基于绝缘手套法的35kV线路带电作业安全防护研究

2014-12-11许箴秦勇明唐盼

中国科技纵横 2014年15期

关键词：用具带电作业过电压

许箴秦勇明唐盼

(1.江苏省电力公司常州供电公司,江苏常州 213003;2.中国电力科学研究院,湖北武汉 430074)

基于绝缘手套法的35kV线路带电作业安全防护研究

许箴1秦勇明1唐盼2

(1.江苏省电力公司常州供电公司,江苏常州 213003;2.中国电力科学研究院,湖北武汉 430074)

35kV线路带电作业技术发展相对缓慢,这与我国目前其他电压等级的带电作业的蓬勃发展形成了明显反差。文章讨论了基于绝缘手套法的35kV线路带电作业的安全距离,通过试验研究了典型工况下的放电特性,还介绍了35kV带电作业绝缘防护用具的主要技术性能要求。最后依据以上研究成果,提出了使用手套法时,35kV线路带电作业的安全防护要求。

35kV线路带电作业安全防护绝缘手套法

1 背景

35kV线路属于我国配电线路中一个重要的部分，其具有比10kV配电线路输送容量大和线路损耗小等特点，在我国一些用电负荷大和供电半径大的地区应用较广。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。绝缘杆作业法，其是以绝缘工具为主绝缘、绝缘穿戴用具为辅助绝缘;绝缘手套法，其是指作业人员借助高空作业车的绝缘臂或绝缘梯直接接近带电体，人体各部分穿戴绝缘防护用具。目前在10kV线路上，主要采用绝缘手套法，而在35kV线路上，则以绝缘杆作业法为主，其机动性、便利性及空中作业范围不及使用绝缘斗臂车的绝缘手套作业法。因此有必要将绝缘手套法的应用扩展到35kV线路带电作业中[1-3]。

图1 间隙距离为49cm时的放电图像

2 35kV线路带电作业安全距离研究

2.1 安全距离计算

带电作业的绝缘配合有两种方法：一种是惯用法，另外一种是统计法。由于统计法较为复杂，所以在实际工程中往往采用简化统计法。对于非自恢复绝缘和220kV及以下电压等级的系统一般采用惯用法进行绝缘配合。通过按照带电作业时可能出现的最大过电压值按绝缘配合惯用法，查棒—板间隙放电特性曲线来计算得到[4]。

根据35kV线路绝缘子串的雷电冲击50%放电电压为360kV，可以得到远方落雷传到带电作业地点的雷电过电压为278kV。

然后根据计算得到的操作过电压和大气过电压幅值，查相应空气间隙的操作波和雷电波正极性棒板间隙放电曲线，得到相应的危险距离。35kV线路相地带电作业安全距离计算结果结果见表1。

2.2 典型工况下的验证试验

当采用绝缘手套法进行35kV带电作业时，作业人员处于中间电位，根据空气间隙绝缘特性定义的安全距离并不能反映这种作业方式下的绝缘水平。采用适当的绝缘遮蔽措施阻挡了作业过程中可能产生的放电，提高了绝缘水平。但是绝缘防护用具和遮蔽用具一般采用绝缘橡胶或树脂类材料加工而成，属于非自恢复绝缘，无法通过操作冲击试验来研究其放电特性。但是考虑到采用绝缘遮蔽时，这种组合绝缘的绝缘特性相较于纯空气间隙有较大的提高，因此可以通过无绝缘情况下的典型工况的操作冲击试验来验证空气间隙距离的安全性模拟人处于站立姿势，用绝缘绳索吊使其面向导线，肩部与导线平齐，处于工作位置，模拟杆塔通过绝缘绳索吊起，离地1m并接地。通过调整人体头部与绝缘子上部金属端的距离，进行操作冲击放电试验，并计算了其在4倍操作过电压条件下的带电作业危险率，如表2所示。

表1 按过电压值换算出来的电气距离以及推荐的最小安全距离

表2 操作冲击放电试验结果

图2 典型工况下的间隙放电图像

当人体距离绝缘子金属端49cm时，进行了操作冲击放电10次，其中有4次通过绝缘子串放电，此时人体与接地体之间的工作间隙已经不是间隙放电的控制因素，此时作业人员处于安全状态，放电图像如图1所示。

在操作过电压，使用惯用法计算得到的35kV带电作业安全距离为0.4m，按照此安全距离在进行更换绝缘子作业时，带电作业的危险率满足小于10-5的要求。此时的放电图像如图2所示。

从上图中可以看出当发生工作间隙击穿时，电弧的路径是从绝缘子上部金属端到作业人员额头，在实际作业过程中，由于人体的头部一般无绝缘保护，此时对横担和绝缘子的绝缘遮蔽就十分重要。因此在实际开展带电作业过程中需要分析工作间隙特点，做好完全的绝缘遮蔽措施，保持作业人员和接地体之间的安全间隙。

2.3 安全距离分析

最小安全距离(DA)是指作业人员身体的各部位，包括手持导电工具与不同电位任何部件之间所需保持的最小空气距离，这个距离是电气距离和人机操纵距离之和，如公式(1)所示。

其中DU为电气距离，是指带电作业时，带电部分之间和带电部分与接地部件之间，发生放电概率很小的空气间隙距离。

使用绝缘手套法时，绝缘承载工具为相地主绝缘，空气间隙为人与其他不同电位部件主绝缘，绝缘遮蔽用具、绝缘防护用具为辅助绝缘，作为主绝缘的绝缘承载工具和空气间隙都应该满足最小安全距离的要求。作为辅助绝缘的绝缘用具可以承受系统的最大运行电压。当作业人员的身体部位偶然擦碰到不同电位的物体所覆盖的绝缘遮蔽时，系统同时产生最大过电压的概率很低，绝缘遮蔽不会被击穿，因此作业人员允许偶然擦碰不同电位部件上的遮蔽用具，此时人体的无意识活动范围可以忽略。故使用手套作业法时，可以取DE=0。在考虑雷电过电压的情况下，35kV带电作业安全距离为0.6m，实际带电作业不在雷电天气下进行，主要考虑操作过电压条件下，在安全距离0.4m时可以保证作业人员安全，在考虑作业人员偶然活动时，取0.6m更安全。