王旭杰
(國網(wǎng)浙江武義縣供電公司,浙江 金華 321200)
近年來,在電網(wǎng)系統(tǒng)輸配電施工及變電所擴建改造施工作業(yè)期間,感應電觸電事故逐漸增加。通過分析產(chǎn)生感應電的原因、危害及存在感應電的場所等,并結合配網(wǎng)運行、檢修、改造施工的特點,提出了防范感應電的相關措施。
運行中的高壓輸電線路對附近配電線路的感應電一般來自2方面:一是靜電感應;二是電磁感應。如果停電配電線路不接地,則只有感應電壓存在;一旦停電線路接地,將產(chǎn)生入地的感應電流。
高壓輸電線路和下方導體與大地之間存在耦合電容。當高壓輸電線路有高壓交流電壓時,將在鄰近空間產(chǎn)生高壓電場,使空間各點具備一定的電位。處于電場中的停電配電線路或者長金屬導體,由于電容效應產(chǎn)生靜電耦合,會產(chǎn)生靜電感應電壓。若系統(tǒng)三相對稱,且運行線路對停電檢修配電線路或導體的三相分布電容平衡,則三相感應電壓的矢量和為0。實際系統(tǒng)中,由于運行線路三相導線對檢修配電線路的距離不相等,三相分布電容不可能完全平衡,三相感應電壓的矢量和不為0,配電線路上即會產(chǎn)生靜電感應電壓。
高壓輸電線路中的交流電流在其周圍空間會產(chǎn)生未被平衡的交變磁場。根據(jù)電磁感應原理,電流產(chǎn)生的磁力線切割相鄰的電力貫通線時,將產(chǎn)生縱向感應電動勢。由于電磁耦合三相互感不平衡,在停電線路上感應的對地零序電壓,即為電磁感應電壓。因三相距離不相等,則互感效應各不相同,運行線路的磁場在檢修線路上感應的電動勢也不相等,電壓的矢量和即為檢修配電線路或長導體的電磁感應電壓。
電擊對人體造成損傷的主要因素是流經(jīng)人體的電流值,國際電工委員會對交流電通過人體生理效應的推薦值,如表1所示。
表1 交流電通過人體生理效應推薦值
根據(jù)文獻資料,某單位進行了500 kV高壓輸電線路與10 kV配電線路感應電的實測。10 kV配電線路處于冷備用狀態(tài)時,其感應電為900~2 400 V;配電線路處于檢修狀態(tài)時,其感應電為90~280 V。若以人體電阻為2 000 Ω、流過人體的電流為18 mA計算,人體能承受的安全電壓為36 V。
根據(jù)以上實測數(shù)據(jù),即便配電線路處于檢修狀態(tài),線路上存在的感應電仍然遠超過人體所能承受的電壓,如果不采取防護措施,線路上存在的感應電將對作業(yè)人員產(chǎn)生致命威脅。
現(xiàn)通過以下3起感應電實例,分述典型的感應電觸電過程,以提高對感應電危害性的認識。
案例1,2013-07-18,某供電公司運維檢修部變電檢修班在110 kV某變電站工作中,誤將停電檢修間隔的線路側接地線碰落,作業(yè)人員觸碰到未接地線的設備引流線,發(fā)生感應電觸電事故,造成1人死亡。
事故原因:該停電檢修間隔出線與某帶電運行狀態(tài)的110 kV線路同桿架設,導致停電間隔出線存在感應電。
案例2,2007-04-25,某電業(yè)局線路工區(qū)對所轄110 kV線路進行停電登塔檢修,檢修作業(yè)范圍兩端未裝接地線,只在塔上掛設個人保安線。某作業(yè)人員在導線端轉移時,由于身體失去平衡,慌亂中用手抓住個人保安線,致使保安線一端從塔材上脫出,當場遭到電擊,手掌和大腿均嚴重燒傷。
