許箴 秦勇明 唐盼

(1.江蘇省電力公司常州供電公司,江蘇常州 213003;2.中國(guó)電力科學(xué)研究院,湖北武漢 430074)

基于絕緣手套法的35kV線路帶電作業(yè)安全防護(hù)研究

許箴1秦勇明1唐盼2

(1.江蘇省電力公司常州供電公司,江蘇常州 213003;2.中國(guó)電力科學(xué)研究院,湖北武漢 430074)

35kV線路帶電作業(yè)技術(shù)發(fā)展相對(duì)緩慢,這與我國(guó)目前其他電壓等級(jí)的帶電作業(yè)的蓬勃發(fā)展形成了明顯反差。文章討論了基于絕緣手套法的35kV線路帶電作業(yè)的安全距離,通過(guò)試驗(yàn)研究了典型工況下的放電特性,還介紹了35kV帶電作業(yè)絕緣防護(hù)用具的主要技術(shù)性能要求。最后依據(jù)以上研究成果,提出了使用手套法時(shí),35kV線路帶電作業(yè)的安全防護(hù)要求。

35kV線路 帶電作業(yè) 安全防護(hù) 絕緣手套法

1 背景

35kV線路屬于我國(guó)配電線路中一個(gè)重要的部分，其具有比10kV配電線路輸送容量大和線路損耗小等特點(diǎn)，在我國(guó)一些用電負(fù)荷大和供電半徑大的地區(qū)應(yīng)用較廣。配電線路的帶電作業(yè)中，采用的作業(yè)方法主要有絕緣桿作業(yè)法和絕緣手套作業(yè)法。絕緣桿作業(yè)法，其是以絕緣工具為主絕緣、絕緣穿戴用具為輔助絕緣;絕緣手套法，其是指作業(yè)人員借助高空作業(yè)車的絕緣臂或絕緣梯直接接近帶電體，人體各部分穿戴絕緣防護(hù)用具。目前在10kV線路上，主要采用絕緣手套法，而在35kV線路上，則以絕緣桿作業(yè)法為主，其機(jī)動(dòng)性、便利性及空中作業(yè)范圍不及使用絕緣斗臂車的絕緣手套作業(yè)法。因此有必要將絕緣手套法的應(yīng)用擴(kuò)展到35kV線路帶電作業(yè)中[1-3]。

圖1 間隙距離為49cm時(shí)的放電圖像

2 35kV線路帶電作業(yè)安全距離研究

2.1 安全距離計(jì)算

帶電作業(yè)的絕緣配合有兩種方法：一種是慣用法，另外一種是統(tǒng)計(jì)法。由于統(tǒng)計(jì)法較為復(fù)雜，所以在實(shí)際工程中往往采用簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法。對(duì)于非自恢復(fù)絕緣和220kV及以下電壓等級(jí)的系統(tǒng)一般采用慣用法進(jìn)行絕緣配合。通過(guò)按照帶電作業(yè)時(shí)可能出現(xiàn)的最大過(guò)電壓值按絕緣配合慣用法，查棒—板間隙放電特性曲線來(lái)計(jì)算得到[4]。

根據(jù)35kV線路絕緣子串的雷電沖擊50%放電電壓為360kV，可以得到遠(yuǎn)方落雷傳到帶電作業(yè)地點(diǎn)的雷電過(guò)電壓為278kV。

然后根據(jù)計(jì)算得到的操作過(guò)電壓和大氣過(guò)電壓幅值，查相應(yīng)空氣間隙的操作波和雷電波正極性棒板間隙放電曲線，得到相應(yīng)的危險(xiǎn)距離。35kV線路相地帶電作業(yè)安全距離計(jì)算結(jié)果結(jié)果見(jiàn)表1。

2.2 典型工況下的驗(yàn)證試驗(yàn)

