1、自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 6 期行业应用与交流Industrial Applications and CommunicationsTechniques ofAutomation&Applications1000 kV输电线路不同检修项目带电作业防护研究*梁利辉,赵志刚,闫 敏,池 城（国网河北省电力有限公司检修分公司，河北 石家庄 050070）摘要:检修人员进入带电运行的输电线路进行带电作业时，可能会引起人体表面感应出的电场强度超过标准控制值，从而对人体健康产生影响。文中利用ANSYS有限元软件建立榆横潍坊1 000 kV特高压交流输电线路及杆塔的模型，计算了检修人员不同部
2、位及姿势下的电场强度，分析了检修人员在杆塔和横担类、绝缘子和金具类、导线以及接地装置类带电作业检修项目时人体电场强度，据此选择了不同检修作业时的屏蔽服，最后通过现场实验验证计算结果的有效性。总结了对特高压同塔双回输电线路各类检修项目的防护电场措施，充分保障了工作人员的人身安全。关键词:有限元分析；模拟仿真；带电作业防护中图分类号：TP277文献标识码:A文章编号:1003-7241(2023)06-0155-05Research on the Protection of Live Working in DifferentMaintenance Items of 1000 kV Transmis
3、sion LineLIANG Li-hui,ZHAO Zhi-gang,YAN Min,CHI Cheng(State Grid Hebei Maintenance Branch,Shijiazhuang 050070 China)Abstract:When the maintenance personnel enter the live working transmission line for live working,the electric field intensity induced bythe human body surface may exceed the standard
4、control value,which has an impact on human health.This article uses ANSYSfinite element software to establish an accurate model of the Yuheng-Weifang 1000 kV UHVAC transmission line and towers.Ac-cording to the electric field strength of the human body during the live work maintenance items of fitti
5、ngs,wires and groundingdevices,the shielding clothing for different maintenance operations is selected based on this,and the validity of the calculation re-sults is verified through field experiments.The electric field protection measures for all kinds of maintenance items of UHV dou-ble circuit tra
6、nsmission lines on the same tower are summarized to fully guarantee the personal safety of workers.Keywords:finite element analysis;analog simulation;live working protection*基金项目：国网河北省电力有限公司科技项目资助（5204GY18000J）收稿日期:2021-05-14DOI:10.20033/j.1003-7241.（2023）06-0155-05.1引言带电作业是检修与日常维护输电线路的重要手段，检修人员处于交流
7、带电输电线路时，人体表面感应出的电场强度可能超过标准控制值，对人体健康产生一定的影响1，标准规定，当穿着屏蔽服时，要求其内场强不大于15 kV/m，人体外露在空气中的身体部位体表电场强度不应大于240 kV/m2。研究对带电作业人体周围电场的学者有很多，但屏蔽服的选择并没有针对1 000 kV带电作业检修项目来详细划分。杨雅倩等分析了750 kV同塔双回线路中人员的场强大小3。华枫对特高压同塔双回输电线路的电磁暴露安全进行分析评估4。唐波等对等电位作业人员的组合间隙进行了计算，获取了等电位作业人员身体表面场强的分布特点和变化规律5。王磊等分析了35 kV线路带电作业电场，提出了相关安防措施6。
8、刘会家、刘仕奇等通过研究500 kV交直流同塔双回线路下人员体表场强，提出进入等电位的最佳路径7。文中利用 ANSYS 有限元软件建立榆横潍坊线1 000 kV特高压交流输电线路及人体模型，计算了检修人员在不同姿势下的畸变电场强度，并将检修作业项目详细划分杆塔和横担类、绝缘子和金具类、导线类、接地装置类以及同塔双回输电线路一回带电，分析不同检修项目时人体电场强度，据此给出1 000 kV带电作业时屏蔽服类型的选择以防护的合理化建议。2计算模型的建立2.1人体模型建立对线路下方检修作业人员电场进行分析，需建立具体模型。文中参照 GB 10000-88中国成年人人体尺寸为依据建立了模型8。参数如表
