??? 3 750kV線路帶電作業
??? 根據國家開發西部的戰略決策,西北電網750kV輸變電工程即將建設。對于750kV及以上電壓等級輸電線路的帶電作業,國外對安全間距、作業方式、作業工具、安全防護用具及措施等進行了試驗,但這些研究結果并不能簡單地搬用于我國。一是環境條件不一樣,我國擬建的750kV線路大多在高海拔地區;二是線路結構不一樣,各國的750kV線路在塔型、塔頭尺寸、導線及絕緣子配置上均有區別;三是作業方式及作業工具也不一樣。例如美、加等國高空絕緣斗臂車和直升飛機進入等電位,其作業方式、進入路徑、工具特點均不一樣。因此,需結合我國的作業方式及工具特點進行研究。
??? 我國對500kV及以下電壓等級輸電線路的帶電作業已具有較為成熟的經驗,但對750kV線路的帶電作業尚未進行過研究。為了使750kV線路投運后能順利地進行帶電作業,有必要在設計和建設之初就對作業間距、作業方式等進行系統研究,并制定出相應的作業規程,以保證作業人員和運行設備的安全。另外,我國對750kV帶電作業人員的安全防護還不曾進行過研究,考慮到750kV線路空間場強高,作業人員的體表場強也會相應增高,為了確保帶電作業的安全開展,還需要對等電位作業人員的體表場強進行測量,并研究相應的安全防護用具及防護措施。
??? 根據750?kV輸電系統的過電壓實際值,并研究帶電作業時過電壓可能出現的類型,得出在帶電作業工作中主要是由單相接地故障過電壓和故障清除過電壓確定過電壓水平。在帶電作業安全距離與組合間隙的研究中,主要采用試驗研究與計算相結合的,根據初步設計中擬采用的塔型及絕緣子串、導線布置形式制成1∶1模擬塔頭,結合實際帶電作業中可能出現的各種工況,分別模擬作業人員在不同工況下的作業位置并進行放電特性試驗,求取在不同過電壓水平下的帶電作業最小安全距離。
??? 對750kV線路等電位作業時進入高電位的方式有多種,這些方式中的進入路徑和運動軌跡十分接近,在試驗中,通過模擬作業人員進入等電位的路徑和軌跡,分別進行了作業人員在不同的進入位置的組合間隙放電試驗,試驗包括二部分:一是改變模擬人在間隙中的位置,求取最低放電電壓位置及最低放電電壓。二是保持模擬人在最低放電位置不變,改變塔身與模擬人之間的距離,通過試驗求取U50%放電特性曲線,并通過計算放電危險率求取最小組合間隙。在最小組合間隙的試驗中,分別進行了人通過耐張串絕緣子進入等電位和人借助絕緣工具進入等電位的試驗。
??? 在帶電作業人員的安全防護研究中,分析了強電場對人體可能產生的,對屏蔽服進行了衣料試驗和成品性能試驗,并模擬等電位作業工況,對模擬人屏蔽服內、外體表場強和流經人體的電流進行了測量。另外,還進行了操作沖擊電壓下的生物放電試驗,分析了有無暴露部位的屏蔽防護效果。結合作業人員在地電位作業、等電位作業、檢修作業等不同工況,提出了相應的防護措施及安全注意事項。
??? 4 帶電作業用絕緣工具
??? 帶電作業用絕緣工具應具有良好的電氣絕緣性能、高機械強度,同時還應具有吸濕性低、耐老化等優點。為了現場作業的方便,絕緣工具還應質量輕、操作方便、不易損壞。帶電作業用絕緣工具大致可分為硬質絕緣工具和軟質絕緣工具二大類。硬質絕緣工具主要指以絕緣管、棒、板為主絕緣材料制成的工具,軟質絕緣工具主要指以絕緣繩為主絕緣材料制成的工具。絕緣材質的性能直接影響和決定著工具的電氣和機械性能。
??? 4.1 絕緣桿
??? 玻璃纖維、環氧樹脂和偶聯劑是構成絕緣桿的主要成分。絕緣桿的制造方法較多,其中用于制造絕緣桿的主要工藝有濕卷法、干卷法、纏繞法和引拔法等。
??? 絕緣桿的老化有整體老化和部分老化二個方面。整體老化主要是指受潮、長時間的整體材質老化;部分老化主要是指絕緣桿頂端長期在強電場作用下,因局部滑閃、漏電、放電而引起的材質老化。尤其對于500kV帶電作業用工具,強電場造成的部分材質老化,使工具整體的絕緣距離減小,易于形成事故隱患,應采用定期監測的方式。驗收試驗中,試驗電壓過高會引起電暈或流柱放電,通過離子轟擊侵蝕絕緣材料,則破壞絕緣的化學鍵,致使有機材料劣化,由此產生的導電沉積物在接近電極端部的高場強區起到延長電極的作用,從而導致材料的進一步劣化。因此,在檢驗性試驗中選擇適當的試驗電壓也是很重要的?! ?br />
??? 操作桿表面的污穢狀態對操作桿的閃絡性能影響很大。據國外試驗結果表明,表面污穢后,特別是沉積物受潮并導電時,耐閃絡強度會嚴重降低。這是因為當絕緣桿表面有臟污而大氣濕度又較高時,沿絕緣桿的電壓分布更趨不均勻,高場強處將出現輝光放電,使沿絕緣桿表面的泄漏電流具有躍變的特點。國外對帶電作業操作桿進行鹽霧及人工污穢試驗,測定鹽霧、煙霧的凝聚、沉積物及意外污垢對操作桿的可能影響。試驗結果表明,甚至在低電導率的霧里,泄漏電流也遠大于可感知的1mA電流,操作桿表面材料的特性,縱向缺損及其他的不均勻性對受潮及污穢狀態下的閃絡性能影響較大。
??? 幾十年來,我國帶電作業用絕緣桿的材料及制作工藝不斷改進。引拔成型工藝增強了絕緣材料的致密性和成型桿的抗彎特性,使絕緣材料的滲水性大大降低,防潮性也得到了顯著的提高。目前產品性能已達到國際先進水平,部分技術指標甚至優于國外同類產品。
??? 4.2 絕緣繩?
