《Electronics》：Research on the Optimization of Equipotential Entry Path and Station Position for High-Altitude Live Working Personnel Considering the Influence of Insulator String Configuration
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为了解决高海拔超高压（UHV）带电作业中依赖经验知识且缺乏工人定位定量依据的问题，研究人员建立了一个由工人、输电塔、绝缘子串和导线组成的精细化电厂模型。基于经海拔校正的击穿场强和放电附着准则，在IVI型和VVV型绝缘子串下优化了摇篮法（cradle metho
为了解决高海拔超高压（UHV）带电作业中依赖经验知识且缺乏工人定位定量依据的问题，研究人员建立了一个由工人、输电塔、绝缘子串和导线组成的精细化电厂模型。基于经海拔校正的击穿场强和放电附着准则，在IVI型和VVV型绝缘子串下优化了摇篮法（cradle method）和动力上升器法（power-driven ascender method）的进入路径和工位。结果表明，中间相场强集中更为显著。对于摇篮法，30°接近角为最优路径，可降低体表电场强度9.4–18.6%，放电点位于脚趾；建议采用坐姿，双腿略微抬起，脚趾指向导线。对于动力上升器法，从侧面垂直进入优于从下方进入，可降低远塔侧相场强22–24%，放电点位于头部；建议采用直立、侧身姿势，面部背向导线。这项研究为高海拔UHV带电作业提供了定量依据。
高海拔地区超高压（UHV）输电线路的带电作业面临空气密度降低、介电强度下降等挑战，传统基于经验的安全距离方法难以满足需求。现有研究主要关注宏观安全距离，缺乏对动态等电位（equipotential）进入过程中关键物理参数如临界气隙击穿、放电附着点（discharge attachment point）的系统分析。不同绝缘子串（insulator string）配置（如IVI型和VVV型）和进入方法（摇篮法（cradle method）和动力上升器法（power-driven ascender method））对体表电场分布和击穿风险有显著影响，但量化优化研究不足。因此，开展这项研究旨在建立定量优化框架，为高海拔UHV带电作业人员提供路径和工位指导。
研究人员建立了三维“人体-塔-绝缘子-导线”静电模型，结合海拔修正的击穿场强（breakdown field strength）和放电附着准则，通过COMSOL Multiphysics仿真，对摇篮法和动力上升器法在IVI型与VVV型绝缘子串下的等电位进入路径和工位进行优化，并采用加权综合评估方法确定最优方案。结论表明，30°摇篮路径最优，可降低体表场强9.4–18.6%，放电点位于脚趾；动力上升器法侧向垂直进入优于从下方进入，降低场强22–24%，放电点位于头部。该研究为高海拔UHV带电作业提供了定量依据，论文发表在《Electronics》。
关键技术方法包括：1）建立三维有限元静电模型（COMSOL Multiphysics AC/DC模块），将人体设为浮电位（floating potential）边界；2）采用海拔修正的击穿场强公式（基于IEC标准，考虑相对空气密度（relative air density）和湿度校正）；3）基于放电附着准则确定初始放电点（initial discharge attachment point）；4）构建候选路径集，包括摇篮法（接近角0°、15°、30°、45°）和动力上升器法（不同进入侧和垂直距离）；5）定义三项归一化评估指标：体表电场强度（IE）、击穿电压（IU）、放电附着点风险系数（IA），并赋予权重（0.35、0.25、0.40）进行综合加权评估。无样本队列来源。
研究结果如下：
4.1.1. 进入IVI型绝缘子串侧相：通过对比摇篮法四个角度和动力上升器法不同路径的体表场强最大值，发现30°摇篮路径最优，场强降低18.6%，放电点位于脚趾；动力上升器法远塔侧垂直进入最优，场强降低22%，放电点位于头部。
4.1.2. 进入IVI型绝缘子串中相：30°摇篮路径最优，场强降低14.8%；动力上升器法侧向垂直进入最优，场强降低约22%，放电点位于头部。
4.1.3. 进入VVV型绝缘子串侧相：30°摇篮路径最优，场强降低9.4%；动力上升器法远塔侧垂直进入最优，场强降低24.5%，放电点位于头部。
4.1.4. 进入VVV型绝缘子串中相：30°摇篮路径最优，场强降低11.8%；动力上升器法侧向垂直进入最优，场强降低约3.5%，放电点位于头部。
4.2. 最优进入路径和身体姿势：综合评估确认30°摇篮路径和侧向垂直上升路径为最优，并推荐相应姿势：摇篮法采用坐姿，双腿略微抬起，脚趾指向导线；动力上升器法采用直立、侧身姿势，面部背向导线。安全验证表明，部分场景仍超临界场强阈值，需附加措施或增大间隙。
总结讨论部分：高海拔、绝缘子串配置和操作相别显著影响等电位进入过程中人体周围电场，中相局部场强集中更严重，路径优化至关重要。30°摇篮路径在摇篮法候选者中电场应力最小，但部分场景仍超过临界场强阈值，实际应用需额外缓解措施或更大间隙。动力上升器法侧向垂直进入获得最佳电场性能并满足临界场强准则。姿势应根据场强峰值和附着点优化。这些发现为高海拔UHV带电维护的路径和姿势设计提供了定量指导，并可作为安全法规的参考。
研究结论部分翻译如下：高海拔、绝缘子串配置和操作相别显著影响等电位进入过程中人体周围电场。中相局部场强集中更严重，路径优化至关重要。30°摇篮路径在摇篮法候选者中电场应力最小，但部分场景仍超过临界场强阈值，实际应用需额外缓解措施或更大间隙，与0°路径相比可降低峰值场强9.4%–18.6%，风险主要位于脚部。30°进入角是本研究特定配置下的最优解，所提方法具有通用性，不同几何形状、导线间距或电压等级可通过更新参数重新确定最优角。动力上升器法侧向垂直进入获得最佳电场性能并满足临界场强准则，降低场强3.5%–24.5%，风险主要位于头部。姿势应根据场强峰值和附着点优化：摇篮法采用坐姿（腿微抬，脚趾朝向导），动力上升器法采用直立侧身姿势（面部侧向）。这些发现为高海拔UHV带电维护的路径和姿势设计提供了定量指导，并可作为安全法规的参考。