9、1所示，如图1为人体模型示意图，计算时将人体作为均匀介质，人体的相对介电常数和电导率分别取值为106和0.1 S/m。155行业应用与交流Industrial Applications and Communications自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 6 期Techniques ofAutomation&Applications表1人体模型参数人体部位头部颈部躯体手臂下肢尺寸/cm高度2055055100几何直径151020712图1人体模型示意图2.2杆塔与线路模型建立榆横-潍坊1 000 kV特高压交流工程的导线具体参数见表2，铁塔模型如图2所示。表2线路具体参数线路类型导线
10、型号直流电阻/km直径/mm分裂间距/cm特高压交流JL/G1A-630/450.045933.6040地线JLB20A-2400.360120/地线OPGW-2400.366020.3/图2杆塔模型示意图3不同人体姿势体表电场强度分析工作人员在进行检修作业时会改变自身的位置和姿势，因而改变工作人员周围的电场大小。对手臂的不同张开角度和走姿进行模拟仿真，设置手臂与躯体呈0、90、120，走姿设置手和腿与躯体呈30，如图3所示，分别测量各仿真模型中的作业人员不同部位的电场强度如表3所示。随着手臂与躯体角度的增大，手部发生的电场畸变强度变大，因为手部曲率半径相比头部小，所以手部发生的电场畸变程度此
11、时相较于头部的畸变程度大，维修人员在行走过程中，手部和脚部的电场畸变程度随之增加。姿势1姿势2姿势3姿势4图3不同姿势场强示意图表3不同姿势下人体不同位置表面的最大场强部位头部肩部手部胸部脚部体表电场强度最大值/kV/m姿势127.77214.3497.2794.98413.651姿势226.0538.50117.5096.31614.705姿势325.7439.90026.4235.67915.118姿势420.5388.96012.8182.52120.6084不同带电检修项目下体表电场强度常见的带电检修作业项目如表4所示9-10，主要分为杆塔和横担、导线、避雷线和地线、绝缘子和金具、接地
12、装置以及其他类。表4输电线路常见的带电检修作业项目单元名称杆塔和横担导线、避雷线和地线绝缘子、金具接地装置其他常见作业项目1)带电加高杆塔2)更换不合格杆塔及横担附件3)杆塔、横担上刷漆、除鸟窝、紧杆塔螺丝等1)补修导线、避雷线2)接入或拆除空载线路3)调整导线弧垂4)检查避雷线5)更换腐蚀架空地线1)带电水冲洗或更换绝缘子2)绝缘子等值盐密度测试3)补修金具4)检修导线间隔棒1)测量、检查杆塔接地装置的接地电阻和接地体的腐蚀情况2)处理接地电阻不合格的接地装置1)清除沿线不符合规程要求的障碍物2)完善防洪、防火等设施4.1杆塔和横担类带电检修作业项目在进行杆塔横担类带电检修作业项目时，检修人
13、员156自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 6 期行业应用与交流Industrial Applications and CommunicationsTechniques ofAutomation&Applications作业位置集中于杆塔或横担上，此时采用地电位作业方法。选取如图4所示的几处典型检修作业点，检修人员爬塔过程中经过位置1-3，分别位于下、中、上相杆塔处与导线平行处；位置4、5、6分别位于下、中、上相杆塔与导线中间横担位置上方，计算结果如表5所示。表5不同位置处人体不同部位的体表最大场强位置123456体表电场强度最大值/kV/m头部61.72455.40856.81510
14、8.379133.55799.803肩部13.93412.43118.96017.75666.92942.646胸部6.0807.2375.78723.43719.82623.082手部59.78657.45569.17851.132193.579109.145脚部6.4747.3825.4183.7953.8063.260进行杆塔和横担类带电检修项目时，人体表面电场强度最大为193.579 kV/m，在规程240 kV/m的限值以内。为了将屏蔽服内的场强限制在15 kV/m，要求屏蔽服的屏蔽效率达到23分贝或以上，因此穿静电防护服可满足安全防护要求。图4杆塔和横担类带电检修作业项目人员位4.
15、2导线带电检修作业项目在进行导线类带电检修作业项目时，检修人员作业位置集中于线路上，通常需要穿戴对应屏蔽效率的屏蔽服，属于等电位作业，如图5所示为检修人员进行等电位作业时的电场强度示意图，表6为检修人员各部位的体表电场强度。图5导线类带电检修作业项目作业人员体表电场进行导线类检修作业项目时，最大场强计算结果为1 652.105 kV/m，远远超过了规程240 kV/m的限值，为将屏蔽服内的场强限制在15 kV/m，要求屏蔽效率达到41分贝或以上。表6导线类带电检修项目作业人员体表电场强度作业人员体表电场强度最大值/kV/m头部1 652.105肩部1 473.305胸部478.572手部1 2
16、81.126脚部597.8084.3绝缘子、金具类带电检修作业项目绝缘子、金具类带电检修作业项目主要是对不良绝缘子和金具更换，其关键在于转移导线负重和张力，主要方法是利用滑车组或者绳索进行更换作业，检修作业人员需要进入等电位，图6为进入等电位时带电作业人员的具体位置。图6进入等电位时作业人员位置表7带电检修作业人员不同身体部位的表面电场强度作业人员作业人员1作业人员2体表电场强度最大值/kV/m头部235.253228.215肩部76.41699.636胸部32.54044.568手部306.581199.434脚部95.80728.222由表7数据可知，作业人员1手部上伸，距离导线位置较近，在指尖处形成尖端畸变，场强比其他部位高出数倍，作业人员2站立于中相绝缘子串悬挂处的横担上方同时也是上相线正下方，计算得到此时头部体表电场强度最大，脚部相比于其他部位很低。进行绝缘子类检修时有进入等电位的过程，此时作业人员最大场强计算结果为306.581 kV/m，超过规程240 kV/m的限值，为将屏蔽服内的场强限制在15 kV/m，需要穿戴屏蔽效率不小于27分贝的屏蔽服。4.4接地装置类带电检修
