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摘要:我国正在积极发展结构参数高、运行可靠性要求高的1000kV特高压交流输电线路,为了给线路的运行维护提供参考,从我国实际情况出发,结合国内高压、超高压线路和国外特高压线路的运行情况,分析了特高压线路雷击、污闪、风偏、覆冰舞动等故障的特点,提出了相应的防治措施;明确了线路检测工作的重点,分析了在1000kV特高压交流输电线路运行维护中应用红外、紫外等检测技术和开展在线监测和状态检修的可行性和必要性;分析了线路巡视工作的要点,探讨了直升飞机巡视在1000kV特高压交流输电线路中的应用;研究了1000kV特高压交流输电线路的带电作业技术,确定了带电作业的安全距离和组合间隙,提出了人体安全防护方法,并讨论了加装保护间隙的作业方式。
关键词:1000kV;特高压;输电线路;运行维护;带电作业;巡视检测
1、特高压交流输电线路运行维护的特点
与现有的高压、超高压线路相比,特高压交流输电线路具有以下特点:1)线路的结构参数高1000kV特高压交流输电线路杆塔高、绝缘子串长、绝缘子片数多、吨位大。2)线路的运行参数高线路的额定电压为1000kV,是我国目前最高的电压等级,使带电体周围的电场强度较高。3)线路长、沿线地理环境复杂。4)安全运行的可靠性要求高因1000kV特高压交流输电线路的输送容量大,在电网中的地位重要,故必须确保其安全运行的高度可靠性。
我国国土辽阔,地形、气象条件复杂;同时,大气环境的污染问题突出。国情和线路的特点决定了我国1000kV特高压交流输电线路运行维护与现有的高压、超高压线路相比还具有以下特点:1)雷击概率增加,绕击较易发生因1000kV特高压交流输电线路杆塔的高度和宽度均较超高压输电线路增加很多,线路遭雷击的概率也会增加较多,故防雷工作是1000kV特高压交流线路故障防治的重点之一。因1000kV特高压交流输电线路的外绝缘水平较高,使得雷击避雷线或塔顶而发生反击闪络的可能性较低,而杆塔高度的增加使得绕击较易发生,前苏联1150kV特高压线路的运行经验也反映了这一点[11]。2)防污问题更突出因长串绝缘子串的50%人工污秽工频耐受电压与串长呈非线性趋势[12],1000kV特高压交流线路的绝缘子片数和串长将大幅增加,又因大气环境使线路的污秽问题更加突出,对绝缘元件提出了更高的可靠性要求。而特高压线路对可靠性的要求比超高压线路高,故防污闪是保证特高压线路可靠运行的一个十分重要的方面。3)防风偏要求更高因1000kV特高压交流线路杆塔的高度大幅增加,使得线路的风速高度换算系数将增大;同时,因线路绝缘子串更长,在相同的风偏角下空气间隙减小的幅度更大。而输电线路发生风偏放电时,重合成功率较低,1000kV特高压交流试验示范工程途经的河南、湖北等地区曾发生多起500kV输电线路风偏跳闸事故[13],表明这一地区存在局地强风带,这对1000kV特高压交流线路的防风偏提出了更高的要求。(4)覆冰情况更严重因1000kV特高压交流线路杆塔高度增加较多,而空气中液水含量随高度的增加而升高,使得单位时间内向导线输送的过冷却水滴增多,覆冰就更严重。
2、特高压交流输电线路的运行维护措施
根据特高压交流输电线路自身的运行特点,可以从线路故障防治、线路检测及线路巡视三个方面对其线路运行进行正常维护,具体表现如下:
2.1、特高压交流输电线路的运行防治措施
在特高压交流输电线路正常运行的过程中,容易遭受雷击、污闪、风偏、覆冰等事故的影响,因此,在其防治措施的应用上,应主要以防治上述故障为主要目的。基于此,对特高压交流输电线路的运行故障进行防治的措施具体表现如下;
(1)防雷击在特高压交流输电线路运行过程中最易遭受的便是绕击,因此,在其防雷措施的应用上应以防绕击为其主要目的。据相关试验研究表明,特高压线路遭受绕击的概率与其保护角度的大小呈现出明显的正比例关系,因此,针对于防绕击来讲,最有效的举措就是减小保护角度。
