配电带电作业发展论文
时间：2022-06-21 08:53:00
导语：配电带电作业发展论文一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。
摘要：介绍了近年来送配电带电作业在技术理论、工器具、标准制定、作业方式等方面的现状和发展，针对带电作业安全距离、绝缘工具、保护间隙等关系安全作业的重要因素进行了分析和研究，并对配电线路带电作业的安全防护及作业方式进行了分析讨论。
关键词：带电作业安全距离保护间隙
0前言
随着电网的建设和发展，带电作业已成为送配电设备测试、检修、改造的重要手段，为电力系统的安全可靠运行和提高经济效益发挥了十分重要的作用。我国的带电作业起步于20世纪50年代初，与其他国家相比，无论是在作业方法的多样化、作业工器具的轻巧化、作业项目的操作难度、应用的广泛程度等方面都具有特色。随着各电力单位带电作业的深入开展，在带电作业的技术理论研究、工器具的研究开发、标准制定和安全管理方面也不断地得到了发展。
为了进一步发展和提高我国的带电作业水平，目前正在开展以下几个方面的工作：
（1）标准制定工作。标准化工作是促进带电作业安全开展的重要保证，我国从1978年参加IEC/TC78的标准制定工作，从1980年开始制定我国的带电作业工器具标准，至今已颁布了屏蔽服、绝缘绳、绝缘滑车、绝缘杆等20多个带电作业工器具标准，今后还将进一步加快标准的编制、修订工作，以指导工器具生产厂家的生产和检验。
(2)带电作业理论研究。随着带电作业实践经验的积累，技术理论研究也不断深入，一大批带电作业的研究论文在国内外和专业学术交流会议上发表，包括安全距离的研究、作业方式的研究、工器具的研究、新型绝缘材料的研究，涉及到带电作业的每一个领域。随着750kV输电线路、±500kV直流输电线路、紧凑型输电线路、500kV同塔双回线路的建设和发展，对带电作业理论和作业方法的研究也在不断深入，这将对带电作业的安全开展起到指导作用。
（3）带电作业工器具的质量监督。
（4）带电作业人员的培训和技术交流。
另外，针对带电作业中需要进一步深入研究和探讨的问题，近年来，分别在以下几方面开展了试验研究工作。
1带电作业安全距离
在确定带电作业安全距离时，过去基本上不考虑系统、设备和线路长短，一律按系统可能出现的最大过电压来确定。这对部分小塔窗线路、紧凑型线路、升压改造线路的带电作业带来了限制和困难。实际上，当线路长度、系统结构、设备、作业工况不一样时，不同线路的操作过电压会有较大差别。如果装有合闸电阻或在带电作业时已停用自动重合闸，带电作业时的实际过电压倍数将比最大过电压低。因此，在计算带电作业的安全距离和危险率时，应根据系统的实际过电压倍数来计算分析。不同系统的过电压值可通过暂态网络分析仪（TNA）或数字计算机应用专用程序计算求得。在实际作业中，如果无该线路的操作过电压计算数据和测量数据，则应按该系统可能出现的最大过电压倍数来确定安全距离。如果通过计算和测量已知该线路的实际过电压倍数，则可采用标准中推荐的方法进行计算并通过试验来加以校核确定。
带电作业最小安全距离包括带电作业最小电气间隙及人体允许活动范围。在IEC标准中，最小电气距离是指在带电作业工作点可防止发生电气击穿的最小间隙距离。最小电气间隙距离的确定受到多种因素的影响，主要包括间隙外形、放电偏差、海拔高度、电压极性距离等。一般来说，作业间隙的形状对放电电压有明显的影响。在正极性标准冲击电压下，棒—板结构的放电电压最低，其间隙系数为1.0。对于其他不同的间隙结构，可通过真型试验求出不同电极结构下的间隙系数。间隙结构的不同，直接影响到进入高电位的作业方式。试验结果表明：在同样的间隙距离下，处于等电位的模拟人对侧边构架的放电电压要高于对顶部构架的放电电压。这是因为当模拟人成站姿或坐姿位于模拟导线上时，对塔窗顶部构架形成明显的棒—板电极。所以，当模拟人距侧边构架和顶部构架距离相同时，放电路径大部分为沿模拟人头部至塔窗顶部构架。因此，为提高带电作业的安全性，在选择进入等电位的路径时，作业人员应从塔窗侧面水平进入，而不应从塔窗顶部垂直进入。
