±1100kV输电线路带电作业技术研究

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随着我国经济的持续发展,全社会对电力的需求也迅猛增加,尤其是在经济较为发达的东部地区,其自身的能源资源已不能满足当地用电需求。为了缓解我国东部经济发展与西部能源资源逆向分布的矛盾,建设具有远距离、大容量、低损耗等优点的特高压直流(Ultra High Voltage Direct Current,UHVDC)输电工程成为了电网发展的必然趋势。超远距离的输电线路在运行过程中难免会出现故障,为了保障电网系统的稳定运行,临时停电检修不大现实,使用带电作业这一技术手段来消缺故障成为了必要途径。2019年9月,“西电东送”战略工程±1100kV准东—皖南特高压直流输电工程(吉泉线)正式投运,吉泉线作为我国独有的世界上电压等级最高的直流输电线路,没有国外相关带电作业经验可以借鉴,同时由于吉泉线投入运行的时间较短,目前开展的带电作业项目较少,相关的研究还不够完善。因此,本文就±1100kV输电线路带电作业技术,从进入等电位安全性、直流线路的离子流场、进入等电位路径优化、电位转移四个方面展开深入研究,具体内容如下:(1)对三种进入±1100kV输电线路直线塔等电位方法(吊篮法、软梯法、电动提升法)的安全性展开分析。通过分析三种方法进入等电位的安全距离、组合间隙,计算出作业人员处于地电位、中间电位、等电位作业的放电危险率,对±1100kV输电线路带电作业的可行性与安全性进行分析。结果表明:吊篮法、地面软梯法、电动提升法进入等电位的放电危险率满足规程要求,且电动提升法进入等电位的放电危险率最低,安全性最好;而采用塔上软梯法沿软梯向下进入等电位的放电危险率不满足导则要求,即沿软梯向下进入±1100kV输电线路等电位是不安全的。(2)建立输电线路离子流场仿真模型,对带电作业人员体表场强展开研究。首先采用COMSOL建立了特高压直流输电线路离子流场的有限元仿真模型;然后通过单、双极HVDC线路地面合成电场以及UHVDC线路塔上作业人员体表场强的仿真结果与实测结果对比,验证了仿真模型的正确性;最后建立±1100kV输电线路离子流场仿真模型,分析了±1100kV输电线路的空间电位、空间电场分布特性,计算了作业人员处于典型作业位置处的体表场强。结果表明:作业人员头部、手部、脚部等突出部位场强值较大,至极导线距离是影响作业人员体表场强的主要因素,在等电位作业时体表最大场强可达1186.3kV/m。(3)采用蚁群算法对吊篮法进入±1100kV输电线路等电位的路径进行优化研究。首先将进入等电位的运动区域划分为连续的计算点,建立该区域的栅格环境模型;然后分别计算了该区域的放电危险率分布以及作业人员体表场强分布,并得到了以放电危险率最小为目标和以作业人员头部场强最小为目标的进入路径;最后提出了同时考虑放电危险率与体表场强的路径优化目标函数,并得到了进入等电位的优化路径。(4)对±1100kV输电线路的电位转移特性展开研究。采用PSCAD建立了输电线路电位转移的电磁暂态仿真模型,分析了±1100kV输电线路在不同进入等电位方式、不同转移距离下的电位转移特性。结果表明:进入等电位方式与转移距离对实现等电位的速度影响不大;转移电流、转移能量均随转移距离增加而增大;在相同转移距离下,电动提升法进入等电位的转移能量较吊篮法、软梯法更小,安全性更高。
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