羅 湖 紀(jì)洋溪 張 奇

（國網(wǎng)棗莊供電公司）

0 引言

配電帶電作業(yè)通常是10kV 帶電作業(yè)，采用中間電位或地電位作業(yè)，通常采用絕緣工具，保證相地和相間絕緣，采取輔助絕緣裝備直接對帶電體或接地體進(jìn)行操作。作業(yè)時必須考慮到這一重大風(fēng)險，尤其是在長距離電力線路工作時［1-2］。本文的目的是介紹高壓設(shè)備上的感應(yīng)現(xiàn)象，包括不同的耦合類型，以及演變的感應(yīng)電壓和電流的大小，此外，還對交流感應(yīng)事故的原因和結(jié)果進(jìn)行了總結(jié)。

1 技術(shù)方法分析

1.1 配網(wǎng)帶電作業(yè)分析

配電網(wǎng)帶電作業(yè)是指在電力配電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行維護(hù)、檢修、安裝、更換等工作的一種作業(yè)方式。通常情況下，為了保證電網(wǎng)的連續(xù)供電，無法將整個電網(wǎng)切斷電源。因此，只能在電網(wǎng)上進(jìn)行帶電作業(yè)。

配電網(wǎng)帶電作業(yè)的目的是確保電力供應(yīng)的連續(xù)性，避免因為切斷電源而造成停電，尤其在一些關(guān)鍵的電力用戶或電網(wǎng)節(jié)點處，帶電作業(yè)尤為重要。這些作業(yè)可能涉及到配電變壓器、開關(guān)設(shè)備、電纜、電線等電力設(shè)施的維護(hù)和檢修。配電網(wǎng)帶電作業(yè)需要嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，以確保施工人員的人身安全和電網(wǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行。在進(jìn)行帶電作業(yè)時，必須正確使用保護(hù)用具、工具和設(shè)備，以減少電擊、電弧等電擊危險。

1.2 配網(wǎng)感應(yīng)電場分析

配電網(wǎng)帶電作業(yè)中，由于電力設(shè)備帶有電壓，使得人員靠近時受到感應(yīng)電壓威脅，即人體感知的電壓。這種感應(yīng)電壓會對人體造成電擊傷害，因此需要對帶電作業(yè)的感應(yīng)電壓進(jìn)行分析和評估。

感應(yīng)電壓主要來自兩個方面，一是由于電場的存在而引起的電場感應(yīng)電壓，二是由于磁場的存在而導(dǎo)致的磁場感應(yīng)電壓。電場感應(yīng)電壓主要與電力設(shè)備周圍的電位差和電場分布有關(guān)。在帶電作業(yè)區(qū)域，由于電力設(shè)備的存在，會形成電場，而作業(yè)人員的身體則處于這個電場中。根據(jù)電場分布的不均勻性，作業(yè)人員的不同部位會受到不同程度的電場感應(yīng)電壓。磁場感應(yīng)電壓主要與電力設(shè)備周圍的磁場強(qiáng)度和變化率有關(guān)。當(dāng)電力設(shè)備中存在電流流過時，會形成磁場。作業(yè)人員接地后，由于人體具有電阻，會形成與磁場變化相關(guān)的感應(yīng)電壓［3-5］。

2 線路維護(hù)工作中的潛在風(fēng)險

維護(hù)配電網(wǎng)電源線的優(yōu)點之一是當(dāng)一個系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)（有源側(cè)）時，可以在斷電的系統(tǒng)（無源側(cè)）上進(jìn)行維護(hù)工作。因此，可以限制不必要的停電時間，這對輸電系統(tǒng)、配電系統(tǒng)和消費(fèi)者都是有利的。另一方面，在采用鄰近工作方法的維護(hù)活動中，可能會出現(xiàn)幾個風(fēng)險因素，因為在這些線路的情況下，兩個系統(tǒng)相互平行，增加了出現(xiàn)任何感應(yīng)現(xiàn)象的可能性。雙回路電力線上的維護(hù)工作多種多樣，有時工作位置在相導(dǎo)線下方的接地高壓塔上，而在其他維護(hù)工作中，即使在有源或無源側(cè)進(jìn)行，相導(dǎo)線和線路員之間也有直接連接。這些維護(hù)任務(wù)的共同點是，在任何情況下都需要確保線路員的安全。在前面的情況下，由于工人只能接觸接地高壓塔的不同部分，因此只需要對電場進(jìn)行保護(hù)，這可以通過使用傳統(tǒng)的導(dǎo)電服來實現(xiàn)。

