输电线路高压带电检修的安全防护研究

周东瑞

（水发规划设计有限公司，山东济南 250109）

1.高压输电线路运维作业技术难点

1.1 对检修工具要求高

对于高压输电线路特别是一些新建的高压输电线路，具有线径大、塔高较高、绝缘子爬电距离大、绝缘子链非垂直结构等明显的原有结构特点，这些结构特点会给线路的运行和维护带来很大的困难。由于特殊的工作部位和角度，对设备的重量、强度、规格等都有很高的要求，有些维修项目甚至连工具都不能直接使用，使得维护工作难以顺利进行[1]。

1.2 绝缘子更换难度大

在各种高压输电线路的建设、运行和维护中，经常会用到一些具有特殊功能的绝缘子。比如，采用一种长的耐污染绝缘体来预防污染。为防止鸟粪，在链塔顶端加装大口径绝缘子，并将V 形绝缘链固定，以防止线路震动。尽管这种特殊的绝缘子对高压输电线路的正常使用具有很大的影响，但同时也增加了后续的更换工作难度，使得绝缘子链不能迅速更换。

1.3 停电检修损失严重

传统高压输电线路的运行维护多为停电维护，可以有效保障运维人员的生命安全。然而，现代社会严重依赖电能，一旦断电，必然会带来重大的经济损失。在此背景下，若要采取断电检修的方法，不但无法取得统一的维修计划，而且还存在着很大的困难。这会对受灾地区造成重大的经济损害。随着电压水平的提高，电力供应中断所带来的损失也会随之增加。

1.4 本体缺陷检测困难

高压输电线路置于其上方，铁塔一般高30m ～50m，特高压输电线路铁塔的高度可达60m ～80m。在这种情况下，地面高空输电线路断线、螺母松动和适当变形等缺陷几乎无法直接察觉，即使用望远镜，也只能随机观察，发现问题的概率可想而知。

2.影响带电作业人员安全的因素

2.1 强磁场作用于身体

当电力系统工作时，会出现一种工频场，随着电力系统的电压水平的增大，其磁场强度也随之降低。在强大的磁场作用下，会产生阵风、噪声和不适。试验结果显示，当人在电磁场中时，会产生很大的磁场失真。在传输塔中，接近传输线时，作动器的磁场要比在地上大得多。尤其是在等电势模型中，体表的电场强度最大。实验结果显示，通过测量人体的表皮感受到的电场，可以得出传输线上的电场强度为240kV/m。在人体的皮肤上，如果电场强度大于这个数值，就会使人产生不舒服的感觉，从而对高楼或线路上的工作人员产生危险，甚至有生命危险。要保障居住人员的人身健康，必须加强对强磁场的防护[2]。

2.2 电流作用于身体

在电力系统的直接操作过程中，由于暂时性的电击会引起身体的损伤。在强大的磁场中，人们与绝缘的导线发生碰撞时，导线上的电荷就会给人带来瞬间的电流，其影响大小取决于电荷穿过身体的放电强度。所以，在接地时，荷电导线的电势和电容是很重要的。稳态电击是在强大的磁场下，导线产生的耦合振幅经过人体导线的接触而被引入到地面，其电击强度的高低取决于电流的强度，而在稳定状态下，身体的感应电流水平小于1mA。所以，在带电作业中，要保证工人们不受到临时的、不稳定的电流影响。

2.3 静电作用于身体

交流电磁场是一种较慢的电磁场，可以看作是一种静电磁场。因而，产生一种用于工业频率的电磁场的电磁感应问题。静电引起的身体会被触电，一是人体在强电场中与大地隔离时和接地物体连接；二是人体在强电场中与大地隔离时与导体连接，都是与放电功率有关的瞬态电击。当这种能量达到一定值时，就会让人感到痛苦，影响员工的生活和工作[3]。

3.输电线路带电检修需求

3.1 架空线路运行环境及带电检修需求

气流圈直接暴露在大气中，电缆、绝缘和钢筋应具有足够的机械和电气强度，以避免因洪水、闪电、雨、冰雨、鸟类、湿度、火山爆发、树干扰、污染和外力而造成的停电。对气流循环供电的要求包括测量安全间隙、调整杆和拉杆、封装冰、修理和更换金属、固定螺栓以及绝缘和更换。

3.2 GIL 运行环境及带电检修需求

GIL 采用了一种完全封闭的金属管道结构，提供了更紧凑的布线环境，以铺设多个水电站、核电站或河流与山丘之间通过地面放置、间隔支架、垂直贯穿、桥梁施工、地面、走廊和隧道的连接。不正常的空气压力、机械负载、过电压等因素可能导致吉尔的金属腐蚀、松动连接、性能下降、零件变形或机械损坏等错误，从而可能导致局部放电、损坏和短路。通过在GIL 机箱中执行电气检测通道、光线、热量、电磁学、空气压力、气体冲击等来进行故障诊断。GIL 供电的典型要求包括负荷检查、外壳和腐蚀系统修理、测量温度、局部放电检测、内部检测、法兰螺栓固定、密封性检查、振动测量、气体测量等[4]。

