自动化与工业机器人技术及其应用前景

朱杰

摘要：超高压作业时，电力维修工人若不进行良好防护，有较大操作危险，因此带电作业期间应全程穿戴防护作业服、工频电场维修期间需全程穿戴安全服，确保维修人员安全。本文以超高压作业为研究背景，探究作业服/安全服在作业中的应用价值，并着重分析服装性能和纺织工艺，介绍布料、材料、纺织工艺等技术的择优选择办法。经由实验数据，讨论服装结构与电学性能之间的关系，最后得出超高压作业下的服装使用注意事项，从基础装备中提高带电作业的安全性。

关键词：超高压作业;带电作业;导电布料服装

引言：我国电力产业经济水平持续提升，在基础电力建设维修养护阶段，电力产业应将发展重心放在人员安全及工程质量上，但归根结底电力作业的安全性仍是保证企业持续发展的源源动力，因此分析超高压作业下的服装，有其必要性。随电力需求量不断增加，大容量输电线得到广泛应用，比如550KV配电站、变电站的市场占有比例逐步增大，在超高压背景下进行带电作业、工频电场作业，需要注意静电感应现象，避免因人体带电而产生作业危险。

1 超高压作业导电服装应用价值

经对输电线路进行测试，可发现在无屏蔽情况下，仅需4-27kV/m的电场强度便会对人体健康产生损害，所以工频电场其生物效应分析数值，将对防护服装的设计需求有直接影响。现阶段超高压作业较为常见，为保障作业人员其工作安全性，应对作业中的防护安全措施加以配备，提高作业效率。以电阻导电布料作为作业服的主要材料，能有效增强服装电阻数值，以此来避免发生静电感应等电流传导现象，提升作业人员安全。本文探究的服装布料是中电阻导电布料，其材质中主要包括不锈钢的纤维和难燃、阻燃的化纤，经过合理配比，组合形成特种纺工艺下的布料，经测试，完成交织后的纺织布料其电阻值可达到10^-2-5x10²欧姆之间。

2导电作业服性能及其纺织工艺

2.1布料的性能

采用中电阻的导电布料作为作业服或安全服的主要材质，其布料性能较为优质，可被用作特殊用途，达到较高防护成效。现阶段我国对超高压作业防护工作服的研究力度逐渐增大，工作人员参考了国内外先进的带电作业服常见屏蔽数据，将现有作业服布料质量进一步优化。对传统布料性能数据做以分析，可知原有电性能的考察目标主要围绕着电阻、屏蔽效率等因素，对布料进行新增测试，指标有人体流经电流及电流的屏蔽效率等，完善后的性能指标，可将布料载流能力加强。布料性能主要由电阻决定，对布料进行电阻测试，将同心圆环设备的四周的电极和电桥进行读数，以此判断布料实际屏蔽效率。

2.2材料的选择

带电作业相关服装应具备较好的导电及屏蔽性能，而且排除超高压环境，该类服装还应具备服装的基本特性，比如透气、可洗、耐磨等特征，所以选择合适的布料材料对作业性能提升有较大帮助。制造导电布料其相关材料应选择可导电纤维，并保证其电阻值较小，所以选择性能较优异的纤维材质可作为基体的原材料。另外，基体原材料还应具备良好散热能力及耐高温的特征，确保电能转化热能期间能存在一定延滞，保护人体安全。

某公司生产的作业服功能纤维采用不锈钢纤维，基体纤维是Nomex，另一公司其作业服的功能纤维为塞尔索克有机导电长经，基体纤维是涤/棉混纺纱。考虑到合纤一般吸湿性与透湿性差，且产生熔滴，故从天然纤维中选用限氧指数稍高、热传导性与透湿性较好的绢线作为布料的基体材料，功能纤维则采用电阻值在10^-8-10^-4欧姆的国产不锈钢纤维（8微米）束丝。经拉断制条，采用组合纺工艺纺制成绢线/不锈钢纤维组合纱线，试织超高压屏蔽中电阻导电布料^[1]。

