高压带电作业技术危险分析

李双营

摘 要： 随着油田生产和居民对用电需求质量的提高，电力作业高压不停电技术势在必行。作业过程中的安全问题也受到高度重视，配电线路在供电系统中占据重要的作用，对于电力的安全有着直接的影响。配电线路的安全问题也是当前供电系统中的重要问题。高压带电作业是一种对高压电气设备上不停电进行检修、测试的一种作业方法，对于提高电网供电可靠性具有重大意义。电力系统运行中可能出现超负荷的现象，致使电力系统存在故障隐患的可能性较大。此种情况下，需要电力人员进行配网带电作业，处理故障隐患，保证电力系统的安全性及可靠性。而通过对配网带电作业实际情况的了解，其安全性较低，可能造成严重的生命财产损失。因此，以当前带电作业的管理标准和企业运行状况作为研究对象，分析高压带电作业安全评价指标，构建以带电作业环境、现场作业管理、安全作业综合管理、带电作业人员素质及设备管理与安全防护为骨架的高压带电作业安全评价体系。

关键词： 带电作业;高压;技术研究;风险防控

【中图分类号】F270 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）20-0185-01

引言：随着油田生产和居民生活水平的提升，对于供电质量和供电可靠性、不间断性的要求越来越高，亦即对各类停电（不论是计划内的还是计划外的）越来越难以接受。而在电网运行过程中，不可避免地会出现如集中的线路改造（包括计划检修，如每年进行的春季检修、秋季检修）、故障处理、特别是今年油田与市政建设改造大规模的开工等突发性问题处理，这就要求供电企业努力探索不停电、少停电的线路工作方法，以保证对用户的用电影响降至最低程度。

1 线路状态分析

众所周知，电力线路的状态一般可分四类：

（1）运行状态：即线路同时连通电源端和负荷端，沿线各点不但有电压，还有电流流过。这种状态下的线路危险程度最高，无特殊措施，绝对不能直接或间接触碰导线。

（2）热备用状态：

即出线路路器断开，但相应隔离闸刀依旧闭合，线路为不带电。这种情况下，只需一步操作即可恢复线路送电，因此检修风险仍然很大。

（3）冷备用状态：

即在热备用的基础上将断路器两侧闸刀断开。这种情况比热备用要保险，但不能消除误操作或者恶意操作带来的人身威胁。

（4）检修状态。

2 带电作业适用场合

带电作业前景广阔，但限于设备限制，现阶段尚不能全面替代常规检修。分析带电作业适用场合，将一方面保证作业安全性，另一方面有助于该项技术的扎实推进。

2.1 负荷非常重要，线路不能停电。

毋庸置疑，这种场合是带电作业的主战场。当然，进行这种情况下的带电作业必须要考虑作业车能否进入的现实问题，如作业部位位于水田中间，则带电作业明显有困难。

2.2 负荷重要性一般，线路可停可不停，且作业内容在时间上限制不严。从供电可靠性出发，这种情况宜采用带电作业。理由：虽然进行常规作业要操作变电站断路器、隔离闸刀，挂设地线等安全措施，但带电作业的现场准备时间较长，且作业时节奏较慢。因此从总体上看，带电作业的耗时会更大些，所以，适合限时不严的场合。

2.3 同杆双回路中的一回路故障检修。

按常规方法，因安全距离不足，故障线路检修时必须让正常运行的线路陪停，从而引起额外的停电损失，而带电作业则可解决这一问题。

3 带电作业技术要点分析

相对于常规检修，则带电作业的风险明显要大些，因此需严格执行带电作业的技术措施，遵守严密的安全制度。

（1）作业人员务必取得上岗证且应安排经验丰富的人员进行监护。

（2）做好异相带电导线之间的绝缘遮蔽，要防止因作业空间狭小而引起的相间短路。

（3）带电作业机器人的设计替代人工。

带电作业是在高压电气设备上不停电进行检查、维修及部件更换的一种特殊的工程技术。长期以来，我国普遍采用的是人工带电作业的作业方式。对于作业对象高压架空线路，人工带电作业的作业方式要求作业人员需要长时间处在高空、高压、强电磁场的环境中，极易发生人身伤亡的事故。为了使带电作业更加安全，效率更高，利用机器人进行带电作业迫在眉睫。高压带电作业机器人包括：运动控制系统、专用工具、机械结构、伺服控制系统、绝缘防护装置等。其中机械结构主要由移动升降平台和作业机械臂组成。移动升降平台将作业机械臂送达到指定的作业区域和高度;操作人员通过控制作业机械臂的主手，使作业机械臂的从手实时、准确地完成带电作业工作。作为高压带电作业机器人的执行机构，作业机械臂性能直接影响到带电作业的效率和质量。然而高压带电作业决定了作业机械臂的作业环境为非结构化的且属于高空作业，因此设计一款符合带电作业机器人要求的作业机械臂是非常必要的。针对带电作业机器人的作业特点，完成作业机械臂的设计并利用CAE技术对作业机械臂的结构进行了相应的分析和优化，对同类型的机械臂的设计和改进具有重要的参考价值和指导意义。主要工作有以下几个方面：

1）根据高压带电作业机器人对作业机械臂的要求，并结合国内外同类型带电作业机器人作业机械臂的特点，提出作业机械臂总的设计方案。总的设计方案包括：从手采用液压驱动的驱动方式、主从机械臂遥操作的作业形式、主手采用与从手同构的构型设计、传感元件的选择等。

2）在确定了总的设计方案的基础上完成了作业机械臂设计工作。针对带电作业的特点确定了作业机械臂从手的结构构型和各连杆参数，完成了从手液压系统的设计和机械结构的设计。根据主手与从手同构的思想并结合人体工程学的原理，完成主手的设计。

3）对作业机械臂进行运动学分析。通过建立作业机械臂各连杆坐标系得到了作业机械臂的D-H模型，并在此基础上得到了作业机械臂的正运动学模型和运动学的逆解。运用Matlab验证了正运动学模型和运动学逆解的正确性。求取作业机械臂主手的雅克比矩阵并验证所选择的力矩电机的合理性。

4）对作业机械臂的主从手进行结构分析，并在此基础上完成相应的优化。对主手进行结构刚度的静力分析，得到主手各方向上的刚度值符合主手工作要求的结论。对主手进行模态分析，得到前六阶模态的振型和频率，为避免主手共振提供可靠的数据。对从手进行结构静力分析和模态分析，并在此基礎上对大臂和前臂进行形状优化。

参考文献

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