導線扭絞后帶電處理方法分析

田克兵

(寧夏送變電工程公司,寧夏銀川 750004)

導線扭絞后帶電處理方法分析

田克兵

(寧夏送變電工程公司,寧夏銀川 750004)

輸電線路在運行過程中,因所處地形行成的微氣象,容易形成導線不平衡振動,從而使分裂導線兩子導線紐絞。為了提高供電可靠性,此類缺陷需帶電處理。

導線 紐絞 帶電處理

大電網互聯是實現能源資源優化配置的客觀需要,可以取得顯著的聯網效益。為了設備保持良好的健康狀況,以最大限度地縮短停電時間,不斷提高供電可靠性,由于各電網之間聯絡線路的重要性,其安全運行必須得到充分的保證。其線路運行的維護工作量巨大繁復,帶電作業將帶電作業是很好的手段。帶電作業中,帶電作業人員在攀登桿塔進入作業位置的過程中,人體表面場強及周圍電場是不斷變化的。高空中鄰近輸電線位置的電場強度比地面場強要高得多。由于電場的作用,皮膚表面積累的電荷將對人體產生刺激,外界電場越高,電荷產生的刺激越大,作用在頭發上,會產生可覺察的機械振動,在人體和衣服之間也可產生一種可覺察的刺感,在低刺激水平時,許多人的感覺類似于微風,在高刺激水平時,感覺常為分散的刺痛和蠕動感。對于在高空鐵塔上的作業人員,強電場不僅會使人體產生不舒適感,且意外刺激還可能引發二次事故造成人員傷亡,這類事故在國內外都曾有發生。在均勻電場中,電場梯度在25kV/m時,人體沒有不正常反應,人體皮膚面局部場強的“電場感知水平”為240kV/m。有關人體體表場強的測試研究表明一個中等身材(1．75m)的人站在地面場強為l0kV/m的均勻電場中,頭頂部高場強可達到周圍場強的13．5～14．5倍,即頭部最高體表場強可達到135上。我國在制訂《工頻電場安全技術標準》時,曾建議地面場強在5kV/m以下時,工作時間不受限制;在5～8kV/m時,允許工作4h;8～12kV時,允許過20kV/m的地方,則需采取防護措施。安全距離：為了保證人身安全,作業人員與帶電體之間所應保持最小空氣間隙距離,在規定的安全間距下,帶電作業中即使產生了最高過電壓,該間隙可能發生擊穿的概率總是低于預先規定的可接受值。下表是330kV輸電線路帶電作業安全距離（：見表1）

表1

表2

表3

我中心運維的線路中,有部分線路所處地理環境為大山深溝,容易形成微氣象。330kV輸電線路導線排列為水平雙分裂,間距為400mm。在這種氣象條件作用下,容易產生導線振動,從而使子導線不平衡振動,風速的方向如與導線夾角滿足一定條件,就可能使兩子導線翻轉扭絞。我中心運行的330kV固西輸電線路發現了一處導線扭絞(圖一)。

針對這種現象,中心組織技術力量進行現場調查。對調查結果進行分析,如果停電進行處理,處理時間將會用12個小時,如果此扭絞發生很多次,這對為提高設備可用系數,降低設備非計劃停用率將是很難滿足。確保完成年內可靠性指標完成,要求運行線路必須減少停電時間和停用次數。因此類缺陷不宜停電檢修,只能帶電進行處理此類缺陷。

帶電作業的原理及方法：帶電作業就是對高壓電氣設備及設施進行不停電的作業,按照作業人員的自身電位來劃分,帶電作業可分為地電位作業、中間電位作業、等電位作業三種。

圖一

圖二

圖三

圖四

1 地電位作業原理

作業人員位于地面或桿塔上,人體電位與大地(桿塔)保持同一電位。此時通人體的電流有兩條回路。

帶電體一絕緣操作桿(或其他工具)一人體一大地,構成電阻回路;帶電體一氣間隙一人體一大地,構成電容電流回路。這兩個回路電流都經過人體流入大地桿塔)。嚴格地說,不僅在工作相導線與人體之間存在電容電流,另兩相導線與體之間也存在電容電流。但電容電流與空氣間隙的大小有關,距離越遠,電容流越小,所以在分析中可忽略另兩相導線的作用,或者把電容電流作為一個等的參數來考慮。

由于人體電阻遠小于絕緣工具的電阻,即Rr＜＜R,人體電阻R。也遠遠小于與導線之間的容抗,即R。＜＜x。。因此在分析流入人體的電流時,人體電阻可忽略計。帶電作業所用的環氧樹脂類絕緣材料的電阻率很高,泄露電流僅為微安級。間接作業時,當人體與帶電保持安全距離時,人體電容電流也是微安級。在應用地電位作業方式時,只要人體與帶電體保持足夠的安全距離,且采用絕緣性能良好的工具進行作業,通過工具的泄漏電流和電容電流都非常小(微安級),這樣小的電流對人體毫無影響。因此,足以保證作業人員的安全。但是必須指出的是,絕緣工具的性能直接關系到作業人員的安全,如果絕緣工具表面臟污, 或者內外表面受潮,泄漏電流將急劇增加。當增加到人體的感知電流以上時,就會出現麻電甚至觸電事故。因此在使用時應保持工具表面干燥清潔,并注意妥當保管防止受潮。