當(dāng)采用絕緣手套法進(jìn)行35kV帶電作業(yè)時(shí)，作業(yè)人員處于中間電位，根據(jù)空氣間隙絕緣特性定義的安全距離并不能反映這種作業(yè)方式下的絕緣水平。采用適當(dāng)?shù)慕^緣遮蔽措施阻擋了作業(yè)過(guò)程中可能產(chǎn)生的放電，提高了絕緣水平。但是絕緣防護(hù)用具和遮蔽用具一般采用絕緣橡膠或樹(shù)脂類材料加工而成，屬于非自恢復(fù)絕緣，無(wú)法通過(guò)操作沖擊試驗(yàn)來(lái)研究其放電特性。但是考慮到采用絕緣遮蔽時(shí)，這種組合絕緣的絕緣特性相較于純空氣間隙有較大的提高，因此可以通過(guò)無(wú)絕緣情況下的典型工況的操作沖擊試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證空氣間隙距離的安全性模擬人處于站立姿勢(shì)，用絕緣繩索吊使其面向?qū)Ь€，肩部與導(dǎo)線平齊，處于工作位置，模擬桿塔通過(guò)絕緣繩索吊起，離地1m并接地。通過(guò)調(diào)整人體頭部與絕緣子上部金屬端的距離，進(jìn)行操作沖擊放電試驗(yàn)，并計(jì)算了其在4倍操作過(guò)電壓條件下的帶電作業(yè)危險(xiǎn)率，如表2所示。

表1 按過(guò)電壓值換算出來(lái)的電氣距離以及推薦的最小安全距離

表2 操作沖擊放電試驗(yàn)結(jié)果

圖2 典型工況下的間隙放電圖像

當(dāng)人體距離絕緣子金屬端49cm時(shí)，進(jìn)行了操作沖擊放電10次，其中有4次通過(guò)絕緣子串放電，此時(shí)人體與接地體之間的工作間隙已經(jīng)不是間隙放電的控制因素，此時(shí)作業(yè)人員處于安全狀態(tài)，放電圖像如圖1所示。

在操作過(guò)電壓，使用慣用法計(jì)算得到的35kV帶電作業(yè)安全距離為0.4m，按照此安全距離在進(jìn)行更換絕緣子作業(yè)時(shí)，帶電作業(yè)的危險(xiǎn)率滿足小于10-5的要求。此時(shí)的放電圖像如圖2所示。

從上圖中可以看出當(dāng)發(fā)生工作間隙擊穿時(shí)，電弧的路徑是從絕緣子上部金屬端到作業(yè)人員額頭，在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，由于人體的頭部一般無(wú)絕緣保護(hù)，此時(shí)對(duì)橫擔(dān)和絕緣子的絕緣遮蔽就十分重要。因此在實(shí)際開(kāi)展帶電作業(yè)過(guò)程中需要分析工作間隙特點(diǎn)，做好完全的絕緣遮蔽措施，保持作業(yè)人員和接地體之間的安全間隙。

2.3 安全距離分析

最小安全距離(DA)是指作業(yè)人員身體的各部位，包括手持導(dǎo)電工具與不同電位任何部件之間所需保持的最小空氣距離，這個(gè)距離是電氣距離和人機(jī)操縱距離之和，如公式(1)所示。

