（电气工程专业论文）同塔双回路带电作业方法及其应用研究.pdf

声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文同塔双回路带电作业方法及其 应用研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究 工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特另j j d i l 以标注和致谢之处外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者姥鸯血日期：通：盘矿 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩 印或其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅； 学校可以学术交流为1 7 i 的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方 式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名：继导师签名：釜! 过 日期：。刀反日期：2 型么。， 华北电力大学工程硕士学位论文 第一章 引言 从2 0 世纪8 0 年代初期开始电力系统向大机组、高电压、大电网、长距离输电 发展，5 0 0 k v 输变电设施开始建设，并逐步投入运行。现在发展1 0 0 0 k v 等级的特高 压电网成为电网建设的首要任务。高电压设施的投运、大电网的互联给设计、施工、 运行、试验、检修等带来了新的课题。 1 1 带电作业的意义 随着国民经济的发展，人民生活水平不断提高，客户对用电质量、服务的要求 越来越高，用电量大幅度增加。现在不但企事业单位、工厂不能非计划停电，城镇 居民对连续供电的要求也越来越高。而对于电力系统来说，不停电或少停电就能得 到最大的经济效益。因此输电线路停电检修时间越来越短，停电时间从几十个小时 减少到几十分钟，有些重要的输电线路要求每年限时限次进行检修。为了设备保持 良好的健康状况，以最大限度地缩短停电时间，不断提高供电可靠性，带电作业是 很好的手段。 大电网互联是实现能源资源优化配置的客观需要，可以取得显著的联网效益。 预计2 0 1 0 年实现全国电网互联。由于各电网之间联络线路的重要性，其安全运行 必须得到充分的保证。其线路运行的维护工作量巨大繁复，带电作业将会在其中发 挥重要的作用。 5 0 0 k v 送电线路中的绝缘子在各种恶劣气象条件下承受着高电压和较大的荷 重，绝缘子的劣化和自然零值现象是时有发生，对这些劣化和自爆的绝缘子必须及 时进行更换和处理，否则将威胁线路的安全运行。但是，如果为了更换几片绝缘子， 而将5 0 0 k v 线路进行停电作业，一方面是减少供电量造成的经济损失，另一方面是 线路停电将降低大电网的稳定储备，其损失是巨大的。另外电力设备预防性试验规 程要求对运行中的绝缘子每1 5 年进行一次试验，可在检查零值、绝缘电阻及交流 耐压试验中任选一项。由于绝缘子面广量大，无法长时间停电进行绝缘电阻、交流 耐压试验，只有带电进行测零，并对检测出的零值绝缘子带电更换。因此，如何解 决在不停电状态下对5 0 0 k v 线路的绝缘子进行带电作业检修是电力生产中的一项重 大课题，也是电力生产必须面对的重要任务。而采取切实可行的技术和措施，开展 带电更换线路的绝缘子，是解决这个问题的有效手段。 为满足迅速增长的供电需求，随着电力事业的不断发展和科学技术的日新月 华北电力大学工程硕士学位论文 异，我国5 0 0 k v 的超高压骨干输电网越来越发展壮大。由于线路走廊的制约，越来 越多的5 0 0 k v 线路采用同塔双回线路的结构形式，在东北、华东、西南等地相继出 现了十多条此类线路，三峡送出工程中也有部分同塔双回线路出现。随着西部大开 发和振兴东北老工业基地战略的实施，以及由于同塔双回线路具有少占线路走廊， 即少占土地的重要优越性，因此，今后会有更多的5 0 0 k v 同塔双回线路建成。相反 同塔双回线路又给运行和检修带来了一定的难度，即使其中一回线路停电，也要当 作带电检修。因此选择什么样的带电作业方法，开展哪些带电作业项目，如何配置 安全、可靠、轻便、实用的带电作业工器具，以及如何加强带电作业技术培训与做 好安全防护措施是必须亟待解决的问题。 5 0 0 k v 线路作为大电网的骨干网架，其长期稳定运行并保持一定输送容量对整 个系统的安全稳定及全网送电量的影响非常巨大。以5 0 0 k v 伊冯甲乙线同塔双回线 路为例，每停电一天，仅少供电量直接损失就可达千万元以上，其对社会的影响更 是不可估量。想减少停电产生的各种损失和影响只有最大限度缩短线路停电时间， 因此开展5 0 0 k v 线路的带电检修维护势在必行。随着电力产品和技术日趋发展和完 善，带电作业业务更具有现实意义，带电作业方法必将不断得到改善，在电力系统中 得到广泛应用。 1 2 带电作业的发展过程 众所周知，自2 0 世纪5 0 年代开始以来，我国的带电作业从无到有，从低电压 到超高压，经历了兴兴衰衰的发展历程。