变电站带电作业技术及进展

【摘 要】 变电站是输电网的枢纽，在电力的运行安全与可靠中具有重要作用。对变电站设备进行带电检测和维护是确保变电站运行可靠性的重要技术手段。本文回顾了国内外变电站带电作业的研究进展，探讨了变电站带电作业的操作方法、安全防护技术以及作业工艺、工具以及过电压控制技术。

【关键词】 变电站 带电作业 旁路操作 过电压 移动平台

1 国内外研究现状

随着电力用户对供电可靠性要求的提高，减少变电站停电检修的次数、提供变电站设备的可用性具有很重要的意义和经济效益，变电站开展带电作业的目标可以归结为以下四个方面：

（1）消除设备缺陷，排除隐患，使设备能够安全运行；（2）保持和恢复设备的功能，延长设备使用寿命；（3）提高和保持设备的性能，提高设备的利用率；（4）提高供电可靠性。

所以变电站开展带电作业在国内和国外都引起了重视。国内和国外都在这方面开展了研究和实际带电检修作业，国内出于安全方面的考虑在这方面开展的工作不多，而国外在变电站带电作业工具、作业项目以及科研都已经形成了完善的体系。

我国在变电站带电作业的科研和实践方面还处于起步阶段，开展的研究和作业项目远落后于线路带电作业。我国在变电站带电检修中开展了工作主要有带电更换220kV隔离刀闸、带电处理隔离刀闸线夹设备发热以及带电更换母线绝缘子等。湖南省变电修试安装公司在1990年对因老化而拒动的220kV隔离刀闸采用等电位作业与间接电位作业相结合的作业方式进行带电更换，在作业过程中采用旁路开关对被更换的隔离刀闸进行旁路。内蒙乌海电业局在2006年时对隔离刀闸设备线夹发热问题，采取先对发热线夹采用分流线进行分流，然后采用等电位作业方式对设备进行消缺处理。湖北省超高压输变电公司在500kV变电站带电作业方面重点开展的项目有带电更换母线绝缘子和对隔离刀闸进行进行带电检修。可以看出我国在变电站带电作业方面开展的作业项目有限，而对变电站里面一些关键设备如隔离刀闸、断路器、互感器、电容器、电抗器以及套管等设备开展带电检修方面还有很大的空白。

国外在变电站带电作业方面开展研究的有法国、加拿大、美国和巴西等国家。法国电力公司早在1984年就开展了变电站带电作业，并对变电站带电作业过程中涉及到的电气现象在实验室里面开展了大量的试验研究，得到了在变电站带电作业过程中的各种电气参数，根据这些参数制定了带电作业的作业方法和人身安全防护方法，形成了比较完善的作业项目、作业方法、作业工器具以及规章制度。除去一些例外的作业项目外，法国电力公司几乎所有变电站停电检修作业项目都可以开展带电检修。而加拿大，巴西等国开展了跳线断开与接引、间隔棒更换、断开或接入断路器、陷波器和绝缘子等设备、桥接、螺钉的加紧及更换和传感器件与测量设备的安装等。总体来说，国外在变电站带电作业方面积累了很多的经验，并且取得了很好的工程价值。

变电站电气设备紧凑，净空距离小，当电气设备出现缺陷的情况下，带电作业过程中安全距离和组合间隙安全性方面比较严格，并且变电站中的一些设备如断路器、隔离开关和电流互感器等带电检修作业过程中一般会面对大电流接入与开断操作，另外这些电器设备还与变电站保护系统有关，所以在变电站带电作业对作业人员的素质和技术要求要高。在变电站开展带电作业需要运行人员、检修人员和保护人员的共同参与指定作业计划和作业步骤，

2 变电站带电作业操作方法

带电作业可根据作业人员处于不同的电位分为三种作业方式：地电位作业、中间电位作业和等电位作业。

2.1 地电位作业

地电位作业示意图及等效电路如图1所示。作业人员位于地面或接地构架上，人体电位与大地保持同一电位，此时通过人体的电流有两条通道：一是“母线-绝缘操作杆-人体-大地”，构成电阻通道；二是“母线-空气间隙-人体-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。实际作业中可选用绝缘电阻大的绝缘工具，使人体电阻Rr远小于绝缘工具的电阻Rj，同时作业人员与带电母线保持足够的距离，人体电阻Rr也远远小于母线对人体电容的容抗Xc，此时通过人体的泄漏电流和电容电流都非常小，从而保证作业人员的安全。

2.2 中间电位作业

中间电位作业示意图及等效电路图如图2所示。作业人员站在绝缘平台上，采用绝缘操作杆进行的作业即属中间电位作业，此时人体电位是低于母线电位、高于地电位的某一悬浮的中间电位。作业人员通过绝缘平台和绝缘操作杆分别与接地体和带电体隔开，绝缘操作杆电阻Rj1和绝缘平台电阻Rj2共同限制流经人体的电阻电流，同时人体还需要与母线和大地之间保持足够的空气间隙，即人体电阻Rr也远远小于母线对人体电容的容抗Xc1与人体对大地电容的容抗Xc2，通过组合间隙来防止带电体通过对人体对接地体发生放电。