??? 絕緣繩索是廣泛應用于帶電作業的絕緣材料之一,可用作運載工具、攀登工具、吊拉繩、連接套及保安繩等。以絕緣繩為主絕緣部件制成的工具為軟質絕緣工具。軟質絕緣工具具有靈活、簡便、便于攜帶、適于現場作業等特點,不少軟質絕緣工具具有帶電作業的獨有特色。目前帶電作業常用的絕緣繩主要有蠶絲繩、錦綸繩等,其中以蠶絲繩應用得最為普遍?! ?br />
??? 蠶絲在干燥狀態時是良好的電氣絕緣材料,電阻率約為1.5×1011~5×1011Ωcm,但隨著吸濕程度的增加,電阻率將明顯下降。由于蠶絲的絲膠具有親水性及絲纖維具有多孔性,因而蠶絲具有很強的吸濕性,當蠶絲作為絕緣材料使用時,應特別注意避免受潮。
??? 由于帶電作業可能遇到突然起霧、下雪等惡劣氣候條件,所以絕緣繩在潮濕狀態下的電氣性能將直接關系到人身及設備安全。據調查,我國帶電作業中已多次發生絕緣繩濕閃及燒斷事故,試驗表明,絕緣繩受潮后,泄漏電流急劇增加,閃絡電壓顯著降低,繩索發熱甚至燃燒起火?! ?br />
??? 絕緣繩在高濕狀態下的電氣性能與材料的吸水性有關,當絕緣繩嚴重受潮時,水沿繩表面及內部孔隙形成連續的導電水膜,由于水膜具有離子電導作用,使泄漏電流大大增加,蠶絲絕緣繩的絲膠具有親水性及絲纖維具有多孔性,因此水分子不僅附著繩表面及繩內間隙,而且滲透全部纖維內部,不僅使蠶絲繩的閃絡電壓明顯降低,而且較大的泄漏電流導致繩索發熱直至起火燃燒。
??? 針對安全開展帶電作業的需要,近年來,國內部分制造單位研制了防潮型絕緣繩。參照國外相關標準中對絕緣繩索的防水防潮要求,分別進行了168h持續高濕度下工頻泄漏電流試驗、浸水后工頻泄漏電流試驗、淋雨工頻閃絡電壓試驗。另外,為考核使用后的防潮性能,又增加了50%斷裂負荷、漂洗、磨損后168h高濕度下工頻泄漏電流試驗。從試驗結果來看,與常規型絕緣繩相比較,高濕度下工頻泄漏電流顯著減小,淋雨閃絡電壓大幅度提高,在浸水后仍可保持良好的絕緣性能。但需要指出的是:防潮型絕緣繩索在浸水、淋雨狀態下有較好的絕緣性能,但這并不意味著絕緣繩索可直接用于雨天作業。防潮型絕緣繩索主要是為了解決常規型遇潮狀態下絕緣性能急速下降的缺點,增強絕緣繩索在現場作業時遇潮、突然降雨等狀況下的絕緣能力,從而提高帶電作業的安全性。因此,無論哪一種絕緣繩索,應盡量在晴朗、干燥氣候下使用。一旦遇到不良氣候條件,防潮絕緣繩索的絕緣性能將優于常規型絕緣繩索。
??? 5 配電線路帶電作業
??? 6~10kV配電是直接面向用戶的電力基礎設施,它具有網絡復雜、覆蓋面大的特點。由于配電網絡絕緣水平低,在大氣過電壓、污穢或其他外界因素作用下易發生故障,檢修工作量大,難以滿足可靠供電的要求。從20世紀60年代至80年代初,國內曾推廣開展配電網的帶電作業,但由于缺乏合適的人身安全防護用具及作業方式不規范,造成配電網作業事故較多,導致部分地區停止了配電線路的帶電作業?! ?br />
??? 在配電線路的帶電作業中,采用的作業方法主要有絕緣桿作業法和絕緣手套作業法。絕緣桿作業法也可稱為間接作業法,絕緣手套作業法也可稱為直接作業法。以上兩種作業法中,均需對作業人員觸及范圍內的帶電體和接地體進行絕緣遮蔽。在作業范圍窄小,電氣設備密集處,為保證作業人員對相鄰帶電體和接地體的有效隔離,在適當位置還應裝設絕緣隔板等限制作業者的活動范圍。需要特別指出的是,在配電線路的帶電作業中,不允許作業人員穿戴屏蔽服和導電手套。采用等電位方式進行作業,絕緣手套法也不應混淆為等電位作業法。