回顾带电作业的发展历史，我们可以清晰 地看到带电作业的每一步都是随国民经济的发展而发展的。 第一个高峰时期：五六十年代电网薄弱，设备落后，故障频发。我国开展了大 范围的带电作业试验研究，从1 0 2 2 0 k v 都取得了可喜的成果，并且突破了沿绝缘 子串进入2 2 0 k v 带电线路进行等电位检修作业等重大技术难题，在全国进行了广泛 的推广。带电作业如雨后春笋般地在全国开展起来，带电作业工器具和技术得到不 断的完善和改进，为电网安全运行做出了特殊贡献。由于网架薄弱，停电困难，如 改造1 5 4 k v 升压线路塔头、更换地线、加高铁塔等许多需要停电的大型作业也都由 带电作业的方法完成了。这是带电作业史上最辉煌的一页，也是当时电网运行方式 及国民经济发展所需要的必然结果。 第二个高峰时期：7 0 年代末期到8 0 年代初期电力不足，电网薄弱的状况依然 如故，使得电力供应再次成为国民经济发展的瓶颈。在一大批从事带电作业的老同 志带领下，带电作业又恢复了以往的活力，全国各地通过各种形式推广已经成熟的 带电作业技术。在这个时期，带电加高铁塔、带电更换1 0 6 6 k v 横担、2 2 0 k v 绝缘 2 华北电力大学工程硕士学位论文 子等传统项，目得到推广和改进。由于新材料的开发应用，使得带电作业工器具得到 了改进和提高，不但减轻了作业人员的劳动强度，而且提高了带电作业的效率。这 个时期为适应电力生产的需要，研究成功了新的带电作业检修方法，1 0 2 2 0 k v 带 电水冲洗、手持式绝缘清扫工器具也大量应用于带电清扫中，为这个时期国民经济 恢复和发展提供了有力的电力供应。 第三个高峰时期：2 0 世纪8 0 年代中期到9 0 年代中期，这个时期电力系统向大 机组、高电压、大电网、长距离输电发展，5 0 0 k v 输变电设施开始建设，并逐步投 入运行。同时由于输送能力的大幅度提高，加之5 0 0 k v 网络不完善，一旦发生事故 或停电检修，将会造成电网运行不稳定，甚至瓦解。因此，减少停电检修时间，防 止设备故障，保证电网稳定运行就成了高电压、大电网技术条件下带电作业发展的 新动力和新要求。这个时期从5 0 0 k v 带电作业项目的确定，到项目研究的分工以及 项目的试验都有良好的组织措施和技术措施的保证，各项目的开发研究超前于设备 投产运行，使5 0 0 k v 设备投运后即有了带电检修的维护手段。可以进行带电更换整 串耐张绝缘子、带电等电位更换耐张单片绝缘子、带电更换直线整串、直线部分绝 缘子、带电更换直线转角塔绝缘子、利用5 0 0 k v 四分裂走线飞车检修导线及间隔棒、 带电检修绝缘子等工作。随着5 0 0 k v 输变电设备的大量投运，全国5 0 0 k v 带电作业 的技术交流、技术培训和技术应用得到广泛的开展，同时又推动了原有的带电作业 技术的进步和发展。这个时期召开过多次全国性的带电作业会议，搞过多种形式的 带电作业工具展览以及带电作业表演，带电作业进入了第三次高峰。为了适应生产 需要，3 3 0 k v 、5 0 0 k v 自动化、机械化变电设备带电清扫作业车也研制成功并投入使 用，带电作业又如火如荼地全国广泛地进行，保证了3 3 0 ，- - - 5 0 0 k v 电网的安全运行。 第一个高峰期是在一无资料，二无外援的条件下，以探索、研究、刻苦攻关为 主，用简陋的加工设备和落后的工艺，解决了生产急需。第二个高峰期则是以应用 新材料，求精求好，解决高电压新作业方法为主，带电作业技术和工具向半自动化 进步。第三个高峰期主要是以技术研究为依托，以高新材料为基础，多专业联合， 向轻便化、机械化方向发展。 1 3 带电作业的发展趋势 标准化工作是促进带电作业安全开展的重要保证，我国从1 9 7 8 年参加i e c t c 7 8 的标准制定工作，从1 9 8 0 年开始制定我国的带电作业工器具标准，至今已颁布了 屏蔽服、绝缘绳、绝缘滑车、绝缘杆等2 0 多个带电作业工器具标准，今后还将进 一步加快标准的编制、修订工作。n 3 随着带电作业实践经验的积累，带电作业技术理论研究也不断深入，包括安全 3u 华北电力大学工程硕士学位论文 距离的研究、作业方式的研究、工器具的研究、新型绝缘材料的研究，涉及到带电 作业的每一个领域。随着1 0 0 0 k v 输电线路、8 0 0 k v 直流输电线路、紧凑型输电线 路、5 0 0 k v 同塔双回线路的建设和发展，对带电作业理论和作业方法的研究也在不 断深入，这将对带电作业的安全开展起到指导作用。在确定带电作业安全距离时， 过去基本上不考虑系统、设备和线路长短，一律按系统可能出现的最大过电压来确 定。这对部分小塔窗线路、紧凑型线路、升压改造线路的带电作业带来了限制和困 难。实际上，当线路长度、系统结构、设备、作业工况不一样时，不同线路的操作 过电压会有较大差别。如果装有合闸电阻或在带电作业时已停用自动重合闸，带电 作业时的实际过电压倍数将比最大过电压低。因此现在在研究带电作业的安全距离 和危险率时，已经着重开始考虑系统、设备和线路长短等各种因素。 为避免因带电作业而额外增大塔头尺寸，美国、加拿大、巴西、俄罗斯等国均 开展了加装保护间隙来进行带电作业。