隨著電力系統的發展和人們生活水平的提高,電力用戶對電能質量和供電可靠性的要求也逐漸提高,尤其是對于重要的電力客戶,要求電網能夠持續不斷對其提供優質的電能服務。而對于電網本身而言,少停電或者不停電是其獲得經濟效益和社會效益的最主要途徑。為保證電力系統安全、可靠、經濟運行,最大限度地縮短輸電線路停電檢修時間,保證設備的良好健康狀態,需要對輸電線路進行帶電檢修作業。
輸電線路檢修的帶電作業是指在輸電線路不停電的情況下,對線路實施測試、檢修、改造和更換工作,保證在此期間,電網仍能進行正常供電。帶電作業已成為輸電線路檢修、檢測、改造的重要手段和方法。目前各大電網之間實現互聯,必須充分保證聯絡線的安全穩定運行,帶電作業也將會在聯絡線的維護工作中發揮巨大作用。
本文首先對目前常用的三種帶電作業方式進行了詳細的闡述,包括地電位作業、等電位作業和中間電位作業,其次對輸電線路帶電作業過程中需要注意的事項進行了概述,最后對帶電作業的發展趨勢進行了展望,以期為帶電作業的進一步發展提供一定的參考價值。
帶電作業方式
輸電線路帶電作業根據帶電體與人體之間的關系主要分為以下三種方式:地電位作業、等電位作業和中間電位作業,如圖1所示。
地電位作業
在地電位作業中,大地(或者桿塔)的電位和作業人員的人體電位相等,作業人員在地面(或者桿塔)上通過絕緣工具與帶電體接觸進行相關作業,有兩條電流回路經過人體,第一條是電阻回路,從帶電體流向絕緣工具,再經過人體后流向大地。另一條通路是電容回路,與電阻回路的區別是電流不是從絕緣工具流過而是從空氣間隙流過。由于電容電流的大小與空氣間隙有關,要根據輸電線路電壓等級的不同確定絕緣工具的最小長度和空氣間隙的最小距離,同時還要考慮雷過電壓和操作過電壓等因素的影響。
在地電位作業中,由于作業人員通過絕緣工具與帶電體接觸進行相關作業,因此絕緣工具的性能非常關鍵,若絕緣工具受潮或臟污,可能會引起泄露電流進而引發觸電事故,因此在作業前一定要對絕緣工具進行認真檢查。
等電位作業
等電位作業時,帶電體(或導線)與作業人員的人體電位相同,雖然人體的電位很高,但由于不存在電位差,由歐姆定律可知沒有電流流過人體,因此理論上等電位作業不會對作業人員造成傷害。但是帶電體周圍存在高壓電場,且在離帶電體最近的地方場強最大,而帶電體在電場中會產生感應電荷,感應電荷越多,沖擊電流越大,可能會危及人身安全,所以在等電位作業中,一定要采取必要的措施保證作業人員接近或離開帶電體過程中的安全,如全身都要穿質量可靠的屏蔽服,采用導電手套用電位轉移棒搭接帶電導線,這樣相當于增加了電容器兩個極板之間的距離,降低了等電位沖擊電流對作業人員的傷害。另外為了防止空氣間隙被擊穿進而導致反復的充放電過程,作業人員應迅速進入和離開高電場。
中間電位作業
在中間電位作業中,人體電位位于地電位和導電體電位之間,作業人員在絕緣梯(或者絕緣平臺)上通過絕緣桿工具進行作業。這兩部分絕緣體將作業人員與帶電體和接地體隔離,同時限制流經人體的電流,兩段組合空氣間隙也共同作用阻止帶電體通過人體對接地體放電。由于在中間電位作業中,人體與接地體和帶電體之間均存在電位差,而該電位差由組合間隙承擔,故要保證組合間隙應達到相關規定,絕緣梯(或絕緣操作平臺)和絕緣操作工具應滿足絕緣水平,使泄露電流限制在微安級水平。
帶電作業注意事項
帶電作業是一項較危險的工作,在實施過程中一定要注意正確執行帶電作業,保障人身安全。帶電工作人員在進行作業前應經過相關的專業技術培訓和考核,認真閱讀安全操作手冊,牢記帶電作業的相關規程和制度,取得帶電工作安全合格證,并需要經過相關主管部門的批準方可進行帶電作業。