??? 在超高壓輸電線路的帶電作業中,空間電場強度高,作業間隙大,作業人員穿屏蔽服進入高電位并采用等電位作業法進行檢修和維護是一種安全、便利的作業方式。但在配電線路的帶電作業中,由于配電網絡的電壓低,三相導線之間的空間距離小,而且配電設施密集,使作業范圍變小,在人體活動范圍內很容易觸及不同電位的電力設施。因此,作業人員身穿屏蔽服,直接接觸帶電體的等電位作業方式在配電網的帶電作業中不宜采用。盡管不少單位在應用這種方式時并沒有出現事故,但嚴格地說,存在著安全隱患,一旦出現以下情況:帶電體沒遮蓋或遮蓋不全且作業人員動作幅度大,造成相對地短路或同時接觸兩相帶電體時,較大的短路電流將通過屏蔽服,不僅造成設備短路,而且會因短路電流超過屏蔽服通流容量,直接造成人員傷亡。所以,在配電網的帶電作業中,不宜穿屏蔽服進行等電位作業,而應穿絕緣服進行作業。
??? 無論是采用絕緣桿作業法還是采用絕緣手套作業法,由于作業人員是穿戴絕緣用具對人體進行安全防護和隔離,此時人體電位既不是地電位,也不是等電位,而是一懸浮電位。如按人體電位來劃分,應屬中間電位作業法。
??? 近年來,各地電力部分廣泛采用絕緣斗臂車進行配電線路的帶電作業,它具有升空便利,機動性強,作業范圍大,機械強度高,電氣絕緣性能高等優點。帶電作業絕緣斗臂車自20世紀30年代在歐美國家開始研制,到50年代以后在送、配電線路帶電作業中得到廣泛的應用。絕緣斗臂車的絕緣臂采用玻璃纖維增強型環氧樹脂材料制成,繞制成圓柱形或矩形載面結構,具有質量輕、機械強度高、電氣絕緣性能好、憎水性強等優點,在帶電作業時為人體提供相對地之間絕緣防護。絕緣斗有的為單層斗,有的為雙層斗,外層斗一般采用環氧玻璃鋼制作,內層斗采用聚四氟乙烯材料制作。絕緣斗具有高電氣絕緣強度,與絕緣臂一起組成相對地之間的縱向絕緣,使整車的泄漏電流小于500,同時當工作時,若絕緣斗同時觸及兩相導線,應不發生沿面閃絡?! ?br />
??? 絕緣遮蔽工具和人身安全防護用具在配電帶電作業中起到十分重要的保護作用。在IEC標準中,規定2級絕緣防護用具的最高使用電壓為17kV,在我國電力行業標準中,結合我國電力系統的電壓等級及中性點接地方式,并考慮適當的安全裕度,規定了2級防護用具的最高使用電壓為10kV。針對絕緣防護用具的特點,規定了技術要求及試驗方法。近年來,已頒布了多項專門的技術標準和導則,并具體規定了安全防護用具的使用步驟及使用方法。
??? 6 結束語
??? 當前,帶電作業除繼續開展常規帶電作業項目外,有向二個方向的需要和趨勢。一是隨著750kV交流線路、500?kV緊湊型線路、±500kV超高壓直流線路的發展,對超高壓帶電作業提出了新的課題,需要研究相應的安全作業方式、配套工器具及人身安全防護用具;二是隨著對供電可靠性的要求越來越高,為盡量減少停電范圍和時間,需在已開展的配電網帶電作業項目基礎上,進一步研究配電網的安全不停電作業法。通過工具、設備、作業方法的研究和發展,提高帶電作業安全性,以滿足電網可靠、穩定、運行的要求。
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??? ?。?] 胡毅.配電線路帶電作業技術.北京:中國電力出版社,2002.
??? ?。?] DL/T803-2002 帶電作業用絕緣毯.