事故原因:110 kV線路上方交叉跨越一條500 kV超高壓輸電線路,由于檢修線路兩端未裝設接地線,當個人保安線不起作用時,作業(yè)人員受到上方線路感應電電擊而受傷。
案例3,2012-02-16T11:40,750 kV某Ⅱ線650號—651號,666號—667號,670號—671號塔導線下方,多名葡萄種植人員在碰觸葡萄架鐵絲時遭到電擊。
事故原因:666號—667號塔三相導線對地距離、桿塔接地電阻均滿足線路運行要求。當手背觸碰鐵絲網(wǎng)時,會出現(xiàn)輕微回彈現(xiàn)象并有手背刺痛感覺,戴上絕緣手套觸碰鐵絲網(wǎng)無此現(xiàn)象。測量發(fā)現(xiàn),導線下方葡萄架鐵絲上產(chǎn)生的感應電壓(對地)超過1 000 V。
配電線路上的感應電是臨近平行或交叉帶電線路產(chǎn)生的高壓電場通過感應產(chǎn)生的,且與帶電線路的電壓、線路之間的距離、平行長度及氣象狀況有關。結合運行單位現(xiàn)場實際工作中遇到的感應電情況,經(jīng)分析后認為在配電線路施工中容易產(chǎn)生感應電的場所有:
(1)配電線路與運行線路近距離平行走線(一般2條線路相距300 m內);
(2)配電線路與運行線路交叉跨越(穿越);
(3)敷設有單芯電纜的溝槽。
案例1,某10 kV分支10號—15號塔導線平行位于500 kV高壓輸電線路下方,某工作人員在該區(qū)域配電線路上作業(yè)施工中,發(fā)現(xiàn)存在較強感應電,立即在停電線路上進行驗電,驗電器發(fā)出報警,且裝設接地線過程中有弧光產(chǎn)生。
案例2,某10 kV四保聯(lián)絡線交叉位于2條220 kV高壓輸電線路下方,工作人員在該區(qū)域配電線路上作業(yè)施工中,發(fā)現(xiàn)存在較強的感應電。
感應電是臨近平行或交叉帶電線路場所的高壓電場通過感應產(chǎn)生的,因此具有一定的隱蔽性,極易引發(fā)人員觸電和高空墜落事故。為了預防感應電對配電線路上工作人員的傷害,現(xiàn)提出以下幾種防范措施。
(1)組織配電線路運行、施工人員學習感應電壓產(chǎn)生的原理以及影響感應電壓大小的相關因素(電壓、電流、距離等),以提高施工人員對感應電壓隱蔽性和危險性的認識,自覺執(zhí)行預防感應電觸電的措施。
(2)配電線路運行單位應對存在感應電的線路進行重點防范,建立感應電危險點臺賬,并結合臨近線路投產(chǎn)情況及時更新危險點臺賬。
(3)嚴格執(zhí)行工作現(xiàn)場的勘察制度,對危險點臺賬中的危險點及現(xiàn)場實際的臨近平行或交叉帶電線路場所進行實地勘察,作業(yè)前應制定明確的防范措施。
(4)位于與高壓線路平行、交叉的絕緣架空配電線路的桿位,建議每個基桿均安裝接地環(huán)。
(5)位于與高壓線路平行、交叉的架空配電線路鐵塔的接地電阻,應符合要求。
(6)與其他電纜同槽敷設的單芯電纜應按“品”字型安裝。
防感應電所使用的接地線必須是合格產(chǎn)品,所使用的接地工具還應遵守以下規(guī)定:
(1)作業(yè)使用的個人保安接地線的截面積,不得小于16 mm2;
(2)線路所使用的接地線的截面積,不得小于25 mm2;
(3)接地線應采用編織銅線,并由完整的絕緣皮包裹;