加装保护间隙后，不仅使带电作业变得可行， 保证了作业人员的安全，而且由于带电作业间隙不再成为控制因素，有效地减小了 杆塔的塔头尺寸。目前，在我国相当一部分线路的塔头设计中，为了满足带电作业 安全距离和组合间隙的要求，塔头尺寸必须加大，从而增加了基建费用。实际上， 在带电作业过程中，恰遇高幅值操作过电压是一个小概率事件，为这一小概率事件 而增加全线杆塔的塔头尺寸，在经济上是不合理的。而在带电作业工作点加装保护 间隙后，带电作业间隙可不再成为塔头尺寸的限制因素，就不需要为作业人员的安 全需要而额外增大塔头尺寸。特别是对于紧凑型线路、升压改造线路和小塔窗线路， 由于其相间及相对地距离偏小，按常规作业方式将无法满足标准和规程中规定的最 小安全距离和组合间隙，因此针对紧凑型线路、升压改造线路和小塔窗线路开展加 装保护间隙的研究有广阔的前景。 对于7 5 0 k v 及以上电压等级输电线路的带电作业，国外对安全间距、作业方式、 作业工具、安全防护用具及措施等进行了试验研究，但这些研究结果并不能简单地 搬用于我国。一是环境条件不一样；二是线路结构不一样，各国的7 5 0 k v 以上线路 在塔型、塔头尺寸、导线及绝缘子配置上均有区别；三是作业方式及作业工具也不 一样，例如美、加等国应用高空绝缘斗臂车和直升飞机进入等电位，其作业方式、 进入路径、工具特点均不一样。因此，需结合我国的作业方式及工具特点进行研究。 我国开始研究建设1 0 0 0 k v 等级的电力线路，而针对这一等级的带电作业会在 设计和建设之初就对作业间距、体表场强、作业方式等进行系统研究，并制定出相 应的作业规程，以保证作业人员和运行设备的安全。 在带电作业技术发展阶段中前三个阶段的带电作业方式都可以说是人工带电 作业，即操作人员作业时都时刻处于高电压、强电场的威胁中。人工带电作业一般 4 华北电力大学工程硕士学位论文 情况下是高空作业，登杆作业频繁、作业条件恶劣、劳动强度大、精神紧张，容易 引发人身伤亡事故。 随着科学技术的发展，机器人技术在很多行业得到了越来越多的应用。为了提 高电力生产的安全性和可靠性，许多国家都开展了电力应用机器人的研究，有的国 家在很早以前就把带电作业机器人投入到了电力生产的实际应用中。如2 0 世纪8 0 年代，美国就研制生产了一种称之为t o mc a t 的遥控操作机器人，并且在电力生产 中得到了广泛的应用。第一代带电作业机器人是主从控制机器人。这也是国外正在 广泛使用的形式，采取主从控制，有两个作业机械臂，人在操作斗里控制机械臂的 动作来完成带电作业工作。第二代半自主机器人由操作人员在地面控制，应用了一 些视觉、激光测距等传感器，能识别作业目标的大体位置，通过人机交互来精确定 位，不能识别较为复杂的环境。而全自主机器人具有较高的智能，具有对环境的三 维识别、自身控制以及自主作业决策的功能，这种全自主的机器人研制尚需一定的 时日。 在我国，由于对供电可靠性的要求越来越高，很多供电单位都充分认识到了带 电作业的重要性，因此对带电作业机器人的需求也越来越强烈。研发具有自主知识 产权的带电作业机器人。将成为带电作业发展的方向之一。实际上，已经有很多电 力部门和科研单位在很早以前就提出了带电作业机器人的研制问题，如长沙电业局 和国防科技大学在1 9 9 1 年就提出了研制带电作业机器人的技术报告。但由于当时 许多条件不具备，主要是认为：该技术太难、经费难以落实，使得科学技术的发展 和人们对配电可靠性以及带电作业安全性的提高，研发我国自主知识产权的带电作 业机器人时机已经成熟。 5 华北电力大学工程硕士学位论文 第二章带电作业研究原理 超高压输电线路采用同塔双回线杆塔，具有占地少，节省线路走廊以及减少整 体投资等特点，己开始受到普遍的应用，同时也给线路的维护尤其是带电作业带来 了新课题。带电作业是保证输电线路不停电的一种重要的检修和维护手段，对5 0 0 k v 同塔双回线杆塔进行带电作业研究迄今在国内已经开展了大量工作。 2 1 同塔双回路带电作业的几种方式 5 0 0 k v 同塔双回线路的特点是：杆塔高，横担尺寸长；导线为上、中、下相排列 ( 双回垂直排列鼓型塔或伞型塔) ；两回线路间有电磁影响。其带电作业的几种方式 为： ( 1 ) 地电位作业，双回线路杆塔需带电更换绝缘子串时，塔上地电位电工沿横 担到达绝缘子悬挂点，进行带电作业。 ( 2 ) 等电位作业，等电位作业时进入电场的方式有：沿绝缘硬梯水平进入、人在 吊篮中水平摆入、软硬梯摆入或沿滑轨水平进入。以上作业人员均采用坐姿或蹲姿， 其外形尺寸基本相同，运动轨迹十分接近。等电位作业方式是较为普遍使用的，也 是本文研究的内容。 ( 3 ) 检测作业，在杆塔构架上操作绝缘杆进行带电作业。 2 2 等电位作业 2 2 1 地电位作业工作原理 作业人员位于地面或杆塔上，人体电位与大地( 杆塔) 保持同一电位。此时通 过人体的电流有两条回路： 带电体一绝缘操作杆( 或其他工具) 一人体一大地，构成电阻回路；带电体一 空气间隙一人体一大地，构成电容电流回路。这两个回路电流都经过人体流入大地 ( 杆塔) 。 严格地说，不仅在工作相导线与人体之间存在电容电流，另两相导线与 人体之间也存在电容电流。