器具組裝檢查、絕緣測試，屏蔽服連接檢查、電阻測量，做好準備工作。

（２）塔上作業(yè)人員攜帶絕緣傳遞繩登塔至橫擔位置，系好安全帶，掛好絕緣傳遞繩。

（３）地面電工配合塔上作業(yè)人員在導線上安裝絕緣軟梯，并吊上避雷器支架，塔上作業(yè)人員在橫擔處安裝好支架。

（４）等電位電工沿絕緣軟梯進入強電場至導線上工作位置，安裝好線夾。

（５）地面電工連接好避雷器及絕緣間隙并吊上，塔上電工掛安裝好避雷器及其附件。

（６）塔上電工用操作桿控制好避雷器支撐間隙，工作負責人許可后，地面電工收緊傳遞繩，將避雷器支撐間隙下端拉至導線處放電，等電位電工將避雷器與線夾連接好，拆除短接線。

（７）等電位電工沿絕緣軟梯退出電場下至地面。

（８）塔上電工拆除工具放至地面，檢查避雷器安裝情況，清理作業(yè)現(xiàn)場，終結(jié)工作。

５．６安全措施及注意事項

（１）塔上電工對帶電體的安全距離不小于1.8m，絕緣承力工具、絕緣傳遞繩有效絕緣長度不小于1.8m；絕緣操作桿的有效長度不小于2.1m。

（２）等電位電工對接地體的安全距離不小于1.8m，等電位電工轉(zhuǎn)移電位時人體裸露部分與帶電體不小于0.3m，其組合間隙不小于2.1m，等電位電工與鄰相帶電導線的安全距離不小于2.5m。

（３）避雷器支架安裝到位，臨時絕緣固定繩可靠固定后，地電位電工必須進行沖擊試驗合格后，方可進行安裝避雷器。

（４）在塔上電工配合等電位電工安裝避雷器時，等電位電工在避雷器接近帶電體時先用短接線（長度不超過30cm）搭住屏蔽環(huán)連接好后再用手進行操作，不得用屏蔽服作為載流體直接用手接觸避雷器，以免電容電流和泄漏電流造成對等電位人員的傷害。

（5）避雷器接地端（接計數(shù)器處）必須經(jīng)放電計數(shù)器接地或直接接地，嚴禁將避雷器接地端開路，安裝時先將放電計數(shù)器安裝在靠近避雷器附近便于觀察的位置上，連接好接地母線，然后將放電計數(shù)器高壓接線端用螺栓和母線連接在避雷器接地端上（避雷器底座的上部法蘭上，避雷器通過放電計數(shù)器接地）。

（6）避雷器安裝方法應嚴格按產(chǎn)品說明書圖示安裝，緊固所有螺栓，并防止松動；工作完畢后應彈簧銷子和開口銷子是否齊全到位；避雷器搬運時應攜帶包裝，嚴防銳器劃傷避雷器絕緣傘套，水平放置時應避免使傘裙受力。起吊時嚴禁發(fā)生碰撞。

（7）作業(yè)人員在桿塔上作業(yè)期間，工作監(jiān)護人應對作業(yè)人員進行不間斷監(jiān)護，且不得從事其他工作。

（8）本次作業(yè)工作前應向調(diào)度明確：若線路跳閘，不經(jīng)聯(lián)系不得強送電。

（9）作業(yè)應良好天氣下進行。如遇雷電（聽見雷聲、看見閃電）、雪雹、雨霧時不得進行帶電作業(yè)。風力大于5級（10m/s）時，不宜進行帶電作業(yè)。

6結(jié)論

此方法于2012年04月在220kV白吉線113#直線砼桿進行了避雷器帶電安裝操作，按照作業(yè)方案步驟，嚴格執(zhí)行安全措施，作業(yè)人員相互配合，用時約1小時安全順利的完成工作，現(xiàn)場運用成功，達到預期目標，拓寬了帶電作業(yè)領(lǐng)域。220kV白吉線帶電安裝避雷器的成功，開創(chuàng)了江西電網(wǎng)帶電安裝220kV輸電線路避雷器的先例，填補了帶電作業(yè)項目空白，為220kV輸電線路其它塔型（耐張塔、雙回桿塔）實施帶電安裝避雷器工作積累經(jīng)驗，打下基礎，同時也為今后輸電線路避雷器的檢修維護工作探索了新的作業(yè)方式。

【參考文獻】

［１］GB/T19185-2008 交流線路帶電作業(yè)安全距離計算方法[M].中國電力出版社,2009.

［２］國網(wǎng)公司組編.帶電作業(yè)操作方法（輸電線路）[M].中國電力出版社,2009.

［責任編輯：劉帥］