圖五

2 等電位作業原理

由于電造成人體有麻電感甚至死亡的原因,不在于人體所處電位的高低,而取決于流經人體的電流的大小。根據歐姆定律,當人體不同時接觸有電位差的物體時,人體中就沒有電流通過。從理論上講,與帶電體等電位的作業人員全身是同一電位,流經人體的電流為零,所以等電位作業是安全的。例如,帶電導線為LGJ一150型,該段電阻為0．00021Q,兩手(或兩足)同時接觸導線,且兩手(或兩足)間的距離為1．0m,當負荷電流為200A時,那么作用在人體上的電位差即該段導線上的電壓降為0．042V,設人體電阻為1000Q,那么通過人體的電流為42uA,遠小于人的感知電流1000IJ．A,人體無任何不適感。如果作業人員是穿屏蔽服作業,因屏蔽服有旁路電流的作用,那么,流過人體的電流將更小。

在等電位作業中,最重要的是進入或脫離等電位過程中的安全防護。我們知道,在帶電導線周圍的空間中存在著電場,一般來說,距帶電導線的距離越近,空間場強越高。當把一個導電體置于電場之中時,在靠近高壓帶電體的一面將感應出與帶電體極性相反的電荷。當作業人員沿絕緣體進入帶電體時,由于絕緣體本身的絕緣電阻足夠大,通過人體的泄漏電流將很小,但隨著人與帶電體的逐步靠近,感應作用越來越強烈,人體與導線之間的局部電場越來越高。當人體與帶電體之間距離減小到場強足以使空氣發生游離時,帶電體與人體之間發生放電。當人手接近帶電導線時,就會看見電弧發生并產生啪啪的放電聲,這是正負電荷中和過程中電能轉化成聲、光熱能的緣故。當人體完全接觸帶電體后,中和過程完成,人體與帶電體達到同一電位,在實現等電位的過程中,將發生較大的暫態電容放電電流。

對于1l0KV或更高等級的輸電線路,沖擊電流初始值一般約為十幾至數十安由此可見,沖擊電流的初始值較大,如果直接徒手接觸導線,則會對人體產生強烈的刺激,有可能導致電氣燒傷或引發二次事故。當然由于沖擊電流是一種脈沖放電電流,持續時間短,衰減快,因此作業人員身穿全套屏蔽服,通過導電手套或等電位轉移線(棒)去接觸導線可起到良好的旁路效果,使直接流入人體的沖擊電流非常小,而且屏蔽服的持續通流容量較大,暫態沖擊電流也不會對屏蔽服造成任何損壞。一般來說,采用導電手套接觸帶電導線,由于身穿屏蔽服的人體相距帶電導線較近,相當于電容器的兩個極板較近,感應電荷增多,因此其沖擊電流也較大。如果作業人員用電位轉移(棒)搭接,人體可以對導線保持較大的距離,使感應電荷減小,中間電流也減小,從而避免等電位瞬間沖擊電流對人體的影響。

在作業人員脫離高電位時,即人與帶電體分開并有一空氣間隙時,相當于出現了電容器的兩個極板,靜電感應現象同時出現,電容器復被充電。當這一間隙小到使場強高到足以使空氣發生游離時,帶電體與人體之間又將發生放電,就會出現電弧并發生啪啪的放電聲。所以每次移動作業位置時,若人體沒有與帶電體保持同電位的話,都要出現充電和放電的過程。當等電位作業人員靠近導線時,如果動作遲緩并與導線保持在空氣間隙易被擊穿的臨界距離,那么空氣絕緣時而擊穿,時而恢復,就會發生電容C與系統之間的能量反復交換,這些能量部分轉化為熱能,有可能使導電手套的部分金屬絲燒斷,因此,進入等電位和脫離等電位都應動作迅速。等電位過渡的時間是非常短的,當人手與導線握緊之后,大約經過零點幾微秒,沖擊電流就衰減到最大值的l%以下,等電位進入穩態階段。當人體與帶電體等電位后,就好象鳥兒停落在單根導線上一樣,即使人體有兩點與該帶電導線接觸,由于兩點之間的電壓降很小,流過人體的電流是微安級的水平,人體無任何不適感。從以上作業原理的分析來看,等電位作業是安全的。