但电容电流与空气间隙的大小有关，距离越远，电容 电流越小，所以在分析中可忽略另两相导线的作用，或者把电容电流作为一个等 效的参数来考虑。坦1 由于人体电阻远小于绝缘工具的电阻，即r r r ，人体电阻r 。也远远小于人体 6 华北电力大学工程硕士学位论文 与导线之间的容抗，即r 。 6 0 d b ) 和测试灵敏度高( 1 5 ) 的特点，具有很好的防电磁干扰性能，测量 结果准确可靠，场强测量范围大( 2 v a m 一2 k v c m ) 使用方便等优点。特别是滩头传 感器与仪器本体之间用光纤连接，起到了电气结缘的作用，信号沿光缆传输，克服 了一般电压测量系统中难以解决的高电压绝缘问题、测量引线的屏蔽问题及外界电 磁干扰等问题。 实际测量场强时，将光电探头固定在5 0 0 k v 绝缘检测杆的前端，为防止电场畸 变，将检测杆前端的金属部分锯掉，并接于一细的引拔棒上。操作人员处于铁塔构 架中，身体没有外露。测量时从导线侧开始向地电位侧移动，由于导线表面电荷分 布集中，探头靠近时，电场分布剧变，影响测量准确度，所以测量起点从靠近导线 0 4 5 m 开始，并以0 5 m 的间隔递增，探头位于水平或垂直方向。模拟计算所取的点 也和实际测量的点一致的，以便于比较。以下表2 至表2 3 与图2 至图2 3 是实际测 量场强与理论计算的比较，数据显示，计算机模拟计算与现场实测结果的比较在场 强分布趋势是吻合的。只是在数据上有一些差异。这是由于受现场环境因素( 如： 湿度、风力等) 和测量人员持杆不稳定造成的，所以在以后的分析中以计算数据相 互比较。 以后的章节里关于计算机模拟场强计算与实际场强测量的手段都是一样的，不 再重复说明。在各个图中的纵向坐标单位是v c m 。 2 0 华北电力大学工程硕士学位论文 表2 直线双回i 。相水平方向距导线 气象条件水平方向距导线不同位置的场强( v c m ) t h ( )0 4 50 9 5 1 4 51 9 52 4 52 9 5 3 4 5 3 9 5 4 4 5 4 9 5 5 4 5 与塔 mmmmmmmmmmm 齐 1 38 01 0 2 06 6 74 8 43 8 03 1 52 6 92 4 02 1 62 0 22 0 2 2 1 31 2 0 理论十算1 0 5 66 5 6 4 6 73 6 73 0 02 6 6 2 3 3 2 1 1 1 8 9】7 81 4 41 1 1 图2 直线双回i 。相水平方向距导线 表3直线双回i 。相垂直方向距导线 气象条件垂直方向距导线)r 同位置的场强( v c m ) t h0 4 50 9 51 4 51 9 52 4 52 9 53 4 53 9 5 4 4 5 4 9 5 齐横 ( )mmmmmmmmmm 相 1 38 01 1 2 08 2 26 7 24 7 83 9 73 5 03 2 23 4 03 3 23 2 58 5 理论计算 1 0 5 66 3 34 4 43 5 53 3 33 0 02 6 62 6 62 4 4 图3 直线双回i 。相垂直方向距导线 2 1 华北电力大学工程硕士学位论文 表4 直线双回i b 相水平方向距导线 气象条件 水平方向距导线不同位置的场强( v c m ) t h ( )0 4 50 9 5 1 4 5 1 9 5 2 4 52 9 53 4 53 9 54 4 54 9 55 4 5 mmmmmmmm mmm 1 08 01 5 6 08 9 46 6 65 0 l4 0 53 5 0 2 9 62 4 62 2 01 9 21 7 7 理论计算 1 0 7 l 6 4 44 5 6 3 5 6 2 8 92 4 42 0 01 7 71 5 61 4 41 2 2 气象条件 水平方向距导线不同位置的场强( v c m ) t h ( )5 9 56 4 56 9 57 ，4 57 9 5 与塔 mmmmm 齐 1 38 01 6 0 1 5 4 1 5 91 8 6 2 3 01 8 6 理论计算 1 1 1 8 8 图4 直线双回i b 相水平方向距导线 表5 直线双回i b 相垂直方向距导线 气象条件 垂直方向距导线不同位置的场强( v c m ) t h ( )0 4 50 9 51 4 51 9 52 4 52 9 53 4 53 9 54 4 54 9 5 5 4 5齐横 mmmmmm mmmmm 相 1 38 01 5 1 0 1 0 3 68 0 06 5 85 5 85 0 54 5 24 5 04 5 65 0 04 7 02 4 0 理论计算 1 0 5 6 6 3 34 5 63 5 62 8 92 6 72 4 42 3 32 2 22 4 4 图5 直线双回i b 相垂直方向距导线 华北电力大学工程硕士学位论文 表6 直线双回i 。相水平方向距导线 气象条件 水平方向距导线不同位置的场强( v c m ) t h ( )0 4 5o 9 51 4 51 9 52 4 52 9 53 4 53 9 54 4 54 9 55 4 5 与塔 m mmmm m mmm m m 齐 1 43 09 8 66 3 04 5 7 3 7 6 3 0 72 7 3 2 4 1 2 2 62 1 62 2 72 6 03 6 7 理论十算 1 0 5 66 4 44 5 63 5 62 8 92 5 62 2 22 0 01 7 71 5 61 3 3 图6 直线双回i 。