(4)接地線兩端應有專用的線夾,安裝連接必須可靠,不得用纏繞方式連接;
(5)在地面打樁作為接地端時,接地棒宜采取鍍鋅工藝,其截面不應小于190 mm2(如φ16圓鋼),插入地下的深度應大于0.6 m;對于土壤電阻率較高的場所,如巖石、瓦礫、沙土等,應采用增加接地體根數(shù)、長度、截面積或埋設深度等措施,以達到降低接地電阻的目的。
防感應電觸電事故有2種方法:一種是采用等電位施工,另一種是采用零電位施工。目前對配電線路檢修、施工時,防感應電觸電傷害主要采用零電位施工,就是將檢修、施工的配電線路接地,使施工作業(yè)線路的電位與大地相同,避免感應電傷害。
目前,10 kV驗電器的啟動電壓一般約為2 000 V。由于與高壓輸電線路的平行、交叉的距離不同,在配電線路上實際存在的感應電壓大小也不同,在驗電時可能因達不到驗電器的啟動電壓而造成驗電器不報警,誤導作業(yè)人員認定作業(yè)線路上無電壓。因此,在已列入感應電危險點防范的區(qū)域,必須嚴格落實防感應電措施。
在線路上施工作業(yè)時,將工作范圍內的線路用接地線封好、封牢、封實,這是防感應電傷害至關重要的措施。
(1)接地線安裝必須先接接地端,后接導體端;接地線拆除必須先拆導體端,后拆接地端。
(2)裝拆接地線應使用絕緣棒和戴絕緣手套,人體不得觸碰金屬部分,并應與接地線保持足夠的安全距離。
(3)若有感應電反映在停電線路上,應在工作點10 m內加掛接地線。
(4)由于感應電是有源的,在裝設接地線后并不能消除感應電,僅是將施工作業(yè)設備的感應電壓鉗制在低電位,一旦接地線脫離設備,設備上立即出現(xiàn)電壓,所以在施工作業(yè)過程中應采取措施防止接地線脫離設備,確保接地牢固、有效。
(5)接地線、接地樁的阻抗大小對線路感應電壓影響很大,所以應采用低阻抗的接地線,并且接地端應可靠接地。
(1)在張力放線過程中,必須在牽引導線或牽引繩上裝設接地滑車,使運動中的導體隨時保持良好接地狀態(tài)。
(2)牽引設備和張力設備應可靠接地。設備操作人員應站在干燥的絕緣墊上,并不得與未站在絕緣墊上的人員接觸。
(3)在產(chǎn)生感應電的場所進行緊線、附件安裝作業(yè)時,緊線段內應加掛接地線。
(4)跳線安裝時,應將兩端導線先接地后,再進行安裝。
(1)個人保安線一般在鐵塔上的施工作業(yè)過程中,用于導線與鐵塔的同電位鉗制。施工作業(yè)前,應用個人保安線將導線與鐵塔連接。
(2)用于防感應電的個人保安線應帶絕緣手柄。
(3)不能將個人保安線代替接地線使用。
(4)在存在感應電的電桿上作業(yè)施工時,用個人保安線連接鐵件與導線是不能防范感應電的,應使用接地線來降低導線的感應電電位。
在線路檢修作業(yè)過程中,作業(yè)人員穿絕緣鞋進入強電場,此時人體對地絕緣,人體因靜電感應而積聚一定的電荷,即人體上會有一定的感應電壓。此時,若人體裸露部分觸碰到接地體(如鐵塔),人體上積聚的電荷會對接地體放電,當放電電流達到某個定值時,會使人體產(chǎn)生刺痛感,甚至產(chǎn)生傷害。在線路檢修過程中,作業(yè)人員應做到以下2點:
(1)在存在感應電的鐵塔上作業(yè)時,登塔人員不可以穿絕緣鞋;
(2)在強電場的鐵塔上作業(yè)時,應穿全套屏蔽服(包括導電手套和導電鞋),并確保屏蔽服的各個連接點接觸良好。