2.3 等电位作业

等电位作业示意图及等效电路图如图3所示。作业人员站立在绝缘平台上，人体直接接触带电母线，此时人体与母线处于同一电位，属等电位作业。等电位作业时作业人员全身电位相同，没有电位差，理论上此时流经人体的电流零，只要保证绝缘平台电阻Rj远大于人体电阻Rr和人体对地电位保持足够的安全距离，可实现等电位安全作业。在等电位作业中，最重要的是进入或脱离等电位过程，由于带电导线周围的空间中存在着电场，当人体与带电体之间距离减小到场强足以使空气发生游离时，带电体与人体之间将发生放电，放电电流初始值一般约为十几至数十安培，放电过程非常短暂，电流很快衰减，作业人员可通过穿戴套屏蔽服的方式来防止放电电弧对人体的伤害。

变电站采用的带电作业方法包括绝缘杆作业法和等电位作业法。法国电力公司在63-90kV电压等级的变电站中采用绝缘杆作业法，在150kV以上的变电站采用等电位作业法。

3 变电站带电作业的安全防护技术

3.1 安全距离

在带电作业过程中保持适当的安全距离是确保人员和设备安全的重要依据，在作业过程中应满足相关的安全规定：地电位作业人员人体与带电体的距离；等电位作业人员人体与接地体的距离；工作人员进出强电场时与接地体和带电体两部分所组成的组合间隙；工作人员与相邻导线的距离。

3.2 电场防护技术

等电位工作人员应穿着阻燃内衣，外面穿着全套屏蔽服，各部分连接良好。不应通过屏蔽服断、接空载线路或耦合电容器的电容电流计接地电流。750kV及以上等电位作业还应戴面罩。

在交流变电站地电位登塔作业时应采取防静电感应措施，直流线路地电位登塔作业时宜采取防离子流措施。

3.3 电弧防护技术

电弧产生的大量热量会点燃一般材料而烧伤附近的工作人员。电弧释放出来的热量取决于电器设备的类型，由以下参数决定：电弧电流及持续时间，电弧长度、距离电弧及电源的距离。

等电位工作人员在电位转移前，应得到工作负责人的许可，750kV和1000kV等电位作业应使用电位转移棒进行电位转移。

带电断、接空载线路，工作人员应戴护目眼睛，并采取消弧措施，不应带负荷断、接引线。不应同时接触未接通的或已断开的导线两个。短接设备时，应核对相位，闭锁跳闸机构，短接线应满足短接设备最大负荷电流的要求，防止人体短接设备。

4 进展

4.1 旁路操作

在对变电站的设备进行检修的过程中，经常需要对检修的设备采取旁路操作。旁路操作的对象可以是一个设备，有时也可以是变电站的出线，此时，该并联回路就比较长。

当等电位电工进行并联操作时，要避免串联到并联回路中，这就要求等电位电工、屏蔽服以及他工作附近的任何导电物体都只能与并联回路的闭合一端相接触。

无论采用什么作业方法，带电作业人员必须与接触区保持一定的距离，当带电作业人员处于等电位时，等电位电工应该采用绝缘操作杆来完成并联操作，特别是主回路的连通性不确定情况下。当主回路接触点的温度上升，当作业人员接触到主回路的两个端点时，会出现电击危险。

4.2 绝缘移动平台

过去变电站带电作业过程中采用的绝缘支架使用起来并不方便，把绝缘支架与移动平台结合起来，在作业过程中可以根据需要移动绝缘支架，避免了移动位置过程中，作业人员下梯与上梯的不方便。在变电站作业中使用的移动绝缘支架需要满足小巧，移动方便需求。

4.3 过电压控制技术

过电压的幅值取决于许多参数，包括：馈线网络（即短路功率，零序与正序阻抗比、配置、实际母线电压水平）；开关线路（即长度、电气特性，上次带电的残余电压水平）；线路并联补偿；串联补偿；带电平行线；断路器（即，极跨度，预击穿，开断时的相角）；和沿开端线路的具置（即，从变电站到线路另一头的电压沿线的上升的。因为这个原因，提出一套标准的过电压系数不是可行的。

在不同位置的暂态过电压可以使用一些方法控制，如（1）避雷器；（2）固定空气间隙；（3）阻塞自动重合闸；（4）断路器配备合闸电阻；（5）并联连接设备（变压器，电抗器和电容器）；（6）便携式保护空气间隙。

5 结语

（1）变电站设备紧凑，间隙距离小，需要采取适当的防护措施；

（2）采用旁路操作可以对变电站的设备和出线进行检修，但在作业过程中作业人员要避免串入电路；

（3）采用绝缘移动平台和过电压控制技术可以确保作业间隙的绝缘安全。

参考文献：

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