在進入工作前必須穿戴全套屏蔽服,包括絕緣服、絕緣帽、絕緣靴和絕緣手套等,認真檢查絕緣工具,保證表面干燥、潔凈、完好無損,并將其放在防潮防污布上。同時應對現場進行勘察,仔細觀察線路各部件的狀態以及帶電線路周圍的障礙物等,正確選擇高空作業車的進入方向和路徑以及制定相應的操作方案和作業步驟。
作業應由監護人和操作人兩人共同完成,工作中必須注意力高度集中,嚴格按照相關的安全技術要求操作,帶電體與作業人員的距離應大于0.4米,禁止兩人同時對同一線路進行帶電作業,同時一人不能與兩根線頭接觸。不可斷開、連接帶負荷線路,而在斷、接無負荷線路時,應遵從以下原則:搭接導線時先接零線后接相線;斷開導線時先斷相線后斷零線,并且要用絕緣布對斷、接處進行纏繞。在帶電作業期間,若突然停電或發生線路跳閘,應盡快與調度部門聯系,在未取得聯系之前不得強行送電。在整個帶電作業過程中,應保證通過人體的電流小于1mA,且在發生各種過電壓時不會引起閃絡放電。
帶電作業的發展趨勢
帶電作業機器人
隨著科技的發達和自動化水平的不斷提高,國內外對帶電作業機器人的研究正在深入過程中,并在帶電作業中得到一定的應用。帶電作業機器人的開發涉及到多門學科的交叉,如計算機、傳感器、高電壓絕緣、機器人技術、高電壓絕緣等。帶電作業機器人包括五大部分:絕緣安全保護系統、信息采集系統、信號傳輸系統、控制決策系統和行為執行系統。在這些系統的共同配合下,帶電作業機器人能夠根據外界傳輸的信息和內部存儲的信息,制定相應的作業策略,自動執行相關帶電作業工作,如帶電更換絕緣子、帶電接線、帶電修復導線等。一方面,帶電作業機器人由于其智能化和自動化以及人機友好的處理平臺,大大降低了傳統的依靠作業人員工作的勞動量,不僅保證了作業質量,也提高了工作效率。另一方面,采用帶電作業機器人也減輕了強電磁場對進入高壓電場作業的工作人員的人身傷害。
直升飛機的應用
直升飛機在帶電作業中的應用有帶電水沖洗、巡線、架線、事故緊急搶修等。采用直升飛機帶電水沖洗能夠將絕緣子表面的污穢清理干凈,可以有效防止覆冰閃絡和絕緣子污閃等事故,其沖洗的效率是傳統人工清洗的150倍,大大提高了運行可靠性。巡線工作是指利用直升飛機的紅外線、紫外線、激光檢測儀等設備穩定高速攝像,測繪和巡檢線路的狀況,進行帶電巡檢工作。在架線和發生斷線、桿塔倒塌等事故中,可以利用直升飛機架設導線、吊裝桿塔和運輸器材等,提高工作效率,降低停電時間。
帶電作業機械手
帶電作業機械手也是帶電作業中一項重要技術手段,在機械手的前端安裝各種操作工具,作業人員在地面或操作臺利用遠方控制平臺,通過計算機存儲移動程序進行一系列的遙控工作,使機械手實現相應的帶電作業。由于在機械手和作業人員之間通過光導纖維形成電氣隔離,可以避免人工的徒手操作,主要適用于高電場下的重復性帶電作業。
新型安全保護工具
屏蔽服、靜電防護服、絕緣桿、絕緣繩是帶電作業中常用的安全保護工具,為保護作業人員的人身安全,這些工具應該具有較好的機械強度和較高的絕緣性能。隨著帶電作業的發展,開發新型安全保護工具適用于不同的帶電作業場合,以提高作業人員的安全系數就顯得尤為重要。
隨著電力用戶對供電可靠性和電能質量的要求越來越高,輸電線路的檢修帶電作業還需要進一步的發展,包括相關標準和技術導則的完善。同時各部門之間應開展技術交流,研究更有利于電網安全經濟運行和保障作業人員人身安全的帶電作業方法,積極組織各學科領域的研究人員合作,研究新技術,開發新產品,使帶電作業朝著更高水平方向發展。(作者供職于山西呂梁供電公司帶電作業班)