劉俊勇，顏天佑，丁俊杰，文武，阮江軍（.廣州電力設(shè)計(jì)院，廣東廣州　50075；.武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院，湖北武漢　43007）

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同塔四回輸電線路檢修作業(yè)臨時(shí)接地線掛接方式研究

劉俊勇1，顏天佑1，丁俊杰2，文武2，阮江軍2
（1.廣州電力設(shè)計(jì)院，廣東廣州510075；2.武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院，湖北武漢430072）

KEY W0RDS：induced vo1tage；temPorary grounding wires；quadruP1e-circuit on one tower；1ive working；1ine maintenance

摘要：同塔多回線路當(dāng)其中一回線路停電檢修，其他回路正常運(yùn)行時(shí)，檢修線路上會(huì)感應(yīng)出較大的電壓，在沒(méi)有使用專用設(shè)備時(shí)會(huì)對(duì)檢修人員的安全構(gòu)成威脅。為了尋找更加安全且簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的檢修方案，可以在檢修線路上掛接臨時(shí)接地線，使檢修線路沿線感應(yīng)電壓降低到安全范圍以內(nèi)。結(jié)合廣東木棉變電站至凱旋變電站同塔四回輸電線路，計(jì)算了各個(gè)臨時(shí)接地線掛接方案下的沿線感應(yīng)電壓，并分析了感應(yīng)電壓分布特點(diǎn)，得到了不同線路模型下使檢修線路感應(yīng)電壓降低到安全范圍內(nèi)的臨時(shí)接地線掛接方案，為檢修作業(yè)提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：感應(yīng)電壓；臨時(shí)接地線；同塔四回線路；帶電作業(yè)；線路檢修

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及人們環(huán)境意識(shí)的加強(qiáng)，輸電線路的走廊資源越來(lái)越緊張，多回線路同塔架設(shè)已經(jīng)非常普遍[1-2]。由于同塔多回線路回路間距較小，線路之間存在較強(qiáng)的電磁耦合，當(dāng)其中一回線路停電檢修其他回路正常運(yùn)行時(shí)，檢修線路上也會(huì)感應(yīng)出較大的電壓[3-9]，如果感應(yīng)電壓超過(guò)安全電壓限值則會(huì)對(duì)檢修人員的安全構(gòu)成威脅[11]。在檢修線路上掛接接地線可以降低其感應(yīng)電壓，采用相應(yīng)的臨時(shí)接地線掛接方案可以使檢修線路全線上感應(yīng)電壓都降低到人體安全電壓限值內(nèi)[10]。

本文以廣東木棉變電站同塔四回出線線路為例，以MATLAB為平臺(tái)，建立了同塔四回輸電線路模型，分析了檢修回路在不同接地點(diǎn)掛接方式下的感應(yīng)電壓沿線分布特點(diǎn)，得到了檢修線路臨時(shí)接地線掛接方案，使感應(yīng)電壓降低到安全電壓限值內(nèi)，對(duì)工程實(shí)際具有重要意義。

1　計(jì)算條件

本文以廣東500 kV木棉變電站配套220 kV線路工程的220 kV木棉至凱旋線路為例，木棉站至凱旋站為220 kV雙回線路，與木棉站至其他站220 kV雙回線路同塔架設(shè)，組成同塔四回線路，線路全長(zhǎng)29.5 km。線路經(jīng)濟(jì)運(yùn)行電流為1 200 A，最大允許運(yùn)行電流2 596 A。沿線導(dǎo)線采用4×LGJ（JL/G1A）-300/ 40鋼芯鋁絞線，子導(dǎo)線間距為450 mm，采用正方形排列，地線為2根，大地電阻率為500 Ω·m。

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《特低電壓（ELV）限值（GB/T 3805-2008）》，人體在正常和故障兩種狀態(tài)下使用各種電氣設(shè)備、并處于各種環(huán)境狀態(tài)下可觸及導(dǎo)電零件的電壓限值如表1所示。電壓限值的規(guī)定是針對(duì)正常和故障兩種狀態(tài)的，這些限值與直接和間接接觸的概念無(wú)關(guān)，也不用區(qū)分接地和非接地電路?？梢哉J(rèn)為這些限值及低于限值的電壓在規(guī)定的條件下對(duì)人體不構(gòu)成危險(xiǎn)[11]。

表1　穩(wěn)態(tài)電壓限值Tab. 1 Llmlt of steady-state voltage

其中環(huán)境狀況1：皮膚阻抗和對(duì)地電阻均可忽略不計(jì)（例如人體浸沒(méi)條件）。環(huán)境狀況2：皮膚阻抗和對(duì)地電阻降低（例如潮濕條件）。環(huán)境狀況3：皮膚阻抗和對(duì)地電阻均不降低（例如干燥條件）。環(huán)境狀況4：特殊狀況。本文結(jié)合線路檢修具體情況，暫取正常無(wú)故障、干燥條件下交流電壓限值33 V為安全電壓限值。