2带电作业用保护间隙
为避免因带电作业而额外增大塔头尺寸，美国、加拿大、巴西、俄罗斯等国均开展了加装保护间隙来进行带电作业。加装保护间隙后，不仅使紧凑型线路的带电作业变得可行，保证了作业人员的安全，而且由于带电作业间隙不再成为控制因素，有效地减小了杆塔的塔头尺寸。
目前，在我国相当一部分线路的塔头设计中，为了满足带电作业安全距离和组合间隙的要求，塔头尺寸必须加大，从而增加了基建费用。实际上，在带电作业过程中，恰遇高幅值操作过电压是一个小概率事件，为这一小概率事件而增加全线杆塔的塔头尺寸，在经济上是不合理的。而在带电作业工作点加装保护间隙后，带电作业间隙可不再成为塔头尺寸的控制因素，就不需要为作业人员的安全需要而额外增大塔头尺寸。
加装保护间隙后，可提高带电作业的安全性。特别是对于紧凑型线路、升压改造线路和小塔窗线路，由于其相间及相对地距离偏小，按常规作业方式将无法满足标准和规程中规定的最小安全距离和组合间隙。
在带电作业过程中，当系统过电压超过作业间隙的放电电压时，就可能发生间隙放电而危及作业人员的安全，如果在带电作业工作点加装保护间隙，且设定保护间隙的放电电压低于作业间隙的放电电压，则在过电压作用下，保护间隙将先期放电，从而限制了过电压的幅值，起到保护作业人员安全的作用。
另外，当作业人员沿绝缘子串进入等电位或进行更换绝缘子作业时，如果串中存有不良绝缘子，一旦线路上出现过电压，将可能沿串放电而危及作业人员的安全。由于保护间隙在绝缘配合上限制了过电压的幅值，相当于排除了沿串放电的不确定性，因此，加装保护间隙后不仅使作业间隙偏小的杆塔间隙的带电作业满足安全要求，即使对于作业间隙较大的杆塔，也可以起到进一步提高作业安全性的作用。
保护间隙的设计原则为：
（1）保护间隙的放电电压应具有稳定性、重复性。
（2）保护间隙的放电电压应不受导线布置、绝缘子类型、杆塔塔型、极性效应等的影响。
（3）保护间隙应可调节，在安装或拆卸时应增大间隙以保护装卸人员的安全，安装就位后可减小间隙到设定值。
（4）保护间隙应轻巧，便于拆卸、安装、运输，适于野外和塔上作业，便于作业人员操作。
（5）保护间隙应具有良好的动热稳定性，不因放电而损坏导线、绝缘子及铁塔构件。
间隙距离的设定原则为：
（1）为确保作业人员的安全，保护间隙的上限放电电压应低于作业间隙的下限放电电压，即在任何工况下，在过电压出现时都应是保护间隙100%先行放电。
（2）保护间隙在最高工作电压（工频）下不动作。
（3）保护间隙的可调电极应有定位限制装置以保证电极间的标准距离，其间隙距离的整定值应根据实际布置下的试验值确定。
对于500kV紧凑型线路、小塔窗线路或其他不能满足《安规》中规定的最小安全距离（3.6m）和最小组合间隙（4.0m）的线路，在进行带电检修和维护作业时可加装保护间隙。根据计算，保护间隙的保护范围可达1.7km，而500kV线路的代表档距为500m，绝大部分档距在1000m以下，因此作业时只需在作业点的相邻杆塔的工作相上悬挂保护间隙即可。
3750kV线路带电作业
根据国家开发西部的战略决策，西北电网750kV输变电工程即将建设。对于750kV及以上电压等级输电线路的带电作业，国外对安全间距、作业方式、作业工具、安全防护用具及措施等进行了试验研究，但这些研究结果并不能简单地搬用于我国。一是环境条件不一样，我国拟建的750kV线路大多在高海拔地区；二是线路结构不一样，各国的750kV线路在塔型、塔头尺寸、导线及绝缘子配置上均有区别；三是作业方式及作业工具也不一样。例如美、加等国应用高空绝缘斗臂车和直升飞机进入等电位，其作业方式、进入路径、工具特点均不一样。因此，需结合我国的作业方式及工具特点进行研究。