2.3纺织的工艺

本文采用了组合纺的纺织工艺，能有效改善传统粗纺、精纺等工艺下出现的电陷现象，因此借由纺织机来制造出组合材质的纱线，可提升功能纤维的均匀分布水平，由此提高纺织质量。经过对纤维用量的准确评判，可知不同比例下的功能纤维织造出的作业服质量有较大差別，作业服其应用质量可由电阻值以及屏蔽效率所决定，具体关系如下。布料中的功能性纤维含量在增加后，会引起布料电阻值不断减小，二者成反比关系，此时屏蔽效率则是随增大而相应增大;在功能纤维含量不断增大直至某一程度时，此时电阻值将会持续减小直至最低值，此时电阻约为10^-2欧姆，但纺织布料的屏蔽效率此时却相对稳定，数值为75-80dB之间，并且当功能纤维达到这一范围时，含量再次增加，也不会对两个数值产生较多影响。经判断，生产超高压带电作业服布料的功能纤维用量一般是90-105g/M²， 500kV 工频电场安全服布料的功能纤维用量是40-60 g/M²，该数据下的纺织织物用量符合电学性能^[2]。

2.4作业服性能

由上述布料织造而成的作业服，对其进行屏蔽效率分析，准确测定电阻数值，以此来将作业服性能加以优化。采用户外工频测试平台，选择超高压500kV试验数值，对整套工作服电阻及服装内的场强做以分析。其中整套工作服包括上衣、下裤、帽子、手套、袜子等，场强性能的检测部位包括胸前、背后、面部以及整体流经电流。

由检测得出的数据可知，由纤维布料缝制的带电作业服其各项电学性能指标值均符合作业服使用需求。比如流经人体电流远远低于规范中的相关要求（小于50微安），且电流屏蔽效率在98.4%～99%，因此可以认为按工频交流400、500、750kV输电线路和变电所工作的劳保条例中的5kV/m，作为限制场强（即不限定连续工作时间）的规定，存有裕度^[3]。

3 带电作业服及安全服使用注意

3.1定期检查

导电布料有其独特织造特征，因此为确保超高压作业安全，需要定期对布料纤维进行检查，项目有不锈钢纤维、各类化纤等。功能纤维其电阻值相对较小，不过在作业强度大、频率高等情况下，作业服及安全服将会随着穿着次数增多，而产生一定损耗，比如不锈钢纤维等。因布料材质磨损将对作业服现实性能有着较大影响，所以需要将布料恶化程度加以分析。超高压作业前，检查作业服整体及重点部分的电学性能指标，判断可用后，方可投入作业应用，现阶段采取静电感应的屏蔽效率作为其性能判定标准，但该方法存在限制性，不利于较快检查完毕。因此选择使用测定电阻值方式作为日常作业前的检查方法，而测定屏蔽效率则可定期检查，频率在半年或一年区间即可。

3.2配套设备

超高压输电线路进行维修作业，有一定危险性，因此作业人员除穿戴作业服及安全服外，还应配套穿戴安全鞋、皮带等设备，另外救生网等导电制品工具也应一并配套穿戴，避免发生屏蔽不到位情况，引发安全隐患。

3.3洗涤方式

导电布料由各类纤维、化纤构成，虽然具备较好防护能力，但其本质仍是服装，所以对工频电场安全服进行洗涤，与普通服装洗涤并无较大区别，采用普通洗涤方式便可清洗完成。不过需要注意的是，不锈钢纤维不能在洗涤中被机械损坏，以免破坏其电学性能;天然纤维及化纤材质则需要避免在洗涤中被化学洗涤剂损伤，以此来提高安全服的实际穿着舒适度。综上，作业服洗涤可水洗手洗，但要避免洗衣机机洗及洗衣剂等损伤因素的破坏。

结论：综上，带电作业或在带电导电下作业，都是超高压作业范畴，处于高压电场下因感应而生成的电流将会使人体带电，由此发生超高压作业危险情况，不利于电力产业安全运营。通过分析导电布料工作服，选择组合纺工艺娟线与不锈钢纤维所产出的工作服布料，可以通过制成良好织物结构，来提供较高的电学性能，由此达到较好防护安全效果。另外，电力产业超高压操作人员应对服装定期检查，并辅以相关配套设备、相应洗涤方式，确保服装可在每次超高压作业时都起到较高的应用成效。

参考文献：

[1]徐炎炎，孙凯飞，侯琳等.10 kV配电线路带电作业用绝缘服的研发现状[J].棉纺织技术，2020，48（04）：10-13.

[2]秦威南，方玉群，潜力群等.超特高压带电作业人员的热舒适性研究[J].电气时代，2019（03）：41-44.

[3]张兆元，李浩铭.配电线路带电作业特点与安全防护分析[J].科技风，2018（22）：176.