基于絕緣手套法的35kV線路帶電作業(yè)安全防護研究

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.中國電力科學研究院,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.中國電力科學研究院,湖北武漢 430074)

35kV線路帶電作業(yè)技術(shù)發(fā)展相對緩慢,這與我國目前其他電壓等級的帶電作業(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,通過試驗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,35kV線路帶電作業(yè)的安全防護要求。

35kV線路 帶電作業(yè) 安全防護 絕緣手套法

1 背景

35kV線路屬于我國配電線路中一個重要的部分，其具有比10kV配電線路輸送容量大和線路損耗小等特點，在我國一些用電負荷大和供電半徑大的地區(qū)應用較廣。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，其機動性、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用擴展到35kV線路帶電作業(yè)中[1-3]。

圖1 間隙距離為49cm時的放電圖像

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)計法。由于統(tǒng)計法較為復雜，所以在實際工程中往往采用簡化統(tǒng)計法。對于非自恢復絕緣和220kV及以下電壓等級的系統(tǒng)一般采用慣用法進行絕緣配合。通過按照帶電作業(yè)時可能出現(xiàn)的最大過電壓值按絕緣配合慣用法，查棒—板間隙放電特性曲線來計算得到[4]。

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

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

2.2 典型工況下的驗證試驗

當采用絕緣手套法進行35kV帶電作業(yè)時，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?shù)慕^緣遮蔽措施阻擋了作業(yè)過程中可能產(chǎn)生的放電，提高了絕緣水平。但是絕緣防護用具和遮蔽用具一般采用絕緣橡膠或樹脂類材料加工而成，屬于非自恢復絕緣，無法通過操作沖擊試驗來研究其放電特性。但是考慮到采用絕緣遮蔽時，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，因此可以通過無絕緣情況下的典型工況的操作沖擊試驗來驗證空氣間隙距離的安全性模擬人處于站立姿勢，用絕緣繩索吊使其面向?qū)Ь€，肩部與導線平齊，處于工作位置，模擬桿塔通過絕緣繩索吊起，離地1m并接地。通過調(diào)整人體頭部與絕緣子上部金屬端的距離，進行操作沖擊放電試驗，并計算了其在4倍操作過電壓條件下的帶電作業(yè)危險率，如表2所示。

表1 按過電壓值換算出來的電氣距離以及推薦的最小安全距離

表2 操作沖擊放電試驗結(jié)果

圖2 典型工況下的間隙放電圖像

當人體距離絕緣子金屬端49cm時，進行了操作沖擊放電10次，其中有4次通過絕緣子串放電，此時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。

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

從上圖中可以看出當發(fā)生工作間隙擊穿時，電弧的路徑是從絕緣子上部金屬端到作業(yè)人員額頭，在實際作業(yè)過程中，由于人體的頭部一般無絕緣保護，此時對橫擔和絕緣子的絕緣遮蔽就十分重要。因此在實際開展帶電作業(yè)過程中需要分析工作間隙特點，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，這個距離是電氣距離和人機操縱距離之和，如公式(1)所示。

其中DU為電氣距離，是指帶電作業(yè)時，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，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)的最大運行電壓。當作業(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，系統(tǒng)同時產(chǎn)生最大過電壓的概率很低，絕緣遮蔽不會被擊穿，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，此時人體的無意識活動范圍可以忽略。故使用手套作業(yè)法時，可以取DE=0。在考慮雷電過電壓的情況下，35kV帶電作業(yè)安全距離為0.6m，實際帶電作業(yè)不在雷電天氣下進行，主要考慮操作過電壓條件下，在安全距離0.4m時可以保證作業(yè)人員安全，在考慮作業(yè)人員偶然活動時，取0.6m更安全。

3 35kV帶電作業(yè)安全防護用具

3.1 人身絕緣防護用具

35kV線路帶電作業(yè)主要使用的人身絕緣防護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3.6mm，具有良好的電氣及機械性能，預防性試驗耐壓水平為40kV/1min。人身防護用具是作為輔助絕緣，來保護作業(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，起絕緣遮蔽或隔離的保護作用。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械性能[7]。遮蔽用具要嚴格進行電氣、機械及其它試驗檢驗。其工頻耐壓試驗為40kV/1min[5]。

4 結(jié)語

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

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

為確保作業(yè)人員的安全，作業(yè)人員應穿戴絕緣防護用具，采用主、輔絕緣相結(jié)合、多層后備絕緣防護的安全作業(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[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)導則[S].

[3]胡毅.GB/T 18857-2002《配電線路帶電作業(yè)技術(shù)導則》標準編制說明[J].電力標準化與計量,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：中國電力出版社.