我国对500kV及以下电压等级输电线路的带电作业已具有较为成熟的经验，但对750kV线路的带电作业尚未进行过研究。为了使750kV线路投运后能顺利地进行带电作业，有必要在设计和建设之初就对作业间距、作业方式等进行系统研究，并制定出相应的作业规程，以保证作业人员和运行设备的安全。另外，我国对750kV带电作业人员的安全防护还不曾进行过研究，考虑到750kV线路空间场强高，作业人员的体表场强也会相应增高，为了确保带电作业的安全开展，还需要对等电位作业人员的体表场强进行测量，并研究相应的安全防护用具及防护措施。
根据750kV输电系统的过电压实际计算值，并分析研究带电作业时过电压可能出现的类型，得出在带电作业工作中主要是由单相接地故障过电压和故障清除过电压确定过电压水平。在带电作业安全距离与组合间隙的研究中，主要采用试验研究与计算相结合的方法，根据初步设计中拟采用的塔型及绝缘子串、导线布置形式制成1∶1模拟塔头，结合实际带电作业中可能出现的各种工况，分别模拟作业人员在不同工况下的作业位置并进行放电特性试验，求取在不同过电压水平下的带电作业最小安全距离。
对750kV线路等电位作业时进入高电位的方式有多种，这些方式中的进入路径和运动轨迹十分接近，在试验中，通过模拟作业人员进入等电位的路径和轨迹，分别进行了作业人员在不同的进入位置的组合间隙放电试验，试验包括二部分:一是改变模拟人在间隙中的位置，求取最低放电电压位置及最低放电电压。二是保持模拟人在最低放电位置不变，改变塔身与模拟人之间的距离，通过试验求取U50％放电特性曲线，并通过计算放电危险率求取最小组合间隙。在最小组合间隙的试验中，分别进行了人通过耐张串绝缘子进入等电位和人借助绝缘工具进入等电位的试验。
在带电作业人员的安全防护研究中，分析了强电场对人体可能产生的影响，对屏蔽服进行了衣料试验和成品性能试验，并模拟等电位作业工况，对模拟人屏蔽服内、外体表场强和流经人体的电流进行了测量。另外，还进行了操作冲击电压下的生物放电试验，分析了有无暴露部位的屏蔽防护效果。结合作业人员在地电位作业、等电位作业、检修作业等不同工况，提出了相应的防护措施及安全注意事项。
4带电作业用绝缘工具
带电作业用绝缘工具应具有良好的电气绝缘性能、高机械强度，同时还应具有吸湿性低、耐老化等优点。为了现场作业的方便，绝缘工具还应质量轻、操作方便、不易损坏。目前带电作业用绝缘工具大致可分为硬质绝缘工具和软质绝缘工具二大类。硬质绝缘工具主要指以绝缘管、棒、板为主绝缘材料制成的工具，软质绝缘工具主要指以绝缘绳为主绝缘材料制成的工具。绝缘材质的性能直接影响和决定着工具的电气和机械性能。
4.1绝缘杆
玻璃纤维、环氧树脂和偶联剂是构成绝缘杆的主要成分。绝缘杆的制造方法较多，其中用于制造绝缘杆的主要工艺有湿卷法、干卷法、缠绕法和引拔法等。
绝缘杆的老化有整体老化和部分老化二个方面。整体老化主要是指受潮、长时间的整体材质老化；部分老化主要是指绝缘杆顶端长期在强电场作用下，因局部滑闪、漏电、放电而引起的材质老化。尤其对于500kV带电作业用工具，强电场造成的部分材质老化，使工具整体的绝缘距离减小，易于形成事故隐患，应采用定期监测的方式。验收试验中，试验电压过高会引起电晕或流柱放电，通过离子轰击侵蚀绝缘材料，电子则破坏绝缘的化学键，致使有机材料劣化，由此产生的导电沉积物在接近电极端部的高场强区起到延长电极的作用，从而导致材料的进一步劣化。因此，在检验性试验中选择适当的试验电压也是很重要的。