(2)防污闪与普通的输电线路相比,特高压线路具有更强的电场力,这就意味着,其更容易吸附某些污穢物质,并在短时间内迅速积累,明显增强污闪现象的发生率。因此,在特高压线路的防污闪上更要提前建立起污情预警系统,做好线路运行环境的大气污染监测工作,以便在引起污闪现象发生的污秽物积累值,如绝缘子表面盐密度达l!lit~界点之前发出预警信息,对线路表面的污秽物进行处理,避免线路污闪现象的发生。
(3)防风偏特高压线路在运行过程中遭受风偏故障,很容易造成倒塔现象的发生,造成特高压线路输电的中断,因此要注重防风偏。在进行特高压线路的防风偏过程中,不仅要注意对线路所在环境气象资料的搜集,如风速、风向等气象资料,亦要根据其所在的微环境气象特征、地形地貌特征对其线路进行合理的设计,如在强风的多发区,可采用“V”型线路设计等。(4)防覆冰在特高压线路的防覆冰处理上,不仅要避免线路铺设区的高覆冰段,亦要根据覆冰状况的具体情况,也即该段线路环境是处于轻微覆冰环境,亦或是重态覆冰环境,来进行杆塔之间距离的选择,避免其档距的过长,引发倒塔事故的频发;此外,亦要加强对线路所在微环境的气象监测,实时掌握重点覆冰区域的气候状况,以便做好线路的合理设计工作,一旦出现覆冰现象,迅速采取相应的处理措施,将事故灾害降低到最小。
2.2、特高压交流输电线路的检测
(1)检测对象在特高压交流输电线路的检测工作中,首先需要确定的是进行检查的对象,该对象主要是依据特高压线路的主要构成部分而定,主要包括线路绝缘子的检测,也即检查其污秽积累值是否过大等,导地线的检测,也即检测其布设是否合理,工作是否正常等;塔杆、接地装置等。(2)检测方法在对特高压交流输电线路进行线路检测时,所采取的检测方法主要是紫外检测技术、红外成像检测技术等,用于特高压线路上的各种装备设置的检测,而红外成像检测技术最大的优势在于其既可以进行带电检测,亦可以利用成像所致的物体温度分布热图进行高效率、精准性的检测。 2.3.特高压交流输电线路的巡视
不同于以往的输电线路巡视方法,在进行特高压交流输电线路的巡视工作时,主要利用的是直升飞机巡视技术,其不仅改变了传统人工巡视的低效率性、低精准性,亦打破了线路巡视的地域性限制,提高了巡视工作的质量和效率及安全性、可靠性。
3、特高压交流输电线路的带电作业
工作人员在特高压交流输电线路的带电作业中,要注意安全距离、绝缘工具、防护装备等方面,以便在顺利开展工作的同时,有效维护自身的生命安全,具体表现如下:
3.1、带电作业的安全距离
工作人员在带电作业的过程中,注重对最小安全距离的把握。据提供的相关数据,及1:1模拟真型塔上典型带电位置的操作冲击放电试验,进行带电作业危险率的计算,得出工作人员在带电工作的过程中,其处于不同的工作位置,对最小安全距离的要求有所不同,其中边相位置的最小安全距离为6米,中相位置的最小安全距离为6.7米等其他一些位置的最小安全距离。
3.2、绝缘工具
的选择工作人员在选择带电作业的绝缘工具时,要注意对其最小有效绝缘长度的掌握,根据上述试验研究集数据分析证明,不同海拔的带电作业对工具最小有效绝缘长度的要求有所不同,在对其进行无分闸电阻值进行计算后,可以得出对应的最小有效绝缘长度,其中0海拔下的操作工具最小有效绝缘长度表现为5.9米。
3.3、工作人员的安全防护
特高压输电线路周围的强电场严重影响着带电作业人员的人身安全,因此在其带电作业的过程中,必须采取必要的防护装置,如穿屏蔽服等,在减少强电场对人体伤害的同时,降低脉冲电流对人体的冲击力。
4、結语
结语建设覆盖范围更广的、里程更长的特高压交流输电线路是我国电网输电线路建设发展的必然趋势,因此在相关的电网输电线路的研究工作中,要注重对其运行维护的研究,而带电作业亦将成为电网线路维护人员的必备技能,因此各相关人员应加强对其技能的学习和探索,共同促进我国电网事业的可持续发展。
参考文献
[1]刘振亚.加快建设坚强国家电网促进中国能源可持续发展[J].中国电力,2016,39(9):1-3.