相水平方向距导线 气象条件 垂直方向距导线不同位置的场强( v c m ) t h ( )0 4 50 9 51 4 51 9 52 4 52 9 53 4 53 9 54 4 5 4 9 5齐横担 mmmmmmmmmm 1 43 01 1 2 07 7 06 1 24 8 64 0 03 6 03 2 83 1 63 3 73 0 41 2 0 理论计算 1 0 6 76 6 74 7 83 8 93 2 22 7 82 5 62 3 32 3 32 7 8 图7 直线双回i 。相垂直方向距导线 2 3 华北电力大学工程硕士学位论文 表8 直线双回i i 。相水平方向距导线 气象条件水平方向距导线不同位置的场强( v c m ) t i - i ( ) 0 4 5 o 9 5 1 4 51 9 52 4 52 9 53 4 53 9 54 4 5 4 9 5 5 4 5 5 9 5与塔 mmmmmmmmmmmm 齐 1 43 09 8 56 3 04 4 0 3 6 5 3 2 0 2 8 3 2 5 7 2 4 0 2 3 02 3 02 3 83 2 05 5 0 理论计算1 0 6 76 4 44 6 73 5 62 8 9 2 2 2 2 0 0 1 7 8 1 5 61 3 3 图8 直线双回i i 。相水平方向距导线 表9 直线双回i i 。相垂直方向距导线 气象条件垂直方向距导线不同位置的场强( v c m ) th ( )0 4 50 9 51 4 51 9 5 2 4 5 2 9 53 ，4 53 9 54 4 54 9 5 与塔齐 m m mmmm m mmm 1 4 3 08 5 06 2 0 4 8 5 4 3 0 3 9 4 3 1 62 8 03 4 03 1 02 9 25 5 0 理论计算1 0 6 76 4 44 6 73 7 8 3 1 1 2 7 82 5 62 4 42 3 32 8 94 2 6 图9 直线双回i i 。相垂直方向距导线 华北电力大学工程硕士学位论文 表1 0 直线双回i i b 相水平方向距导线 气象条件 水平方向距导线不同位置的场强( v c m ) t h ( )0 4 5o 9 51 4 51 9 52 4 52 9 53 4 53 9 54 4 54 9 55 4 5 m m mmmmmm m m m 1 08 01 4 1 08 6 05 9 04 6 0 3 7 6 3 2 02 7 52 3 02 1 4 18 4 1 6 5 理论计算 1 0 7 86 4 44 6 73 5 62 8 92 4 42 0 01 7 71 5 61 3 31 2 2 气象条件水平方向距导线不同位置的场强( v c m ) t h ( )5 9 56 4 56 9 57 4 57 9 5 与塔 mmmm m 齐 1 38 01 5 61 5 01 5 31 7 62 9 24 7 0 理论计算 1 1 18 9 图1 0 直线双回i i b 相水平方向距导线 表1 1直线双回i i b 相垂直方向距导线 气象条件垂直方匈距导线不同一立置的场强( v c m ) t h ( )0 4 50 9 51 4 51 9 52 4 52 9 53 4 53 9 54 4 54 9 55 4 5 齐横 m mmmmmmmmmm 担 1 38 07 1 06 4 24 6 63 9 23 5 63 1 62 6 03 3 63 3 24 2 72 8 04 6 0 理论计算 1 0 5 66 3 34 5 63 5 62 8 92 5 62 3 32 3 32 5 63 3 3 图1 1直线双回i i b 相垂直方向距导线 华北电力大学工程硕士学位论文 气象条件 水平方向距导线不同位置的场强( v c m ) t h ( )0 4 50 9 51 4 51 9 52 4 5 2 9 5 3 4 53 9 54 4 5 4 9 5 5 4 5 与塔 m m mmmmmmm m m 齐 1 38 01 0 0 46 2 04 6 43 6 03 0 4 2 6 0 2 3 4 2 2 4 2 1 62 4 63 3 65 1 0 理论计算 1 0 7 86 5 64 6 73 0 02 5 6 2 2 2 2 0 41 8 21 6 71 3 81 1 18 9 图1 2直线双回i i 。相水平方向距导线 表1 3直线双回i i 。相垂直方向距导线 气象条件垂直方向距导线不同位置的场强( v c m ) t h ( )04 50 9 51 4 51 9 52 4 52 9 53 4 53 9 54 4 54 9 5 齐横 mmmmmmmmmm 相 1 38 07 4 66 1 6 4 5 43 6 8 4 0 5 2 8 02 7 83 l o3 1 2 3 9 0 3 1 7 理论计算1 0 5 66 3 34 5 63 5 6 2 8 9 2 5 62 3 32 3 32 5 6 2 5 6 3 3 3 图1 3直线双回i i 。