如果在雙回路電力線的無源側(cè)進(jìn)行維護(hù)，則由于潛在感應(yīng)電壓的幾個風(fēng)險，對工人的保護(hù)是必不可少的。復(fù)雜風(fēng)險評估的關(guān)鍵是簡化現(xiàn)象的物理背景，并將重點放在電磁感應(yīng)可能顯著超過安全水平的情況下，因此其風(fēng)險可能很高。第一件重要的事情是有條件地將現(xiàn)象分為電容和電感兩部分，位于通電線路附近的導(dǎo)體和金屬部件是否接地有不同的情況。如果沒有保護(hù)性接地，導(dǎo)體部件會感應(yīng)出電容性質(zhì)的非零靜電電勢和電感性質(zhì)的電動勢（EMF）。當(dāng)斷電部分的接地連接正確時，非零靜電電勢變?yōu)榱?，并且以這種方式，電容分量消失。由EMF 產(chǎn)生的電流流過接地，仍然提供感應(yīng)電壓的感應(yīng)分量。電容元件的特征是感應(yīng)電壓的會比較大，并且在接地時電流水平相對較低，這些電壓和電流值主要取決于影響線的電壓電平及其距離。電感元件可以表征為通過接地的相對大的電流，其大小取決于影響線中的電流水平、到影響線的距離以及位于通電AC 線影響下的閉環(huán)的長度。值得一提的是，電感元件的電壓電平是感應(yīng)電流和接地電阻的函數(shù)。因此，感應(yīng)電壓的測量值高度依賴于接地電阻，即使在保護(hù)接地附近也可能達(dá)到極高的值。

另一個重要問題是架空電力線附近的低頻電磁場問題。在適當(dāng)接地的無源系統(tǒng)的情況下，感應(yīng)電壓不會出現(xiàn)，但是，即使在接地結(jié)構(gòu)（如電力塔）上，由于有源系統(tǒng)在運(yùn)行中產(chǎn)生的電場強(qiáng)度也可能超過極限值。在不利的情況下，在塔架上工作的線路員可能會暴露在超過極限值的電場強(qiáng)度下。

2.1 配網(wǎng)電力線上感應(yīng)電壓的大小

為了對感應(yīng)電壓進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，了解其在被檢查電力線上的大小是很重要的。早前學(xué)者側(cè)重于對這一現(xiàn)象的建模，對同一現(xiàn)象應(yīng)用不同的等效電路和參數(shù)。為了說明一個不利的情況，對一條帶有格子塔的高壓輸電線進(jìn)行了模擬。在圖1 所示的高壓電力線的情況下，電容耦合產(chǎn)生的感應(yīng)電壓很重要，因此計算中最重要的參數(shù)是相導(dǎo)體之間以及相導(dǎo)體與接地點之間的部分電容。

圖1 用于計算感應(yīng)電壓的等效電路

在表1 中，可以看到根據(jù)給定幾何形狀計算的部分承載力值。G1 和g2 表示塔架頂部的地線，R、S和T表示有源側(cè)的相位，而r、s、t是OHL 無源側(cè)的相位導(dǎo)體。知道電容值和相電壓幅度，就可以確定無源側(cè)的感應(yīng)電壓值。