[2]刘振亚.特高压电网[M].北京:中国经济出版社,2015.
[3]舒印彪.1000kV交流特高压输电技术的研究与应用[J].电网技术,2015,29(19):1-6.
关键词:1000kV;特高压;输电线路;运行维护;带电作业;巡视检测
1、特高压交流输电线路运行维护的特点
与现有的高压、超高压线路相比,特高压交流输电线路具有以下特点:1)线路的结构参数高1000kV特高压交流输电线路杆塔高、绝缘子串长、绝缘子片数多、吨位大。2)线路的运行参数高线路的额定电压为1000kV,是我国目前最高的电压等级,使带电体周围的电场强度较高。3)线路长、沿线地理环境复杂。4)安全运行的可靠性要求高因1000kV特高压交流输电线路的输送容量大,在电网中的地位重要,故必须确保其安全运行的高度可靠性。
我国国土辽阔,地形、气象条件复杂;同时,大气环境的污染问题突出。国情和线路的特点决定了我国1000kV特高压交流输电线路运行维护与现有的高压、超高压线路相比还具有以下特点:1)雷击概率增加,绕击较易发生因1000kV特高压交流输电线路杆塔的高度和宽度均较超高压输电线路增加很多,线路遭雷击的概率也会增加较多,故防雷工作是1000kV特高压交流线路故障防治的重点之一。因1000kV特高压交流输电线路的外绝缘水平较高,使得雷击避雷线或塔顶而发生反击闪络的可能性较低,而杆塔高度的增加使得绕击较易发生,前苏联1150kV特高压线路的运行经验也反映了这一点[11]。2)防污问题更突出因长串绝缘子串的50%人工污秽工频耐受电压与串长呈非线性趋势[12],1000kV特高压交流线路的绝缘子片数和串长将大幅增加,又因大气环境使线路的污秽问题更加突出,对绝缘元件提出了更高的可靠性要求。而特高压线路对可靠性的要求比超高压线路高,故防污闪是保证特高压线路可靠运行的一个十分重要的方面。3)防风偏要求更高因1000kV特高压交流线路杆塔的高度大幅增加,使得线路的风速高度换算系数将增大;同时,因线路绝缘子串更长,在相同的风偏角下空气间隙减小的幅度更大。而输电线路发生风偏放电时,重合成功率较低,1000kV特高压交流试验示范工程途经的河南、湖北等地区曾发生多起500kV输电线路风偏跳闸事故[13],表明这一地区存在局地强风带,这对1000kV特高压交流线路的防风偏提出了更高的要求。(4)覆冰情况更严重因1000kV特高压交流线路杆塔高度增加较多,而空气中液水含量随高度的增加而升高,使得单位时间内向导线输送的过冷却水滴增多,覆冰就更严重。
2、特高压交流输电线路的运行维护措施
根据特高压交流输电线路自身的运行特点,可以从线路故障防治、线路检测及线路巡视三个方面对其线路运行进行正常维护,具体表现如下:
2.1、特高压交流输电线路的运行防治措施
在特高压交流输电线路正常运行的过程中,容易遭受雷击、污闪、风偏、覆冰等事故的影响,因此,在其防治措施的应用上,应主要以防治上述故障为主要目的。基于此,对特高压交流输电线路的运行故障进行防治的措施具体表现如下;
(1)防雷击在特高压交流输电线路运行过程中最易遭受的便是绕击,因此,在其防雷措施的应用上应以防绕击为其主要目的。据相关试验研究表明,特高压线路遭受绕击的概率与其保护角度的大小呈现出明显的正比例关系,因此,针对于防绕击来讲,最有效的举措就是减小保护角度。
(2)防污闪与普通的输电线路相比,特高压线路具有更强的电场力,这就意味着,其更容易吸附某些污穢物质,并在短时间内迅速积累,明显增强污闪现象的发生率。因此,在特高压线路的防污闪上更要提前建立起污情预警系统,做好线路运行环境的大气污染监测工作,以便在引起污闪现象发生的污秽物积累值,如绝缘子表面盐密度达l!lit~界点之前发出预警信息,对线路表面的污秽物进行处理,避免线路污闪现象的发生。
