（1.3国网郑州供电公司河南郑州450000；2国网荥阳供电公司河南郑州450000）
摘要：变电站在电网中的地位十分重要，它的安全运行直接关系到整个电网的稳定。在正常运行过程中，变电站隔离开关除长期承受工作电压、大负荷、大电流外，还受到操作过电压和雷电过电压等影响，加之可能的外力破坏、操作机械部位氧化锈蚀等因素造成的接触不良或操作不灵敏，故障率较其他一次设备高，影响线路安全运行。发生重大缺陷时，甚至需要更换整个隔离开关，但依靠转移负荷停电检修的方法存在检修时间长、降低系统供电可靠性、损失供电量等一系列问题，带电检修或更换隔离开关显得尤为重要、迫切，也是未来电网检修方式的重要发展趋势之一。相对线路带电作业，目前，国内在变电站带电作业方面开展的研究较少，其中35kV等级以下的隔离开关主要采用绝缘操作法，66kV以上的隔离开关采用等电位方法，提出了一种利用分流线辅助进行隔离开关发热处理的方法，为带电更换隔离开关提供了技术思路，但缺少相关计算来论证方法的可行性；对变电站带电作业间隙进行操作冲击放电试验，得到了典型作业间隙的放电特性曲线及最小电气安全距离等数据；对不同工况下变电站内人体周围的最大场强进行了分析研究，为隔离开关周围电场仿真分析提供技术参考；利用有限元仿真软件处理输电线路带电作业及变压器带电时周围电磁场分布情况。但以上文献均未针对带电站隔离开关带电作业过程中电场分布及变化情况进行分析研究，因此有必要开展相关研究，论证方法的可行性。
关键词：110kV隔离开关；带电更换；可行性及方法
1带电更换隔离开关可行性
1.1作业人员与引流线安全距离分析
最小安全距离是指为了保证人身安全，作业人员与不同电位的物体之间所应保持的各种最小空气间隙距离的总和。本研究的作业方式为地电位作业，根据《安规》中的相关规定，作业人员保证与带电体的距离始终大于1m，作业时，作业人员站在人字梯上，为了保证作业人员的安全，需采取一定的安全措施，如安装绝缘挡板等措施，使作业人员保证与带电体的距离始终大于1m，满足《安规》规定。
1.2作业人员与邻相带电体安全距离分析
根据《带电作业工具基本技术要求与设计导则》中规定：110kV设备带电作业相间安全距离为1．4m。经过查找相关资料，隔离开关间距为2m，隔离开关绝缘瓷柱垂直高度为1．0m，触头间距1．3m。人体沿绝缘人字梯进入作业位置时，扣除人体宽度0．5m，剩余空间为1．5m，满足110kV设备带电作业相间距离1．4m的要求。所以，110kV变电站隔离开关的作业空间距离符合带电作业要求。
2作业方法的仿真分析
2.1模型的构建
为了验证作业安全性、可行性，笔者在项目前期研究成果基础上、，以GW5型系列户外高压隔离开关为对象进行建模，运用有限元软件对作业过程进行仿真分析。隔离开关周围电场分布是一个开域问题。为简化计算，文中设置人工截断边界，采用渐进边界条件处理开域边界条件，将开域问题转化到有限域内，使得求解可以用有限元方法完成，其中人工边界为隔离开关距离地面高度的3倍。假设隔离开关表面干净、清洁，计算时忽略地线和接地开关的影响。计算时，根据变电站运行实际情况，对左侧引流线添加激励为相电压最大值89.8kV，地面、水泥支柱及人工截断边界电位设为0kV。查阅电磁场相关资料、，人体皮肤对表面局部场强的“电场感知水平”为240kV/m；一个中等身材（1.75m）的人站在地面场强为10kV/m的均匀电场中，头顶部的局部最高场强可达到周围场强的13.5～14.5倍；《工频电场安全技术标准》建议：地面场强在5kV/m以下时，对作业人员安全影响很少，不需要特别的防护措施；当地面场强超过20kV/m时，则要采取适当的防护措施。为此文中对隔离开关表面场强及地表场强均进行统计分析，以便更加准确地指导现场作业的安全开展。
2.2安装分流装置前
在带电作业时由于作业工人人体是导体，对电场空间分布产生很大影响，人体附近电场产生了严重畸变，其中人体头部电场强度较高，高达57kV/m，因此有必要采取适当的防护措施；支柱绝缘子表面场强最大值分别出现在联接导线侧和开关支座附近，最大约为165kV/m；由于作业人员及水泥支柱的存在，地表场强分布情况产生畸变，隔离开关周围地表场强最大值出现在引流线联接点正下方，约为3.7kV/m（小于5kV/m），故在保证安全距离的基础上，地面作业人员可以不采取特别的防护措施。
2.3安装分流装置并提升600mm过程
根据前文介绍的作业方法安装分流装置，对引流线进行分流。与前文取点路径一样，分别沿路径1统计隔离开关支柱绝缘子表面场强、沿路径2在以水泥支柱所在平面的中心左右7m内统计地表水平方向场强。由于分流装置的分流作用，隔离开关动作机构与分流装置之间形成了一个电场屏蔽空间，动作机构表面电场得到显著降低，同时支柱绝缘子表面及人体、地表场强也得到了降低；支柱绝缘子表面场强得到有效降低，最大值由之前的165kV/m下降为83kV/m，地表水平方向场强也由之前的3.7kV/m下降为3.2kV/m，以上结果分析证明了安装分流装置的必要性和可行性。对提升分流装置过程中引流线夹与隔离开关接线柱之间的空气最大场强统计，在提升分流装置过程中，随着线夹与隔离开关接线柱的空间距离变化，两者之间的场强变化较大。提升距离在A点以内时，由于线夹与隔离开关没有分开，两者处于等电位状态，故两者之间场强较少；当提升到A点以后线夹与隔离开关分开，两者之间的场强急剧增加，在B点附近超过空气击穿场强，极可能产生电弧，并在C点附近达到最大值约为8000kV/m，之后随着提升距离的增加两者之间场强呈现一个下降趋势，但电弧仍然存在，当行程超过D点时，两者之间场强低于空气击穿电压，但由于电弧的持续电压小于击穿电压，电弧不会立即熄灭；随着两者之间的距离持续
3结论
本研究根据带电更换110kV隔离开关的特点，从作业的安全距离和间隙击穿时对线路运行电压的影响两个方面验证了更换的可行性，并分析了装置的研制成功对社会经济效益的影响，得出以下结论：（1）本研究所述作业方法及工器具满足带电安全距离安全要求，本文研究成果填补了带电更换110kV隔离开关工具及作业方法的空白，拓展了带电作业的范围和项目。（2）仿真结果表明当导线线夹与隔离开关底座分离时，两者的电压差不会对线路运行电压及电气设备造成危害，只会出现短期的振荡过程，且其振荡幅值不大。（3）带电更换110kV变电站隔离开关新方法研究及新工具研制项目的研究将会获得巨大的社会和经济效益，对电网的安全、对人民的生活也有着积极的意义。
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