2　感應(yīng)電壓計(jì)算及分析

分別計(jì)算檢修線路不接地以及在檢修線路一端、兩端、中間掛接臨時(shí)接地線時(shí)的沿線感應(yīng)電壓分布[12]。

1）檢修線路不接地時(shí)沿線感應(yīng)電壓分布如圖1所示。A相感應(yīng)電壓最大值為0.44 kV，最小值為0.36 kV，B相感應(yīng)電壓最大值為20.5 kV，最小值為17.8 kV，C相感應(yīng)電壓最大值為28 kV，最小值為26 kV。此時(shí)感應(yīng)電壓超過(guò)安全電壓限值。

2）檢修線路一端接地時(shí)沿線感應(yīng)電壓分布如圖2所示。A相感應(yīng)電壓最大值為0.42 kV，B相感應(yīng)電壓最大值為1.51 kV，C相感應(yīng)電壓最大值為1.79 kV。此時(shí)感應(yīng)電壓超過(guò)安全電壓限值。

圖1　檢修線路不接地時(shí)沿線感應(yīng)電壓Flg. 1　Induced voltage of the malntalned llne wlth two ends ungrounded

圖2　檢修線路一端接地時(shí)沿線感應(yīng)電壓Flg. 2 Induced voltage of the malntalned llne wlth one end grounded

3）檢修線路中間接地時(shí)沿線感應(yīng)電壓分布如圖3所示。A相感應(yīng)電壓最大值為0.22 kV，B相感應(yīng)電壓最大值為0.75 kV，C相感應(yīng)電壓最大值為0.9 kV。此時(shí)感應(yīng)電壓超過(guò)安全電壓限值。

圖3　檢修線路中間接地時(shí)沿線感應(yīng)電壓Flg. 3 Induced voltage of the malntalned llne wlth the mlddle grounded

4）檢修線路兩端接地時(shí)沿線感應(yīng)電壓分布如圖4所示。A相感應(yīng)電壓最大值為1.75 V，B相感應(yīng)電壓最大值為4.05 V，C相感應(yīng)電壓最大值為4.5 V。感應(yīng)電壓均小于人體安全電壓限值33 V，不會(huì)對(duì)檢修作業(yè)人員構(gòu)成威脅。

圖4　檢修線路兩端接地時(shí)沿線感應(yīng)電壓Flg. 4 Induced voltage of the malntalned llne wlth two ends grounded

由以上感應(yīng)電壓計(jì)算結(jié)果可知，廣東木棉站至凱旋站同塔四回輸電線路，不接地或只有一個(gè)接地點(diǎn)都不能使最大感應(yīng)電壓降低到安全電壓限值內(nèi)，檢修線路兩端接地可使全線線路上感應(yīng)電壓在安全限值內(nèi)，此時(shí)不會(huì)對(duì)檢修作業(yè)人員構(gòu)成威脅。

3　不同線路模型時(shí)接地方案研究

根據(jù)沿線感應(yīng)電壓分布圖可知，離接地點(diǎn)距離越近感應(yīng)電壓越小，離接地點(diǎn)距離越遠(yuǎn)感應(yīng)電壓越大。為了研究線路長(zhǎng)度增加時(shí)兩端接地是否仍然能將感應(yīng)電壓降低到安全范圍，本文將計(jì)算模型中線路長(zhǎng)度依次增加再進(jìn)行計(jì)算，其中線路長(zhǎng)度分別為70 km、80 km、90 km時(shí)計(jì)算結(jié)果如圖5—圖7所示。

圖5　線路長(zhǎng)度70 km時(shí)兩端接地沿線感應(yīng)電壓Flg. 5 Induced voltage of the malntalned llne wlth two ends grounded when the length of llne ls 70 km

圖6　線路長(zhǎng)度80 km時(shí)兩端接地沿線感應(yīng)電壓Flg. 6 Induced voltage of the malntalned llne wlth two ends grounded when the length of llne ls 80 km

圖7　線路長(zhǎng)度90 km時(shí)兩端接地沿線感應(yīng)電壓Flg. 7 Induced voltage of the malntalned llne wlth two ends grounded when the length of llne ls 90 km

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，隨著線路長(zhǎng)度的增加，線路上感應(yīng)電壓最大值也會(huì)增加。當(dāng)線路長(zhǎng)度小于80 km時(shí)，檢修線路兩端接地可以使沿線感應(yīng)電壓降低到安全電壓限值33 V內(nèi)，當(dāng)線路長(zhǎng)度大于80 km時(shí)，線路中段感應(yīng)電壓最大值超過(guò)了安全電壓限值，此時(shí)需要在線路中間增加一個(gè)接地點(diǎn)。線路長(zhǎng)度為90 km，3個(gè)接地點(diǎn)時(shí)沿線感應(yīng)電壓分布如圖8所示，A相感應(yīng)電壓最大值為4.3 V，B相感應(yīng)電壓最大值為10.2 V，C相感應(yīng)電壓最大值為11.2 V。感應(yīng)電壓小于安全電壓限值，不會(huì)對(duì)檢修作業(yè)人員構(gòu)成威脅。