(3)防风偏特高压线路在运行过程中遭受风偏故障,很容易造成倒塔现象的发生,造成特高压线路输电的中断,因此要注重防风偏。在进行特高压线路的防风偏过程中,不仅要注意对线路所在环境气象资料的搜集,如风速、风向等气象资料,亦要根据其所在的微环境气象特征、地形地貌特征对其线路进行合理的设计,如在强风的多发区,可采用“V”型线路设计等。(4)防覆冰在特高压线路的防覆冰处理上,不仅要避免线路铺设区的高覆冰段,亦要根据覆冰状况的具体情况,也即该段线路环境是处于轻微覆冰环境,亦或是重态覆冰环境,来进行杆塔之间距离的选择,避免其档距的过长,引发倒塔事故的频发;此外,亦要加强对线路所在微环境的气象监测,实时掌握重点覆冰区域的气候状况,以便做好线路的合理设计工作,一旦出现覆冰现象,迅速采取相应的处理措施,将事故灾害降低到最小。
2.2、特高压交流输电线路的检测
(1)检测对象在特高压交流输电线路的检测工作中,首先需要确定的是进行检查的对象,该对象主要是依据特高压线路的主要构成部分而定,主要包括线路绝缘子的检测,也即检查其污秽积累值是否过大等,导地线的检测,也即检测其布设是否合理,工作是否正常等;塔杆、接地装置等。(2)检测方法在对特高压交流输电线路进行线路检测时,所采取的检测方法主要是紫外检测技术、红外成像检测技术等,用于特高压线路上的各种装备设置的检测,而红外成像检测技术最大的优势在于其既可以进行带电检测,亦可以利用成像所致的物体温度分布热图进行高效率、精准性的检测。 2.3.特高压交流输电线路的巡视
不同于以往的输电线路巡视方法,在进行特高压交流输电线路的巡视工作时,主要利用的是直升飞机巡视技术,其不仅改变了传统人工巡视的低效率性、低精准性,亦打破了线路巡视的地域性限制,提高了巡视工作的质量和效率及安全性、可靠性。
3、特高压交流输电线路的带电作业
工作人员在特高压交流输电线路的带电作业中,要注意安全距离、绝缘工具、防护装备等方面,以便在顺利开展工作的同时,有效维护自身的生命安全,具体表现如下:
3.1、带电作业的安全距离
工作人员在带电作业的过程中,注重对最小安全距离的把握。据提供的相关数据,及1:1模拟真型塔上典型带电位置的操作冲击放电试验,进行带电作业危险率的计算,得出工作人员在带电工作的过程中,其处于不同的工作位置,对最小安全距离的要求有所不同,其中边相位置的最小安全距离为6米,中相位置的最小安全距离为6.7米等其他一些位置的最小安全距离。
3.2、绝缘工具
的选择工作人员在选择带电作业的绝缘工具时,要注意对其最小有效绝缘长度的掌握,根据上述试验研究集数据分析证明,不同海拔的带电作业对工具最小有效绝缘长度的要求有所不同,在对其进行无分闸电阻值进行计算后,可以得出对应的最小有效绝缘长度,其中0海拔下的操作工具最小有效绝缘长度表现为5.9米。
3.3、工作人员的安全防护
特高压输电线路周围的强电场严重影响着带电作业人员的人身安全,因此在其带电作业的过程中,必须采取必要的防护装置,如穿屏蔽服等,在减少强电场对人体伤害的同时,降低脉冲电流对人体的冲击力。
4、結语
结语建设覆盖范围更广的、里程更长的特高压交流输电线路是我国电网输电线路建设发展的必然趋势,因此在相关的电网输电线路的研究工作中,要注重对其运行维护的研究,而带电作业亦将成为电网线路维护人员的必备技能,因此各相关人员应加强对其技能的学习和探索,共同促进我国电网事业的可持续发展。
参考文献
[1]刘振亚.加快建设坚强国家电网促进中国能源可持续发展[J].中国电力,2016,39(9):1-3.
[2]刘振亚.特高压电网[M].北京:中国经济出版社,2015.
[3]舒印彪.1000kV交流特高压输电技术的研究与应用[J].电网技术,2015,29(19):1-6.