淺談帶電檢修應(yīng)急防范措施

宋永超

（中國(guó)南方電網(wǎng)，廣州 510000）

0 引言

隨著人類社會(huì)對(duì)于電力需求越來(lái)越大，電網(wǎng)維護(hù)與帶電檢修工作也越來(lái)越頻繁與復(fù)雜，也帶來(lái)了更多的安全隱患，對(duì)檢修人員的人身安全及設(shè)備的安全也帶來(lái)巨大威脅，因此，電網(wǎng)企業(yè)為了規(guī)范其操作及設(shè)備的安全運(yùn)行制定了及其嚴(yán)格的規(guī)章制度。本文針對(duì)檢修人員在配電帶電作業(yè)應(yīng)急防范措施進(jìn)行了闡述，確保電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

1 現(xiàn)場(chǎng)安全標(biāo)識(shí)牌匾及隔離帶的布局

現(xiàn)場(chǎng)安全標(biāo)識(shí)牌匾主要分為兩類：一是直接區(qū)別等電勢(shì)區(qū)與零電勢(shì)區(qū)及爬電區(qū)的標(biāo)識(shí)；二是基于企業(yè)文化識(shí)別體系和安全體系的標(biāo)語(yǔ)標(biāo)識(shí)牌匾。但這些牌匾存在一定不足：

（1）牌匾不能主動(dòng)識(shí)別電勢(shì)場(chǎng)的臨時(shí)變化情況。約26.6%的帶電檢修事故來(lái)自施工現(xiàn)場(chǎng)電勢(shì)場(chǎng)狀態(tài)和設(shè)備帶電運(yùn)行狀態(tài)與計(jì)劃中不符或施工中途發(fā)生變化，在這種變化過(guò)程中，牌匾無(wú)法根據(jù)電勢(shì)場(chǎng)的變化而隨之改變，此時(shí)牌匾會(huì)失去安全保護(hù)效果。即單純使用安全標(biāo)識(shí)牌匾，難以滿足復(fù)雜條件下的帶電檢修安全距離警示效果，必須開發(fā)一種動(dòng)態(tài)適應(yīng)電勢(shì)場(chǎng)變化且能發(fā)出聲光報(bào)警的設(shè)施，才可以應(yīng)對(duì)這種復(fù)雜情況。

（2）牌匾可能被施工人員主動(dòng)無(wú)意識(shí)忽視。當(dāng)前，電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的安全牌匾多采用黃底黑字或黃底紅字的顯著對(duì)比色增加視覺(jué)沖擊感以引起場(chǎng)內(nèi)施工人員重視，但對(duì)常年進(jìn)行檢修工作的電網(wǎng)職工來(lái)說(shuō)，反復(fù)看到這些牌匾，會(huì)引起一種主動(dòng)無(wú)意識(shí)忽視，這種反應(yīng)是一種自然現(xiàn)象，也是不可抗力。

（3）站外施工相關(guān)牌匾的保護(hù)及管理存在難度。在變電站、配電室內(nèi)，相關(guān)安全牌匾的管理相對(duì)簡(jiǎn)單，其可進(jìn)入人員均為電網(wǎng)內(nèi)工作人員，其對(duì)安全牌匾的保護(hù)工作有一定的主動(dòng)性。但在輸電線路中，特別是人口較為密集的線塔管理工作難度較大，很難確保牌匾的完好，一方面戶外的飛鳥走獸及惡劣天候容易破壞牌匾，另一方面部分懸掛位置較低的牌匾，容易被人為破壞。所以部分變電配電輸電運(yùn)行單位，會(huì)采用刷涂的方式進(jìn)行牌匾布置，這是不允許的，必須使用懸掛式牌匾的，還需要設(shè)置配套的警示牌匾，避免牌匾受到人為破壞。牌匾的完好度也是日常線路巡查中需要進(jìn)行嚴(yán)格落實(shí)的巡查項(xiàng)目。

在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)具備兩個(gè)主要功能，對(duì)警示牌匾進(jìn)行替代性管理：