其中DU為電氣距離，是指帶電作業(yè)時(shí)，帶電部分之間和帶電部分與接地部件之間，發(fā)生放電概率很小的空氣間隙距離。

使用絕緣手套法時(shí)，絕緣承載工具為相地主絕緣，空氣間隙為人與其他不同電位部件主絕緣，絕緣遮蔽用具、絕緣防護(hù)用具為輔助絕緣，作為主絕緣的絕緣承載工具和空氣間隙都應(yīng)該滿足最小安全距離的要求。作為輔助絕緣的絕緣用具可以承受系統(tǒng)的最大運(yùn)行電壓。當(dāng)作業(yè)人員的身體部位偶然擦碰到不同電位的物體所覆蓋的絕緣遮蔽時(shí)，系統(tǒng)同時(shí)產(chǎn)生最大過(guò)電壓的概率很低，絕緣遮蔽不會(huì)被擊穿，因此作業(yè)人員允許偶然擦碰不同電位部件上的遮蔽用具，此時(shí)人體的無(wú)意識(shí)活動(dòng)范圍可以忽略。故使用手套作業(yè)法時(shí)，可以取DE=0。在考慮雷電過(guò)電壓的情況下，35kV帶電作業(yè)安全距離為0.6m，實(shí)際帶電作業(yè)不在雷電天氣下進(jìn)行，主要考慮操作過(guò)電壓條件下，在安全距離0.4m時(shí)可以保證作業(yè)人員安全，在考慮作業(yè)人員偶然活動(dòng)時(shí)，取0.6m更安全。

3 35kV帶電作業(yè)安全防護(hù)用具

3.1 人身絕緣防護(hù)用具

35kV線路帶電作業(yè)主要使用的人身絕緣防護(hù)用具主要包括絕緣袖套和絕緣手套，其采用絕緣橡膠制成，厚度不超過(guò)3.6mm，具有良好的電氣及機(jī)械性能，預(yù)防性試驗(yàn)?zāi)蛪核綖?0kV/1min。人身防護(hù)用具是作為輔助絕緣，來(lái)保護(hù)作業(yè)人員的肘部以下的手臂和手掌，使其與帶電體和接地體保持絕緣隔離[6]。

3.2 絕緣遮蔽用具

35kV帶電作業(yè)用絕緣遮蔽用具主要包括絕緣毯和絕緣遮蔽罩，其主要是在短暫碰撞帶電體時(shí)，起絕緣遮蔽或隔離的保護(hù)作用。絕緣遮蔽用具一般由吸濕性小的人工合成絕緣材料制成，滿足高濕、低溫條件下的電氣和機(jī)械性能[7]。遮蔽用具要嚴(yán)格進(jìn)行電氣、機(jī)械及其它試驗(yàn)檢驗(yàn)。其工頻耐壓試驗(yàn)為40kV/1min[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

35kV線路使用絕緣斗臂車進(jìn)行手套法進(jìn)行帶電作業(yè)時(shí)，由于對(duì)作業(yè)范圍內(nèi)的帶電體和接地進(jìn)行了遮蔽，人體無(wú)意識(shí)的活動(dòng)范圍可以忽略，DE=0。

以前35kV帶電作業(yè)安全距離考慮雷電過(guò)電壓時(shí)為0.6m，而實(shí)際帶電作業(yè)不在雷電天氣下進(jìn)行，主要考慮操作過(guò)電壓條件下，在安全距離0.4m時(shí)可以保證作業(yè)人員安全，在考慮作業(yè)人員偶然活動(dòng)時(shí)，取0.6m更安全。

為確保作業(yè)人員的安全，作業(yè)人員應(yīng)穿戴絕緣防護(hù)用具，采用主、輔絕緣相結(jié)合、多層后備絕緣防護(hù)的安全作業(yè)方式。

[1]胡毅,王力農(nóng)等.配電線路帶電作業(yè)方式及安全防護(hù)[J],高電壓技術(shù),2000,26(5)：34-35.

[2]GB/T 18857-2008配電線路帶電作業(yè)技術(shù)導(dǎo)則[S].

[3]胡毅.GB/T 18857-2002《配電線路帶電作業(yè)技術(shù)導(dǎo)則》標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明[J].電力標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量,2003,4：8-11.

[4]陳健生,胡毅,張麗華.帶電作業(yè)的安全距離[J]《.電力技術(shù)》,1990.3：41-46.

[5]IEC 61112-2009 Live working-Electrical insulating blankets[S].

[6]IEC 60984-2002 Sleeves of insulating material for live working[S].

[7]賈偉,配電線路基礎(chǔ)[M].北京：中國(guó)電力出版社.