表1 選用高壓格構(gòu)塔參數(shù)計算的容量值

從表2 和圖2 中可以看出，OHL 斷電導(dǎo)體中感應(yīng)的電壓水平非常顯著，其峰值甚至可以達(dá)到9.5kV。大感應(yīng)電壓值之間的差異是由于幾何特性造成的。

表2 斷電相導(dǎo)線上的最大感應(yīng)電壓值

圖2 與通電系統(tǒng)中的電壓相比，斷電側(cè)的感應(yīng)電壓

2.2 配網(wǎng)電力線上感應(yīng)電流的大小

根據(jù)工作地的位置，計算感應(yīng)電流基本上有三種情況。在第一種情況下，沒有保護(hù)性工作接地與斷電系統(tǒng)接觸，因此，靜電耦合產(chǎn)生的感應(yīng)電壓將是重要的。由于缺乏工作現(xiàn)場接地，在這種情況下，感應(yīng)電流的大小在無源系統(tǒng)中可以忽略不計。

在第二種情況下，一個工作現(xiàn)場接地位于斷電側(cè)，在該接觸點處，無源系統(tǒng)的電位等于接地電位?？梢哉f，當(dāng)安裝一個工作現(xiàn)場接地時，需要同時考慮靜電和電磁耦合。在第三種情況下，兩個工作接地安裝在斷電系統(tǒng)上，如圖3 所示。與第二種情況一樣，存在靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，并且由于這兩個連接點，可以形成電流在其中流動的回路。與前面的情況一樣，感應(yīng)電流是由靜電耦合產(chǎn)生的，但通過電磁感應(yīng)，它由回路電流補(bǔ)充。為了呈現(xiàn)電流的大小，在第三種情況下，當(dāng)兩個工作接地與無源側(cè)連接時，在相同高壓電力線上進(jìn)行了模擬。斷電系統(tǒng)上產(chǎn)生的回路電流作為通電側(cè)負(fù)載的函數(shù)如圖4 所示。根據(jù)結(jié)果，在電流負(fù)載超過500A 的情況下，感應(yīng)電流可以高達(dá)10A，這從線路工人的安全方面來說是重要的。

圖3 具有兩個工作現(xiàn)場接地的交流感應(yīng)等效電路

圖4 感應(yīng)電流水平取決于有功側(cè)負(fù)載

2.3 在帶電部件附近安全工作的主要原則

帶電線工作現(xiàn)場的保護(hù)接地將感應(yīng)電壓水平降至最低。采用中間電位或地電位作業(yè)，通常采用絕緣工具，保證相地和相間絕緣，采取輔助絕緣裝備直接對帶電體或接地體進(jìn)行操作，從而消除流經(jīng)身體的電流?，F(xiàn)有的工作方法對巡線員來說是安全的，如果他們嚴(yán)格遵守規(guī)則，就不會發(fā)生事故。然而，有時工人會犯下可能導(dǎo)致事故的錯誤，與交流感應(yīng)相關(guān)的事故大多是致命的。由于致命事故的主要原因是人為因素，這表明對個人防護(hù)裝備的需求能夠降低交流感應(yīng)事故的風(fēng)險，使線路工人有生存的可能性。

3 結(jié)束語

通常，高壓配網(wǎng)系統(tǒng)中的維護(hù)干預(yù)可以在帶電的系統(tǒng)部件上使用帶電維護(hù)技術(shù)進(jìn)行，或者在斷電的元件上進(jìn)行。在后一種情況下，所有的技術(shù)和工具都可用于安全工作，而在前一種情況中，交流感應(yīng)現(xiàn)象會帶來安全風(fēng)險。本文首先介紹了按耦合效應(yīng)分類的交流感應(yīng)形式。然后，根據(jù)工作現(xiàn)場接地的應(yīng)用數(shù)量，通過案例研究顯示感應(yīng)電壓和電流的大小。總之，本文指出，采用特殊設(shè)計可以提高在帶電部件附近工作的安全性，并提出了實驗室測試方法。