操作杆表面的污秽状态对操作杆的闪络性能影响很大。据国外试验结果表明，表面污秽后，特别是沉积物受潮并导电时，耐闪络强度会严重降低。这是因为当绝缘杆表面有脏污而大气湿度又较高时，沿绝缘杆的电压分布更趋不均匀，高场强处将出现辉光放电，使沿绝缘杆表面的泄漏电流具有跃变的特点。国外对带电作业操作杆进行盐雾及人工污秽试验，测定盐雾、工业烟雾的凝聚、沉积物及意外污垢对操作杆的可能影响。试验结果表明，甚至在低电导率的雾里，泄漏电流也远大于可感知的1mA电流，操作杆表面材料的特性，纵向缺损及其他的不均匀性对受潮及污秽状态下的闪络性能影响较大。
几十年来，我国带电作业用绝缘杆的材料及制作工艺不断改进。引拔成型工艺增强了绝缘材料的致密性和成型杆的抗弯特性，使绝缘材料的渗水性大大降低，防潮性也得到了显著的提高。目前产品性能已达到国际先进水平，部分技术指标甚至优于国外同类产品。
4.2绝缘绳
绝缘绳索是广泛应用于带电作业的绝缘材料之一，可用作运载工具、攀登工具、吊拉绳、连接套及保安绳等。以绝缘绳为主绝缘部件制成的工具为软质绝缘工具。软质绝缘工具具有灵活、简便、便于携带、适于现场作业等特点，不少软质绝缘工具具有中国带电作业的独有特色。目前带电作业常用的绝缘绳主要有蚕丝绳、锦纶绳等，其中以蚕丝绳应用得最为普遍。
蚕丝在干燥状态时是良好的电气绝缘材料，电阻率约为1.5×1011～5×1011Ωcm,但随着吸湿程度的增加，电阻率将明显下降。由于蚕丝的丝胶具有亲水性及丝纤维具有多孔性，因而蚕丝具有很强的吸湿性，当蚕丝作为绝缘材料使用时，应特别注意避免受潮。
由于带电作业可能遇到突然起雾、下雪等恶劣气候条件，所以绝缘绳在潮湿状态下的电气性能将直接关系到人身及设备安全。据调查，我国带电作业中已多次发生绝缘绳湿闪及烧断事故，试验表明，绝缘绳受潮后，泄漏电流急剧增加，闪络电压显著降低，绳索发热甚至燃烧起火。
绝缘绳在高湿状态下的电气性能与材料的吸水性有关，当绝缘绳严重受潮时，水沿绳表面及内部孔隙形成连续的导电水膜，由于水膜具有离子电导作用，使泄漏电流大大增加，蚕丝绝缘绳的丝胶具有亲水性及丝纤维具有多孔性，因此水分子不仅附着绳表面及绳内间隙，而且渗透全部纤维内部，不仅使蚕丝绳的闪络电压明显降低，而且较大的泄漏电流导致绳索发热直至起火燃烧。
针对安全开展带电作业的需要，近年来，国内部分制造单位研制了防潮型绝缘绳。参照国外相关标准中对绝缘绳索的防水防潮要求，分别进行了168h持续高湿度下工频泄漏电流试验、浸水后工频泄漏电流试验、淋雨工频闪络电压试验。另外，为考核使用后的防潮性能，又增加了50%断裂负荷、漂洗、磨损后168h高湿度下工频泄漏电流试验。从试验结果来看，与常规型绝缘绳相比较，高湿度下工频泄漏电流显著减小，淋雨闪络电压大幅度提高，在浸水后仍可保持良好的绝缘性能。但需要指出的是：防潮型绝缘绳索在浸水、淋雨状态下有较好的绝缘性能，但这并不意味着绝缘绳索可直接用于雨天作业。防潮型绝缘绳索主要是为了解决常规型遇潮状态下绝缘性能急速下降的缺点，增强绝缘绳索在现场作业时遇潮、突然降雨等状况下的绝缘能力，从而提高带电作业的安全性。因此，无论哪一种绝缘绳索，应尽量在晴朗、干燥气候下使用。一旦遇到不良气候条件，防潮绝缘绳索的绝缘性能将优于常规型绝缘绳索。
5配电线路带电作业
6～10kV配电网络是直接面向用户的电力基础设施，它具有网络复杂、覆盖面大的特点。由于配电网络绝缘水平低，在大气过电压、污秽或其他外界因素作用下易发生故障，检修工作量大，难以满足可靠供电的要求。从20世纪60年代至80年代初，国内曾推广开展配电网的带电作业，但由于缺乏合适的人身安全防护用具及作业方式不规范，造成配电网作业事故较多，导致部分地区停止了配电线路的带电作业。