（1）對(duì)安全距離和安全區(qū)間進(jìn)行識(shí)別?？赏ㄟ^(guò)兩個(gè)功能對(duì)安全距離和安全區(qū)間進(jìn)行識(shí)別：一是來(lái)自BIM 和電力運(yùn)行大數(shù)據(jù)，通過(guò)BIM 給出的空間模型，結(jié)合電力運(yùn)行的大數(shù)據(jù)，使用ANSYS 方法得到當(dāng)時(shí)對(duì)應(yīng)線塔或變電站站區(qū)的電勢(shì)場(chǎng)分布狀態(tài)。這種方法屬于主動(dòng)計(jì)算，但因?yàn)槭艿教鞖獾纫蛩赜绊?，可能存在少許誤差。二是通過(guò)工作人員的隨身PDA 與均壓服相連，通過(guò)感知均壓服的電勢(shì)變化，判斷工作人員實(shí)際處于的電勢(shì)位置。但此種方式因?yàn)槿鄙傩盘?hào)地，其判斷電勢(shì)變化的能力較強(qiáng)，但準(zhǔn)確判斷電勢(shì)水平的能力較弱，且在強(qiáng)電場(chǎng)環(huán)境中，PDA 的性能將受到影響，PDA 的聯(lián)網(wǎng)能力也會(huì)受到一定程度的影響。所以此方法如果采用，僅作為前者的輔助。

（2）對(duì)動(dòng)態(tài)發(fā)生的安全區(qū)間變化進(jìn)行識(shí)別。當(dāng)電力運(yùn)行倒閘狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，電力運(yùn)行大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)也會(huì)隨之變化，基于BIM 和ANSYS 的計(jì)算結(jié)果隨之發(fā)生變化，此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)管理的PDA 會(huì)發(fā)出聲光預(yù)警?；诰鶋悍?shí)際電勢(shì)狀態(tài)判斷功能的PDA 電勢(shì)判斷，在此時(shí)也會(huì)作為預(yù)警信號(hào)來(lái)源，通過(guò)PDA 對(duì)工作人員發(fā)出預(yù)警。

因?yàn)楦鶕?jù)《配電安規(guī)》要求，使用動(dòng)態(tài)安全警示系統(tǒng)不能替代靜態(tài)安全警示牌匾，所以，系統(tǒng)還必須具備對(duì)靜態(tài)安全警示牌匾的管理功能：

（1）判斷靜態(tài)安全警示牌匾安裝位置是否與動(dòng)態(tài)電勢(shì)場(chǎng)狀態(tài)相符。根據(jù)BIM 系統(tǒng)的圖紙數(shù)據(jù)、電力運(yùn)行大數(shù)據(jù)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)ANSYS 方法得到的電勢(shì)場(chǎng)分布狀態(tài)，計(jì)算出電勢(shì)場(chǎng)邊界，在實(shí)際巡線和帶電檢修作業(yè)時(shí)，首先將此結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際牌匾的安裝位置進(jìn)行對(duì)比，可以得到對(duì)比關(guān)系圖，從而判斷現(xiàn)場(chǎng)安全警示牌匾的安裝位置是否與動(dòng)態(tài)電勢(shì)場(chǎng)狀態(tài)相符的比較結(jié)果，如發(fā)現(xiàn)不符的情況，則視為現(xiàn)場(chǎng)安全隱患，應(yīng)報(bào)調(diào)度申請(qǐng)?zhí)幚矸桨讣跋嚓P(guān)操作票，必要時(shí)要對(duì)之前設(shè)計(jì)的操作票進(jìn)行修改后使用。該過(guò)程一方面可以保證現(xiàn)場(chǎng)安全警示牌匾的懸掛準(zhǔn)確，另一方面也可以避免操作人員如前文分析的主動(dòng)無(wú)意識(shí)忽視安全牌匾的現(xiàn)象發(fā)生。

（2）巡查功能和安全確認(rèn)功能中對(duì)安全警示牌匾進(jìn)行管理。在電網(wǎng)日常運(yùn)行、巡查及檢修前的安全確認(rèn)工作中，需要經(jīng)過(guò)對(duì)安全警示牌匾的確認(rèn)，才可以讓安全警示牌匾發(fā)揮應(yīng)用的作用。通過(guò)巡查，操作人員會(huì)更加全面地了解安全警示牌匾的位置，進(jìn)而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的安全距離進(jìn)行充分確認(rèn)。

2 現(xiàn)場(chǎng)電勢(shì)場(chǎng)空間分布形態(tài)的預(yù)計(jì)算

需要用到兩個(gè)核心模塊進(jìn)行基于SOA 的電勢(shì)場(chǎng)空間和安全距離預(yù)警的計(jì)算，即基于電氣圖紙空間位置精確定位的BIM 模塊和基于有限元分析的ANSYS 模塊。為了服務(wù)這兩個(gè)模塊，圖1展示了各相關(guān)模塊的數(shù)據(jù)流關(guān)系。

