海拔高度增加,空气间隙的击穿电压「高海拔绝缘距离修正」

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由于高海拔地区空气间隙放电电压明显低于低海拔地区，导致高海拔带电作业所需安全距离增加。为保障高海拔地区带电作业的顺利开展，湖北工业大学电气与电子工程学院、武汉大学电气与自动化学院、国网湖北省电力有限公司武汉供电公司、中国电力科学研究院有限公司的研究人员方雅琪、王力农、李瑞、刘凯、宋斌，在2020年第12期《电工技术学报》上撰文，以750kV同塔双回直线塔为研究对象，分别在海拔为2000m、3000m和4300m地区开展了等电位人员—杆塔间隙以及分裂导线—地电位人员间隙的操作冲击放电试验，分析海拔高度和作业人员姿态对间隙放电特性的影响，并基于试验数据分析现有IEC标准中推荐的m参数法在高海拔地区的适用性。

结果表明，现有方法不适用于海拔3000m以上地区带电作业间隙的放电电压修正。最后基于试验数据提出一种基于改进m参数的操作冲击放电电压修正方法，可用于海拔3000～4300m地区带电作业间隙操作冲击放电电压的修正，同时给出了海拔2000～4000m地区带电作业最小安全距离参考值。

带电作业是目前输电线路运维检修中主要采用的方式，可有效地减小停电时间，提高供电可靠性。目前在低海拔地区，输电线路带电作业已普遍开展，但随着我国输变电工程的不断建设，许多已建和在建的输电线路都经过高海拔地区。

以青藏联网工程为例，很多线路途经地区的海拔高度都超过3000m，有些线路海拔高度甚至高于5000m。对于高海拔地区的输电线路，随着海拔高度的增加，空气密度下降，使得同等距离下的空气间隙放电电压要明显低于低海拔地区，带电作业安全距离增加。为保证高海拔地区带电作业工作的顺利开展，需要研究高海拔地区空气带电作业间隙放电特性并选用合适的放电电压校正方法，进而确定高海拔地区带电作业所需的最小安全距离。

在海拔高度对电力系统外绝缘放电特性的影响方面，国内外均进行了大量的试验研究。从20世纪60年代开始，国外就对高海拔下的空气间隙放电特性开展了大量试验。

美国研究人员认为在高海拔地区空气密度对放电的影响最为明显，海拔修正因数可以用相对空气密度的幂函数表示。日本研究人员在海拔1850m地区进行了1～3m的棒-棒、棒- 板空气间隙放电试验，得出在进行高海拔外绝缘放电电压的校正时除了要考虑相对空气密度外，还应考虑空气的绝对湿度。意大利A. Pigini等对棒- 板、导线-板、导线-塔窗、棒-棒和导线-棒等不同电极在不同海拔高度进行了放电特性试验，提出了基于g参数法放电电压校正方法的雏形。M. Ramirez等在更高海拔地区进行了验证试验，发现A. Pigini提出的方法在高海拔条件下适用性较差。

20世纪90年代，国内研究人员开始针对高海拔空气间隙放电特性开展研究。近年来，以中国电科院和重庆大学为代表的研究机构和国内高校开展了诸多试验，研究了高海拔条件下的棒-板、棒-棒等典型空气间隙以及交直流输电线路空气间隙的放电特性，为空气间隙放电电压的海拔修正提供了大量宝贵的数据。

目前，放电电压的海拔修正方法主要有IEC 60060 1 2010和GB/T 16927.1 2011中推荐的g参数法、DL/T 620 1997中推荐的气象条件校正方法以及IEC 60071 2 1996和GB 311.1 2012中推荐的m参数法。其中g参数法和DL/T 620中的方法均要用到试验地点的相对空气密度和绝对湿度等大气参数，不便于在工程中应用。

m参数法仅需代入试验地点的海拔高度和m的值，应用起来更加简便，但现有标准中给出的m的参考值是基于2000m以下地区试验数据得到的，在海拔2000m以下地区适用性较好，其在高海拔地区的适用性还有待进一步研究。

为了研究高海拔地区带电作业间隙的放电特性，湖北工业大学、武汉大学等单位的研究人员以750kV同塔双回直线塔为研究对象，分别在青海平安（海拔2000m），青海海西（海拔3000m）和西藏羊八井（海拔4300m）等地区开展了等电位人员对杆塔间隙以及分裂导线对地电位人员间隙的操作冲击试验，获取了不同工况下带电作业间隙的放电特性曲线。基于现场试验结果，提出了基于改进m参数的放电电压海拔修正方法，研究结果可为高海拔地区带电作业最小安全距离的确定提供依据和参考。

图1 带电作业间隙试验布置

图2 现场试验布置

研究人员最后得出以下结论：

1）随着海拔高度的升高，不同带电作业间隙的放电电压均有所下降，且放电电压梯度也随海拔高度的增加而减小。2）不同海拔高度下，分裂导线对地电位人员的放电电压最高，等电位人员对上方横担的放电电压最低，等电位人员姿势对放电电压有明显影响。3）不同间隙结构下的海拔修正因数随着海拔的升高而增加，随着间隙距离的增大而减小。随着间隙距离的增大，大气参数对操作冲击放电电压的影响减弱。4）根据3000m和4300m试验结果得到的海拔校正因数与IEC 60071 2标准得出的校正因数有一定偏差，建议修正高海拔带电作业间隙放电电压时按照本文得出的修正公式进行计算。

以上研究成果发表在2020年第12期《电工技术学报》，论文标题为“高海拔带电作业间隙操作冲击放电特性及放电电压校正”，作者为方雅琪、王力农、李瑞、刘凯、宋斌。