在配电线路的带电作业中，采用的作业方法主要有绝缘杆作业法和绝缘手套作业法。［1］绝缘杆作业法也可称为间接作业法，绝缘手套作业法也可称为直接作业法。以上两种作业法中，均需对作业人员触及范围内的带电体和接地体进行绝缘遮蔽。在作业范围窄小，电气设备密集处，为保证作业人员对相邻带电体和接地体的有效隔离，在适当位置还应装设绝缘隔板等限制作业者的活动范围。需要特别指出的是，在配电线路的带电作业中，不允许作业人员穿戴屏蔽服和导电手套。采用等电位方式进行作业，绝缘手套法也不应混淆为等电位作业法。
在超高压输电线路的带电作业中，空间电场强度高，作业间隙大，作业人员穿屏蔽服进入高电位并采用等电位作业法进行检修和维护是一种安全、便利的作业方式。但在配电线路的带电作业中，由于配电网络的电压低，三相导线之间的空间距离小，而且配电设施密集，使作业范围变小，在人体活动范围内很容易触及不同电位的电力设施。因此，作业人员身穿屏蔽服，直接接触带电体的等电位作业方式在配电网的带电作业中不宜采用。尽管不少单位在应用这种方式时并没有出现事故，但严格地说，存在着安全隐患，一旦出现以下情况：带电体没遮盖或遮盖不全且作业人员动作幅度大，造成相对地短路或同时接触两相带电体时，较大的短路电流将通过屏蔽服，不仅造成设备短路，而且会因短路电流超过屏蔽服通流容量，直接造成人员伤亡。所以，在配电网的带电作业中，不宜穿屏蔽服进行等电位作业，而应穿绝缘服进行作业。
无论是采用绝缘杆作业法还是采用绝缘手套作业法，由于作业人员是穿戴绝缘用具对人体进行安全防护和隔离，此时人体电位既不是地电位，也不是等电位，而是一悬浮电位。如按人体电位来划分，应属中间电位作业法。
近年来，各地电力部分广泛采用绝缘斗臂车进行配电线路的带电作业，它具有升空便利，机动性强，作业范围大，机械强度高，电气绝缘性能高等优点。带电作业绝缘斗臂车自20世纪30年代在欧美国家开始研制，到50年代以后在送、配电线路带电作业中得到广泛的应用。绝缘斗臂车的绝缘臂采用玻璃纤维增强型环氧树脂材料制成，绕制成圆柱形或矩形载面结构，具有质量轻、机械强度高、电气绝缘性能好、憎水性强等优点，在带电作业时为人体提供相对地之间绝缘防护。绝缘斗有的为单层斗，有的为双层斗，外层斗一般采用环氧玻璃钢制作，内层斗采用聚四氟乙烯材料制作。绝缘斗具有高电气绝缘强度，与绝缘臂一起组成相对地之间的纵向绝缘，使整车的泄漏电流小于500霢,同时当工作时，若绝缘斗同时触及两相导线，应不发生沿面闪络。
绝缘遮蔽工具和人身安全防护用具在配电带电作业中起到十分重要的保护作用。在IEC标准中，规定2级绝缘防护用具的最高使用电压为17kV，在我国电力行业标准中，结合我国电力系统的电压等级及中性点接地方式，并考虑适当的安全裕度，规定了2级防护用具的最高使用电压为10kV［2］。针对绝缘防护用具的特点，规定了技术要求及试验方法。近年来，已颁布了多项专门的技术标准和导则，并具体规定了安全防护用具的使用步骤及使用方法。
6结束语
当前，带电作业除继续开展常规带电作业项目外，有向二个方向发展的需要和趋势。一是随着750kV交流线路、500kV紧凑型线路、±500kV超高压直流线路的发展，对超高压带电作业提出了新的课题，需要研究相应的安全作业方式、配套工器具及人身安全防护用具；二是随着对供电可靠性的要求越来越高，为尽量减少停电范围和时间，需在已开展的配电网带电作业项目基础上，进一步研究配电网的安全不停电作业法。通过工具、设备、作业方法的研究和发展，提高带电作业安全性，以满足电网可靠、稳定、经济运行的要求。
7参考文献
［1］胡毅.配电线路带电作业技术.北京：中国电力出版社,2002.
［2］DL/T803-2002带电作业用绝缘毯.
- 上一篇：无时限速断保护分析论文
- 下一篇：小水电计量管理研究论文