帶電作業中,中間電位作業,受地形條件限制,絕緣斗臂車不能到位。只能選擇等電位與地電位相結合作業了。通過從以下幾方面分析：(1)桿塔結構設計是單回路ZM塔,三相導線布置是三角形布置,導線相間距離是7．5米 (2)人員未帶電進行過此項作業。(3)等電位作業人員只能采用常規用軟梯進入強電場方法,借助絕緣工具處理導線翻轉。(4)導線翻轉處間隔棒為線路施工時安裝,線路運行已超過15年,部分間隔棒拆除困難,使用專用工具可以將舊間隔棒拆除。(5)兩根子導線由于各種原因,互相扭絞在一起,力較大,且在強電場作用下,分開比較困難,且在子導線扭絞中間,還有間隔棒,用繩拉開難度很大。(6)發生導線扭絞的地方多為大檔距,且導線對地距離較大,選擇合適方法,高度不是問題。通過分析,帶電進行此項缺陷消除是可行的。安全措施能保證。

3 實施此項作業方法進行如下操作步驟

塔上電工攜3條絕緣無極繩上塔至橫擔處,系好安全帶,將1條絕緣繩拋至導線上,2條絕緣繩拋至地線上;地面電工用已拋至導線的絕緣繩連成無極繩,同時再將一根絕緣繩翻過導線;地面電工將兩根絕緣繩分別拉至導線翻轉間隔棒處;地面電工用一根絕緣繩起吊軟梯,并將軟掛在被翻轉的導線上;等電位電工沿軟梯進入強電場,將攜帶的兩根絕緣繩分穿過兩根子導線,并將繩頭拉至地面;地面電工將兩根絕緣繩拉至橫線路與豎直面成45°角,錨固在事先準備好的地錨上(圖二)。

等電位電工安裝好飛車后,地面電工起吊三根絕緣繩,等電位電工將一根絕緣繩綁在飛車下部,另兩根繩帶在飛車上,地面電工控制綁在飛車下部絕緣繩,以防導線再次發生扭絞傷害等電位電工,等電位電工騎飛車至需拆除間隔棒處時,先將飛車上攜帶兩根絕緣繩分別穿過兩根子導線,,地面電工用翻過子導線的兩根絕緣繩控制導線,不使導線再翻轉;等電位電工依次拆除間隔棒。(圖三)

等電位電工拆完最后一個間隔棒后,放下飛車,沿軟梯脫離強電場。地電位電工帶兩根絕緣繩上塔,分別在兩根子導線上各穿一根絕緣繩,將絕緣繩拉至扭絞點處,拆除所有錨固在地面的絕緣繩,大小號側同時拉動地電位電工穿好的絕緣繩,使扭絞點向檔中央移動,直至兩根子導線完全分開。用絕緣繩將導線固定,等電位電工騎飛車修補導線,安裝防翻轉間隔棒。(圖四、圖五)

帶電處理中的工器具選用及耐壓試驗等。帶電工器具的選擇,工器具見表2。

以上工器具電氣實驗及機械實驗都在有效期內,絕緣軟梯、絕緣繩、屏蔽服使用前進行了處潮及干燥處理。

帶電作業人的因素是決定性的,我單位開展帶電作業有十年,帶電作業人員技能過硬,且取得帶電作業證,都能熟練進行地電位和等電位作業。

環境因素也是決定性的一個方面,按照帶電作業要求,帶電作業應在良好的天氣下進行。如遇雷電(雷聲、看見閃電)、雪、雹、雨、霧等,不準進行帶電作業。風力大于5級,或濕度大于80%RH時,一般不宜進行帶電作業。在發現此缺陷時間是在三月,只要風力小于5級,且現場檢測濕度小于80%RH。由于作業時間長,為了保證作業人員的安全,申請退出重合閘。帶電作業中的危險因素及采取的措施見表3。

4 作業安全措施及注意事項

(1)帶電作業必須執行帶電作業工作票,作業前應退出作業線路重合閘。(2)線路良好絕緣子片數必須符合要求。(3)等電位及桿上作業人員必須穿全套合格的屏蔽服,且各連接點應可靠連接,其最遠端(左手套至右襪子的距離)阻值不得大于20歐姆。(4)所用的絕緣軟梯、絕緣繩、護繩、操作桿等絕緣工器具必須經過電氣試驗合格后方可進入現場使用,在運輸中應注意防潮,使用前要進行外觀檢查。

(5)作業過程中的各項安全距離必須符合要求。(6)工作負責人與監護人必須隨時進行不間斷監護,發現作業人員操作有問題應及時糾正。(7)轉移導線荷載時,必須加強對導線的后備保護,加掛護繩。

(8)地面人員應戴安全帽,且避開桿上作業點垂直正下方,以免砸傷。

(9)遇有雷雨、大風(風力大于5級)及危及作業人員安全情況,工作負責人根據現場情況有權立即停止工作,撤離工作現場。

通過對紐絞導線的帶電處理方法的研究與實施,為今后遇到此類缺陷,提供了經驗和實踐數據,今后會不斷在帶電作業方面探討新的作業方法及技術。探討推廣帶電作業新技術對保證電網安全、經濟運行、提高供電企業經濟效益,意義是非常大。

[1]《電力安全工作規程》國家電網公司.

[2]《帶電作業基礎知識》.

[3]《電力工程高壓送電線路設計手冊》.