相垂直方向距导线 2 6 华北电力大学工程硕士学位论文 3 3 直线单回塔工频场强实测及模拟计算比较 表1 4 直线单回z b 边相水平方向 工况气象条件水平方向距导线不同位置的场强( v c m ) t h ( ) 04 50 91 4 l - 9 5242 9 53 4 3 9 4 4 5 4 9 55 4 559 5 m5 m5 mm5 mm5 m5 mmmm m 带电3 2 51 1 1 0 6 2 04 7 5 3 8 43 2 42 8 02 6 5 2 5 02 4 1 2 4 02 4 5 2 5 0 理论计算1 0 0 06 1 14 4 43 5 l 3 1 52 7 8 2 5 92 4 1 2 3 12 2 2 2 1 32 0 0 图1 4 直线单回z b 边相水平方向 表1 5 直线单回z b 边相垂直方向 工况 气象条件垂直方向距导线不同位置的场强( v c m ) t h ( )0 4 50 9 51 4 51 9 52 4 52 9 53 4 53 9 5 距横担 m m mmm m mm 0 2 m 带电 32 5 1 0 0 76 3 0 4 4 54 1 03 9 2 4 2 7 5 1 8 6 6 07 5 0 理论计算9 8 l5 9 2 4 2 6 3 3 32 9 62 5 92 5 92 9 64 0 7 图1 5 直线单回z b 边相垂直方向 2 7 华北电力大学工程硕士学位论文 表1 6 直线单回z b 中相水平方向 工况气象条件 水平方向距导线不同位置的场强( v c m ) th ( )0 4 50 91 41 9 52 42 9 53 43 94 4 54 9 5 距塔身 m5 m5 mm5 mm5 m5 mmm0 ，2 r n 带电 23 01 2 4 57 3 65 2 24 0 03 4 03 0 02 6 42 4 82 4 22 6 02 7 8 理论计算 1 0 4 46 2 24 4 43 5 62 8 92 4 42 2 2 2 0 01 7 81 6 71 5 6 图1 6 直线单回z b 中相水平方向 表1 7 直线单回z b 中相垂直方向 工况气象条件 垂直方向距导线不同位置的场强( v c m ) t h ( )0 4 50 9 51 4 51 9 52 4 52 9 53 4 53 9 5 距横担 mmmmmmmm0 2 m 带电 32 51 2 6 0 8 8 5 6 2 05 3 5 4 2 53 9 0 3 8 2 3 9 13 5 5 理论计算 1 0 4 4 6 2 2 4 4 43 3 3 2 8 92 4 4 2 2 2 2 0 01 7 8 图1 7 直线单回z b 中相垂直方向 2 8 华北电力大学工程硕士学位论文 表1 8 直线单回z m 边相水平方向 气象条件水平方向距导线不同位置的场强( v c m ) t h ( )0 4 50 91 41 9 52 42 9 53 4 53 9 54 4 55 4 55 9 5距塔身 m5 m5 m m 5 mmm mm m m 0 2 m 1 38 07 9 04 8 03 6 03 2 02 5 02 2 01 9 01 7 51 6 51 8 02 1 02 7 0 l 校正后值 1 1 2 96 8 65 1 44 5 73 5 73 1 42 7 l2 5 02 3 62 5 7 13 0 03 8 6 r 理论计算 1 0 4 46 2 24 6 73 5 63 1 12 6 72 4 42 1 11 7 81 5 6 图1 8 直线单回z m 边相水平方向 表1 9 直线单回z m 边相垂直方向 气象条件垂直方向距导线不同位置的场强( v c m ) t ch ( )0 4 50 91 41 9 52 42 9 53 4 53 9 54 4 54 9 5 齐横 m5 m5 mm5 mmmmmm 担 1 38 08 4 05 4 03 6 03 2 02 6 02 4 02 2 02 2 02 7 01 8 03 2 0 校正后值 1 2 0 07 7 l5 1 44 5 73 7 13 4 33 1 43 1 43 8 62 5 74 5 7 理论计算 1 0 2 2 6 2 2 4 6 7 3 5 63 1 12 6 72 4 42 1 12 4 42 6 7 图1 9 直线单回z m 边相垂直方向 2 9 华北电力大学工程硕士学位论文 表2 0 直线单回z m 中相水平方向 气象条件水平方向距导线不同位置的场强( v c m ) t h ( )0 4 50 9 141 9 5 2 4 2 9 5 3 4 53 9 54 4 54 9 5 与塔 m 5 m5 mm5 mmmmmm 齐 1 3 8 07 3 0 4 5 03 1 02 5 0 2 3 0 2 0 018 0 1 7 0 1 9 0 2 3 03 1 0 校正后值 1 0 4 36 4 34 4 3 3 5 7 3 2 9 2 8 6 2 5 72 4 32 7 13 2 94 