送配电带电作业的现状与发展摘要

送配电带电作业的现状与发展摘要：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');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750输电线路、±500直流输电线路、紧凑型输电线路、500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500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（3.6）和最小组合间隙（4.0）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1.7，而500线路的代表档距为500，绝大部分档距在1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。3750线路带电作业根据国家开发西部的战略决策，西北电网750输变电工程即将建设。对于750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750线路大多在高海拔地区；二是线路结构不一样，各国的750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500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750线路的带电作业尚未进行过研究。为了使750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750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750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750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500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1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，