檢修線路中間接地點(diǎn)將線路分為兩段，每段線路相當(dāng)于兩端接地，可知只要每段線路長(zhǎng)度不超過(guò)80 km即可將線路沿線感應(yīng)電壓降低到安全范圍內(nèi)。線路全長(zhǎng)90 km，兩端以及80 km處接地時(shí)，檢修線路沿線感應(yīng)電壓分布如圖9所示，此時(shí)A相感應(yīng)電壓最大值為13.3 V，B相感應(yīng)電壓最大值為30.2 V，C相感應(yīng)電壓最大值為33.0 V，感應(yīng)電壓小于人體安全電壓限值，不會(huì)對(duì)檢修作業(yè)人員構(gòu)成威脅。

圖8　三個(gè)接地點(diǎn)時(shí)沿線感應(yīng)電壓Flg. 8 Induced voltage of the malntalned llne wlth three polnts grounded

圖9　兩端以及80 km處接地時(shí)沿線感應(yīng)電壓Flg. 9 Induced voltage of the malntalned llne wlth two ends and one polnt 80 km from the end grounded

對(duì)于線路導(dǎo)線參數(shù)、線路長(zhǎng)度等參數(shù)不同的線路模型，首先根據(jù)具體環(huán)境條件選取相應(yīng)的安全電壓限值，然后計(jì)算出線路兩端接地時(shí)，能使感應(yīng)電壓最大值恰好降低到安全電壓限值時(shí)的線路長(zhǎng)度，當(dāng)線路長(zhǎng)度增加時(shí)，只需要在每隔相應(yīng)長(zhǎng)度設(shè)置一個(gè)接地點(diǎn)即可將全線感應(yīng)電壓降低到安全電壓限值內(nèi)。

4　結(jié)論

對(duì)于同塔四回輸電線路，一回線路停電檢修，其他線路正常運(yùn)行時(shí)，檢修線路上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。在檢修線路上掛接臨時(shí)接地線可以降低感應(yīng)電壓，距離接地點(diǎn)越近感應(yīng)電壓越小，距離接地點(diǎn)感應(yīng)越遠(yuǎn)電壓越大。以廣東木棉至凱旋同塔四回輸電線路為例：

1）對(duì)于線路長(zhǎng)度小于80 km的線路，在檢修線路兩端掛接臨時(shí)接地線可使沿線感應(yīng)電壓降低到33 V以內(nèi)，不會(huì)對(duì)檢修人員構(gòu)成威脅。

2）對(duì)于線路長(zhǎng)度大于80 km的線路，在檢修線路兩端及中間每隔80 km掛接臨時(shí)接地線可使沿線感應(yīng)電壓降低到33 V以內(nèi)，不會(huì)對(duì)檢修人員構(gòu)成威脅。

對(duì)于其他導(dǎo)線參數(shù)、線路長(zhǎng)度等參數(shù)不同的線路模型，根據(jù)具體環(huán)境條件下的安全電壓限值，采用相應(yīng)的臨時(shí)接地線掛接方案可以使檢修線路全線上感應(yīng)電壓都降低到人體安全電壓限值內(nèi)。

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劉俊勇（1976—），男，本科，助理工程師，從事輸電線路通信干擾及架空輸電線路設(shè)計(jì)工作。

（編輯徐花榮）

Nationa1 Natura1 Science Funds of China（51407130）.

Research on the Connectlon Mode of Temporary Groundlng Wlres durlng Malntenance 0peratlon of Transmlsslon Llne of Quadruple-Clrcult on 0ne Tower

LIU Junyong1，YAN Tianyou1，DING Junjie2，WEN Wu2，RUAN Jiangjun2
（1. Guangzhou E1ectric Power Design Institute，Guangzhou 510075，Guangdong，China；2. Schoo1 of E1ectrica1 Engineering，Wuhan University，Wuhan 430072，Hubei，China）

ABSTRACT：Because of the very short distance between Phases，the e1ectromagnetic couP1ing exists between the 1ines，and high induced vo1tage is generated on the maintenance 1ine whi1e the other 1ines are sti11 in the norma1 oPeration. The high induced vo1tage threatens the safety of the maintenance Personne1. In order to reduce the induced vo1tage，the temPorary grounding wires can be hanged on the maintenance 1ine. Taking transmission 1ine of quadruP1e-circuit on one tower from Mumian substation to Kaixuan substation in Guangdong Province as an examP1e，this PaPer ca1cu1ates the induced vo1tage of the maintained 1ine under different scheme，and ana1yzes their characteristics. The temPorary grounding wires connection mode in various situations is obtained to reduce the induced vo1tage to a Point where the maintenance Personne1 are safe.

作者簡(jiǎn)介：

收稿日期：2015-06-22。

基金項(xiàng)目：青年科學(xué)基金項(xiàng)目（51407130）。

文章編號(hào)：1674-3814（2016）01-0019-05

中圖分類號(hào)：TM755

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A