4 3 理论计算 1 0 2 06 1 24 3 23 3 62 8 82 4 42 1 62 0 41 9 2 图2 0 直线单回z m 中相水平方向 表2 l 直线单回z m 中相垂直方向 气象条件垂直方向距导线不同位置的场强( v c m ) th ( )o 4 50 91 41 9 52 42 9 53 4 53 9 54 4 5 齐横 m5 m5 mm5 mmmmm担 1 38 07 7 0 4 1 0 3 4 02 7 02 3 0 2 1 01 9 01 8 01 9 02 0 0 校正后值 1 1 0 05 8 64 8 63 8 63 2 9 3 0 02 7 12 5 72 7 l2 8 6 理论计算 1 0 3 26 1 24 4 43 4 82 8 82 4 02 1 62 0 41 9 2 图2 l直线单回z m 中相垂直方向 3 4 工频电场实测与理论计算数据分析 3 0 华北电力大学工程硕士学位论文 由于双回线的排列特点，每相的结构与单回线( z b 、z m ) 的边相类似，两者进 行比较。可以看出计算机模拟计算与现场实测数据显示的场强分布趋势是吻合的， 由于受现场环境、人为因素的影响，实测数据会有误差，数据分析可以用计算机模 拟计算数据进行。i a 相的场强数据大多高于其它相，所以直线双回以i a 相为例。 3 4 1 直线单回( z b 、z m ) 的边相与直线双回相互比较 表2 2 ( z b 、z m ) 的边相水平方向与i 。水平方向比较 ( 单位v c m ) 距导线距离 0 4 5o 9 51 41 92 4 52 9 53 4 53 9 54 4 5 与塔齐 mm5 m5 mmmmmm z b 塔理论计算值 1 0 0 06 l l4 4 43 5 13 1 52 7 82 5 92 4 l2 3 1 z m 塔理论计算值 1 0 4 46 2 24 6 7 3 5 63 1 l2 6 72 4 42 1 l1 7 8 双回i a 理论计算值 1 0 5 66 5 64 6 73 6 73 0 02 6 62 3 32 1 11 8 91 1 1 图2 2( z b 、z m ) 的边相水平方向与i 。水平方向比较 表2 3( z b 、z m ) 的边相垂直方向与i 。垂直方向比较 ( 单位v c m ) 距导线距离0 4 5 o 9 51 4 1 92 4 52 9 53 4 53 9 54 4 5 齐横担 mm5 m5 mmmmmm z b 塔理论计算值 9 8 1 5 9 2 4 2 63 3 3 2 9 62 5 92 5 9 2 9 64 0 7 z m 塔理论计算值1 0 2 26 2 24 6 73 5 63 1 12 6 72 4 4 2 1 1 2 4 4 双回i a 理论计算值 1 0 5 66 3 34 4 43 5 53 3 33 0 02 6 62 6 62 4 4 图2 3 ( z b 、z m ) 的边相垂直方向与i 。垂直方向比较 华北电力大学工程硕士学位论文 通过以上比较可知，它们之间的差异是很小的，直线双回线的场强变化范围 1 8 9 - - 1 0 5 6 v c m ，而单回线为1 7 8 1 0 4 4 v c m 。分析以上结果，双回线的中相横担处 的场强较低。通过资料和以往的经验知道人体表面对电场的感知能力为2 4 0 0 v c m ， 而现在实测和计算的结果均小于此水平。按现有国产屏蔽服屏蔽效率6 0 d b 计算， 穿过屏蔽服到达体表的电场强度也仅为1 4 4 v c m ，远低于人体对电场的感知水平 2 4 0 0 v c m 。所以，在双回线直线杆塔作业中，现有的强电场防护措施和装备能够保 证作业人员的安全。 3 4 2s z ，塔场强分布与进出电场路径的选择 k 4 x xxx _ x x w a 1 妪 ? 采 6 6 5 0t l 。蛰c c ，那抓；砸i 尢溉 l1 0 5 s 、必1 0 5 5 0 b 1r 1 b 义篮 l 翱 h 1 涎 b t 似、臁， c 1 ，| m 。闼洲n a 鼹 步i 形心l j 拶x弋 1 2 2 0 0 图2 4s z l 塔场强分布与进出电场路径 3 2 b 华北电力大学工程硕士学位论文 根据以上工频电场的测试数据，可以看出从导线向横担、向塔身等方向的变化 趋势，如图2 4 。在这里用箭头方向是指向场强变强方向的。 其中，a 线段代表直线双回i 。相水平方向场强变化，实测数据表明场强最小处 在塔身，为1 2 0 v c m ，场强最大处在距导线0 4 5 m 处，为1 0 2 0 v c m 。场强从塔身到 导线逐步增大，各处场强均小于人体能够感知的场强，因此，仅从人体感知场强的 角度考虑，人沿这条线路进入电场，到达导线进行带电作业是安全的。 a 1 线段代表直线双回i 。相垂直方向场强变化，实测数据表明场强最小处在横担 处，为8 5 v c m ，场强最大处在距导线0 4 5m 处，为1 1 2 0 v c m 。场强从横担到导线 逐步增大，各处场强均小于人体能够感知的场强，因此，仅从人体感知场强的角度 考虑，人沿这条线路进入电场，到达导线进行带电作业是安全的。 