圖1 數(shù)據(jù)流需求分析圖

首先，將電網(wǎng)的倒閘狀態(tài)等運(yùn)行狀態(tài)和電網(wǎng)的拓?fù)鋱D紙相結(jié)合，形成一個(gè)基于電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓及負(fù)荷狀態(tài)計(jì)算的邏輯判斷模塊，邏輯判斷的相關(guān)數(shù)據(jù)與高精度的電網(wǎng)電氣圖紙，服務(wù)于BIM 模塊形成被電壓及負(fù)荷數(shù)據(jù)加權(quán)的高精度電氣圖紙數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)有限元分析，可以得到足夠精確的空間區(qū)域內(nèi)的電勢(shì)場(chǎng)分布狀態(tài)預(yù)估數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)進(jìn)入到安全區(qū)域分析模塊中，判斷電勢(shì)場(chǎng)的邊界分布并支持計(jì)算人員進(jìn)出等電勢(shì)場(chǎng)的路線和窗口。

其次，使用人員定位模塊判斷人員的具體位置，如果使用GPS/BDS 雙模定位方法，可以將人員位置精確到±5 m 以內(nèi)，這些數(shù)據(jù)可以與上述電勢(shì)場(chǎng)邊界數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，對(duì)接近電勢(shì)場(chǎng)邊界5 m 以內(nèi)的人員發(fā)出預(yù)警，告知其距離電網(wǎng)電勢(shì)場(chǎng)邊界的距離，當(dāng)其安全距離過(guò)小時(shí)，發(fā)出更加明顯的聲光預(yù)警。

3 電勢(shì)場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)性動(dòng)態(tài)探測(cè)

單純依靠電勢(shì)轉(zhuǎn)移的感應(yīng)探頭，可以感受到電場(chǎng)的變化過(guò)程，但因?yàn)槿鄙傩盘?hào)接地，難以掌握電勢(shì)場(chǎng)的實(shí)際場(chǎng)壓，更難以掌握均壓服的實(shí)際電勢(shì)狀態(tài)，但通過(guò)感應(yīng)線圈可以獲得工頻交變電場(chǎng)的距離信息。

雖然當(dāng)前新建超高壓輸電設(shè)施多采用的直流輸電法，但目前500 kV 以下輸電網(wǎng)絡(luò)基本仍采用工頻三相交流電的輸電模式（三相三線、三相四線或三相五線模式）。

如果在PDA 設(shè)備外接一個(gè)交變電場(chǎng)感應(yīng)線圈，可以得到一個(gè)磁通量變化曲線，該曲線同時(shí)受到環(huán)境中由ABC 三相工頻交變電場(chǎng)的影響，會(huì)得到一個(gè)正弦疊加數(shù)據(jù)。即

式中，Φ 為磁通量，Φ=BS；B 為磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度，S 為線圈磁通面積；t 為磁通時(shí)間；R 為線圈電阻；dΦ，dt 為磁通量和時(shí)間的導(dǎo)量。

通過(guò)式（1）可知：越接近導(dǎo)線即等電勢(shì)區(qū)時(shí)，其磁通量越大，單位時(shí)間和單位面積內(nèi)通過(guò)感應(yīng)線圈的感應(yīng)電流就越大，而空間內(nèi)三相導(dǎo)線產(chǎn)生的磁通量影響相互疊加，會(huì)形成一個(gè)疊加的交變磁場(chǎng)，根據(jù)供電規(guī)律，三相之間的距離各相差120°，即。使用MATLAB 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，可以得到一個(gè)不同場(chǎng)強(qiáng)疊加的場(chǎng)強(qiáng)曲線，如圖2所示。僅需經(jīng)過(guò)一次傅里葉變換，就可以在此正弦疊加數(shù)據(jù)中取出不同頻率下的場(chǎng)強(qiáng)關(guān)系，如圖3所示。

所謂傅里葉變換，即：

圖2 疊加交變磁場(chǎng)的感應(yīng)電流變化圖

圖3 經(jīng)過(guò)傅里葉變換的數(shù)據(jù)

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，配網(wǎng)帶電作業(yè)具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在應(yīng)急狀態(tài)下保證作業(yè)人員人身安全是開展帶電作業(yè)的前提和基礎(chǔ)。本文提出了相應(yīng)的確保配網(wǎng)帶電作業(yè)安全運(yùn)行的應(yīng)對(duì)措施，旨在推動(dòng)配網(wǎng)帶電作業(yè)安全、優(yōu)質(zhì)、高效的開展。