高海拔帶電作業間隙操作衝擊放電特性及放電電壓校正

由於高海拔地區空氣間隙放電電壓明顯低於低海拔地區，導致高海拔帶電作業所需安全距離增加。為保障高海拔地區帶電作業的順利開展，湖北工業大學電氣與電子工程學院、武漢大學電氣與自動化學院、國網湖北省電力有限公司武漢供電公司、中國電力科學研究院有限公司的研究人員方雅琪、王力農、李瑞、劉凱、宋斌，在2020年第12期《電工技術學報》上撰文，以750kV同塔雙回直線塔為研究對象，分別在海拔為2000m、3000m和4300m地區開展了等電位人員—杆塔間隙以及分裂導線—地電位人員間隙的操作衝擊放電試驗，分析海拔高度和作業人員姿態對間隙放電特性的影響，並基於試驗數據分析現有IEC標準中推薦的m參數法在高海拔地區的適用性。

結果表明，現有方法不適用於海拔3000m以上地區帶電作業間隙的放電電壓修正。最後基於試驗數據提出一種基於改進m參數的操作衝擊放電電壓修正方法，可用於海拔3000～4300m地區帶電作業間隙操作衝擊放電電壓的修正，同時給出了海拔2000～4000m地區帶電作業最小安全距離參考值。

帶電作業是目前輸電線路運維檢修中主要採用的方式，可有效地減小停電時間，提高供電可靠性。目前在低海拔地區，輸電線路帶電作業已普遍開展，但隨著我國輸變電工程的不斷建設，許多已建和在建的輸電線路都經過高海拔地區。

以青藏聯網工程為例，很多線路途經地區的海拔高度都超過3000m，有些線路海拔高度甚至高於5000m。對於高海拔地區的輸電線路，隨著海拔高度的增加，空氣密度下降，使得同等距離下的空氣間隙放電電壓要明顯低於低海拔地區，帶電作業安全距離增加。為保證高海拔地區帶電作業工作的順利開展，需要研究高海拔地區空氣帶電作業間隙放電特性並選用合適的放電電壓校正方法，進而確定高海拔地區帶電作業所需的最小安全距離。

在海拔高度對電力系統外絕緣放電特性的影響方面，國內外均進行了大量的試驗研究。從20世紀60年代開始，國外就對高海拔下的空氣間隙放電特性開展了大量試驗。

• 美國研究人員認為在高海拔地區空氣密度對放電的影響最為明顯，海拔修正因數可以用相對空氣密度的冪函數表示。
• 日本研究人員在海拔1850m地區進行了1～3m的棒-棒、棒- 板空氣間隙放電試驗，得出在進行高海拔外絕緣放電電壓的校正時除了要考慮相對空氣密度外，還應考慮空氣的絕對溼度。
• 義大利A. Pigini等對棒- 板、導線-板、導線-塔窗、棒-棒和導線-棒等不同電極在不同海拔高度進行了放電特性試驗，提出了基於g參數法放電電壓校正方法的雛形。
• M. Ramirez等在更高海拔地區進行了驗證試驗，發現A. Pigini提出的方法在高海拔條件下適用性較差。

20世紀90年代，國內研究人員開始針對高海拔空氣間隙放電特性開展研究。近年來，以中國電科院和重慶大學為代表的研究機構和國內高校開展了諸多試驗，研究了高海拔條件下的棒-板、棒-棒等典型空氣間隙以及交直流輸電線路空氣間隙的放電特性，為空氣間隙放電電壓的海拔修正提供了大量寶貴的數據。

目前，放電電壓的海拔修正方法主要有IEC 60060 1 2010和GB/T 16927.1 2011中推薦的g參數法、DL/T 620 1997中推薦的氣象條件校正方法以及IEC 60071 2 1996和GB 311.1 2012中推薦的m參數法。其中g參數法和DL/T 620中的方法均要用到試驗地點的相對空氣密度和絕對溼度等大氣參數，不便於在工程中應用。

m參數法僅需代入試驗地點的海拔高度和m的值，應用起來更加簡便，但現有標準中給出的m的參考值是基於2000m以下地區試驗數據得到的，在海拔2000m以下地區適用性較好，其在高海拔地區的適用性還有待進一步研究。

為了研究高海拔地區帶電作業間隙的放電特性，湖北工業大學、武漢大學等單位的研究人員以750kV同塔雙回直線塔為研究對象，分別在青海平安（海拔2000m），青海海西（海拔3000m）和西藏羊八井（海拔4300m）等地區開展了等電位人員對杆塔間隙以及分裂導線對地電位人員間隙的操作衝擊試驗，獲取了不同工況下帶電作業間隙的放電特性曲線。基於現場試驗結果，提出了基於改進m參數的放電電壓海拔修正方法，研究結果可為高海拔地區帶電作業最小安全距離的確定提供依據和參考。

圖1 帶電作業間隙試驗布置

圖2 現場試驗布置

研究人員最後得出以下結論：

• 1）隨著海拔高度的升高，不同帶電作業間隙的放電電壓均有所下降，且放電電壓梯度也隨海拔高度的增加而減小。
• 2）不同海拔高度下，分裂導線對地電位人員的放電電壓最高，等電位人員對上方橫擔的放電電壓最低，等電位人員姿勢對放電電壓有明顯影響。
• 3）不同間隙結構下的海拔修正因數隨著海拔的升高而增加，隨著間隙距離的增大而減小。隨著間隙距離的增大，大氣參數對操作衝擊放電電壓的影響減弱。
• 4）根據3000m和4300m試驗結果得到的海拔校正因數與IEC 60071 2標準得出的校正因數有一定偏差，建議修正高海拔帶電作業間隙放電電壓時按照本文得出的修正公式進行計算。

以上研究成果發表在2020年第12期《電工技術學報》，論文標題為「高海拔帶電作業間隙操作衝擊放電特性及放電電壓校正」，作者為方雅琪、王力農、李瑞、劉凱、宋斌。