b 线段代表直线双回i 。相水平方向场强变化，实测数据表明场强最小处在距导 线6 4 5m 处，为1 5 4 v c m ，从该处到塔身场强最高为2 3 0v c m ，场强最大处在距 导线0 4 5m 处，为1 5 6 0 v c m 。场强从塔身到导线基本上逐步增大，各处场强均小 于人体能够感知的场强，因此，仅从人体感知场强的角度考虑，人沿这条线路进入 电场，到达导线进行带电作业是安全的。 b l 线段代表直线双回i 。相垂直方向场强变化，实测数据表明场强最小处为距导 线3 9 5m 处，为2 4 0v c m ，该处到横担最大场强为5 0 0v c m ，场强最大处在距导 线o 4 5m 处，为1 5 1 0 v c m 。场强从横担到导线基本上逐步增大，各处场强均小于 人体能够感知的场强，因此，仅从人体感知场强的角度考虑，人沿这条线路进入电 场，到达导线进行带电作业是安全的。 c 线段代表直线双回工。相水平方向场强变化，实测数据表明场强最小处在距导 线4 4 5m 处，为2 1 6v c m ，该处到塔身最大场强为3 6 7v c m ，场强最大处在距导 线0 4 5m 处，为9 8 6 v c m 。场强从塔身到导线逐步增大，各处场强均小于人体能够 感知的场强，因此，仅从人体感知场强的角度考虑，人沿这条线路进入电场，到达 导线进行带电作业是安全的。 c 1 线段代表直线双回i 。相垂直方向场强变化，实测数据表明场强最小处在横担 处，为1 2 0 v c m ，场强最大处在距导线0 4 5m 处，为儿2 0 v c m 。场强从横担到导 线逐步增大，各处场强均小于人体能够感知的场强，因此，仅从人体感知场强的角 度考虑，人沿这条线路进入电场，到达导线进行带电作业是安全的。 a 线段代表直线双回工工。相水平方向场强变化，实测数据表明场强最小处在塔身 附近，距导线4 4 5m 处，为2 1 6 v c m ，该处到塔身最大场强为5 1 0 v c m ，场强最大 处在距导线0 4 5m 处，为1 0 0 4 v c m ，场强从塔身到导线逐步增大。各处场强均小 3 3 华北电力大学工程硕士学位论文 于人体能够感知的场强，因此，仅从人体感知场强的角度考虑，人沿这条线路进入 电场，到达导线进行带电作业是安全的。 a 1 线段代表直线双回工工。相垂直方向场强变化，实测数据表明场强最小处在距 导线3 4 5m 处，场强2 7 8 v c m ，该处到横担最大场强为3 9 0 v c m ，场强最大处在距 导线0 4 5m 处，为7 4 6 v c m 。场强从横担到导线逐步增大，各处场强均小于人体能 够感知的场强，因此，仅从人体感知场强的角度考虑，人沿这条线路进入电场，到 达导线进行带电作业是安全的。 b 线段代表直线双回工工。相水平方向场强变化，实测数据表明场强最小处距导线 6 4 5m 处，场强为1 5 0v c m ，该处到塔身最大场强为4 7 0 v c m ，场强最大处在距导 线0 4 5m 处，为1 4 1 0 v c m 。场强从塔身到导线基本上逐步增大，各处场强均小于 人体能够感知的场强，因此，仅从人体感知场强的角度考虑，人沿这条线路进入电 场，到达导线进行带电作业是安全的。 b 1 线段代表直线双回i i 。相垂直方向场强变化，实测数据表明场强最小处在距 导线3 4 5m 处，为2 6 0 v c m ，该处到横担最大场强为4 6 0v c m ，场强最大处在距 导线o 4 5m 处，为7 l o v c m 。场强从横担到导线基本上逐步增大，各处场强均小于 人体能够感知的场强，因此，仅从人体感知场强的角度考虑，人沿这条线路进入电 场，到达导线进行带电作业是安全的。 c 线段代表直线双回工工。相水平方向场强变化，实测数据表明场强最小处在距导 线4 4 5m 处，为2 3 0 v c m ，该处到塔身最大场强为5 5 0 v c m ，场强最大处在距导线 0 4 5m 处，为9 8 5 v c m 。场强从塔身到导线逐步增大，各处场强均小于人体能够感 知的场强，因此，仅从人体感知场强的角度考虑，人沿这条线路进入电场，到达导 线，进行带电作业是安全的。 c 1 线段代表直线双回i 工。相垂直方向场强变化，实测数据表明场强最小处在距 导线4 9 5m 处，为2 9 2 v c m ，该处到横担最大场强为5 5 0v c m ，场强最大处在距 导线0 4 5m 处，为8 5 0 v c m 。场强从横担到导线逐步增大，各处场强均小于人体能 够感知的场强，因此，仅从人体感知场强的角度考虑，人沿这条线路进入电场，到 达导线进行带电作业是安全的。 在以上数据中，横担与塔身并不是场强最小的地方，这是因为横担与塔身为金 属材料，因此电场不规则变化。理论数据也显示出这一规律。 3 5 利用伞架法进出s z ，塔强电场的安全距离研究 伞架法进入电场是一种全新的等电位进入方法，这种进入方法是等电位作业人 3 4 华北电力大学工程硕士学位论文 员身着跳伞用的伞架，腿做蜷曲，由绝缘绳索提起进入强电场。该作业方法具有工 具携带简便、操作简单、穿着舒适、作业人员活动方便灵活等特点。这种进入方法 较软梯法、吊篮法等进入方法更适合高空作