4.输电线路带电作业安全防护对策探讨

4.1 增强输电线路带电作业安全性

带电工作时调整导体电压和接地电容，在输电线路直接运行过程中，要时刻注意输电线路暂态电流和稳态电流的变化。由于触电风险高，需要做好安全防护，发明防护方法。尤其要科学、合理地调整输电线路中带电导体的接地电容和电位，保证电流的稳定，将临时稳定的电流有效控制在规定范围内，避免危害人体健康，以此来提高电场强度保护的安全性。有效提高电场强度保护的安全性非常重要，特别是在高压输电线路直接运行的情况下，工作人员经常在强电场的影响下遭受一系列的不便。因此，在实际运行前，应科学调整输电线路周围的电场强度，做好电场强度检测。在此基础上，应合理设置安全范围，以实现对输电线路直接运行的有效保护，合理控制带电输电线路的静电感应。传输线路上的带电工作必须考虑静电感应，如果在带电工作的静电感应下一旦发生操作故障，人员将受到电击。输电线路往往是大功率的高压电气系统，因此静电感应控制是非常必要的，这是保证工作人员安全的关键[5]。

4.2 建立一体化管理的检修运行模式

电力企业应基于国家电网的建设标准和运行要求，定期地对变电站和输电线路进行检修维护。但是为确保检修工作的有效性，还应建立一体化管理的检修运行模式，从而通过“运检一体化”的运行模式，提升各类电力设备的检修效率。具体来说，现阶段，我国电网建设规模持续扩大，变电站、输电线路的检修任务增多，一体化的运检模式可以协调好检修过程中的人力资源、物力资源，使相关主体合理安排检修工作，有序地完成检修任务，为电网安全、可靠运行创造有利条件。

因此，电力企业还应基于物联网技术、计算机技术、自动化技术、传感技术、大数据技术等先进技术手段，优化电力系统中变电站、输电线路的整体设计，建立信息化、智慧化的运检一体化平台。该平台在运行中可借助智能传感设备、自动化监测设备、通信设备实时采集变电站、输电线路的运行参数，提前排查故障风险。检修人员可凭借所采集的数据信息，及时掌握故障位置以及故障信息、故障数据，制定更有效的检修方案[6]。

4.3 引进新颖的检修维护技术

为提升变电站和输电线路检修运行的可靠性，还应引进新颖的检修维护技术。以输电线路的检修工作为例，电网建设中输电线路的分布范围较广，所跨越的区域包括山谷、高山和河流，且部分输电线路的布设区域地形条件较为复杂。在检修维护输电线路时，电力企业可应用无人机技术，用无人机定期巡视复杂环境中的输电线路。在当前时期，无人机在高清摄影技术、红外线技术、遥感技术的支持下，可以清晰采集输电线路的运行图像，监测输电线路上电力电缆、电力设备、杆塔的运行情况。若在巡视过程中发现异常，无人机可通过拍摄的方式记录故障问题，使检修人员根据实际故障，提前制定各类电气设施的检修方案。

4.4 通过系统遥测数据监测检修时的设备

利用电力自动化系统上传的遥测数据进行线路反送电危险点数据源监测，通过变电站直采遥测数据和分支自动化融合断路器实时采集遥测数据进行比对，重点对标注的含光伏、含自备电源线路采集遥测数据进行监测，对不能采集的线路，利用计算公式对检修设备进行赋值。将计算公式导入系统，依据计算的遥测数据变化对线路检修时是否存在反向送电进行判断，将反送电危险点隔离在分支、分段断路器后侧，保障现场检修人员人身安全。

4.5 建立检修后台账制度

通过电力自动化系统历史遥测数据报表功能导出检修期间的数据，建立检修期间后台数据台账。检修工作完成后对检修期间自动化断路器变位次数及遥测采集情况做好书面记录，分析检修工作完成情况。特别对台区低电压改造工作，将采集的电压利用曲线图进行前后对比，验证检修预期效果是否达到，将实时遥测量反馈检修施工单位，联合分析相关遥测数据，使电网检修工作精益化完成[7]。

4.6 提升专业技术人员的培训力度

专业技术人员在输电线路的安全风险评估工作中承担着重要的工作任务，因此，应为专业技术人员、管理人员组织针对性的培训教育，并且同步采取针对性的管控措施。从安全管理制度、技术水平提升等多方面入手，加强管理和控制力度，提升基层技术人员的能力水平和技术人员自身的安全保障意识和能力，最终使输电线路运行和安全状态判定工作在执行中取得预期的良好效果。

4.7 优化日常巡查监管工作

在输电线路的运行中，可能会融入部分智能化技术和系统。在具体的巡查监管工作中，要求相关工作人员全方位掌握相关技术和方法，确保其能够应用自动化系统和技术完成相应的监管巡查工作。自动化系统的融入能够促使输电线路中的问题在运行管理中得到及时的发现和处理，提升整体工作的合理性和有效性。

4.8 带电作业屏蔽服

穿戴防护服对电动管道至关重要，电场强度可能对人体皮肤造成重大损害，与电动管道有关的电气操作也是如此。研究表明，人体皮肤电场强度为24000kV/M。因此，供电运行过程中力场更强，工作人员必须有完整的防护挡板。防护服主要由纤维和导电材料组成，可以用完整的防护套很好地保护。操作输入电流通道时，防护服穿戴不同位置受到不同的保护。劳工组织保护区的建立使身体能够有效地与强电流隔离开来。穿防护服前，应仔细进行质量控制，确保质量符合要求。同时，必须仔细检查防护装置的连接位置，以保证电流传输。保存防护板部件时，还应将其保持在干燥位置，以避免损坏。

5.结语

高压输电线路的运行与检修，将会对其运行的稳定与安全产生重要的影响。目前，我国高压输电线路巡检工作中存在的技术难题，要求电力公司要从电网发展的大趋势出发，大力引进新材料、新技术、新方法，利用新技术、新方法解决现有技术检测工作中的缺陷。该方案能有效地降低电网运维工人的工作负荷，保证电网的安全运行，从而大大提高电网的维护工作效率。