配電線路帶電作業安全距離及協作聯動區域差異分析

韓 偉

（國網陜西省電力有限公司城固縣供電公司，陜西漢中 723200）

帶電作業能夠保持電力供應不中斷，同時完成特定的電力操作任務，是提高供電穩定性的重要技術方法，但該作業方式增加了操作人員的安全風險，須借助絕緣工具、安全距離來防范觸電事故。此外，在帶電作業多區域協作聯動管理中，應把握主要的影響因素，形成有效的控制方案。

1 配電線路帶電作業安全距離控制概述

1.1 過電壓對帶電作業的影響分析

電力設備正常的工作電壓較為穩定，不會出現明顯的波動。受短路、雷擊等故障影響，配電線路及設備有可能產生過電壓，導致電壓在很短的時間內突然升高。在帶電作業安全管理中，不僅要考慮工作電壓，還要滿足過電壓作用下的安全防護需求。

1.1.1 內部過電壓影響分析

內部過電壓由電力系統故障或開關操作引起，故障引起的過電壓通常發生在一瞬間，因此稱為短時過電壓，開關操作引起的過電壓稱為操作過電壓。內部過電壓的幅值可達最高運行相電壓的2.2～4倍。

1.1.2 雷電過電壓影響分析

雷電過電壓也稱為大氣過電壓，輸配電線路或設備遭受雷擊后，可產生明顯的感應電壓。雷擊點處的電壓最高，隨著距離的延伸，其他部位的電壓會有所衰減，這一過程可通過經驗公式來進行計算：

式中，Ux為距離雷擊點X公里處的過電壓幅值；X為雷電波傳播的距離；U0為雷電波的初始電壓幅值；K為雷電波的衰減系數，其取值范圍通常在0.12×10-3～1.2×10-3。

1.2 帶電作業安全距離控制理論

1.2.1 基本理論

空氣具有良好的絕緣性，在帶電作業中，要求操作人員與帶電體保持足夠的空氣間隙，將最小間隙稱為安全距離，其常見類型包括最小作業安全距離、最小對地安全距離等。與內部過電壓相比，雷擊過電壓的幅值通常遠大于前者。為保證安全性，禁止在雷電條件下實施帶電作業。因此將最大操作電壓作為安全距離控制的主要影響因素。

1.2.2 系統絕緣措施分析（1）空氣間隙的絕緣特性分析。空氣雖然能夠絕緣，但如果電壓過高，可引起空氣擊穿，進而產生放電效應。在工程實踐中，使用50%空氣擊穿放電電壓反映空氣間隙耐受操作過電壓的絕緣性能，將這一電壓記為U50，U50最小值臨界值可按照以下表達式進行計算：

式中，U50·min為U50的最小臨界值，反映了空氣間隙的臨界放電電壓；L為該空氣間隙的長度；Kg為空氣間隙的系數。

（2）絕緣配合設計要求。絕緣配合是一整套絕緣規定，用于保證輸配電系統的絕緣效果，在長期的實踐中，已建立了絕緣配合的慣用法，其原理是設計合理的電氣設備絕緣最小擊穿電壓，使該電壓值大于系統最大過電壓，并且通過安全裕度控制最終的設計指標。根據慣用法，絕緣配合的設計方法可表示如下：

式中，UW為絕緣的耐受電壓，U0·max為系統最大過電壓，Un為系統的額定電壓值，Kr為電壓的升高系數，K0為系統過電壓倍數，A為絕緣配合安全裕度。

（3）絕緣損壞的危險率計算方法。在帶電作業中，絕緣有可能損壞失效，進而危及作業人員的生命安全。假設空氣間隙被過電壓擊穿的概率滿足正態分布函數，則絕緣損壞的危險率計算方法可表示為：

式中，Ro為絕緣損壞的危險率；PO（U）為操作過電壓的概率密度分布函數；當操作過電壓的幅值為U時，空氣間隙的概率分布函數記為Pd（U）。

（4）帶電作業的安全性評價方法。在正式作業之前，根據桿塔的形式，計算出帶電作業的危險率，如果計算結果可達到10-5水平，則認為滿足安全要求。在設置空氣保護間隙后，將空氣擊穿的放電概率記為Pp（U）。從安全管理的角度出發，應盡可能避免空氣絕緣擊穿放電，不放電的概率可表示為1–Pp（U）。

式中，R1為采取空氣絕緣保護后的帶電作業危險率。

1.2.3 安全距離控制

（1）帶電作業安全距離設置要求。安全距離包括最小安全距離、最小安全作業距離等，其含義也各有不同。在不同的電壓等級下，帶電作業的安全距離應符合表1的要求。其中，最小安全距離為帶電體與地電位之間的最小空氣絕緣距離。最小作業安全距離表示作業人員為滿足安全防護要求，應與帶電體保持的最小空氣絕緣距離。

表1 配電線路帶電作業安全距離示例

（2）安全距離修正方法?？諝獾慕^緣效果與空氣密度存在一定的關系，在低海拔地區，空氣密度較大，絕緣效果更強，隨著海拔的增加，空氣密度不斷下降，空氣絕緣間隙擊穿時的放電電壓也會逐漸下降。海拔每升高100 m，放電電壓的下降幅度約為1%。鑒于此，在不同的海拔下，應對安全距離進行修正。帶電作業中常使用絕緣工具控制安全距離，可根據海拔修正絕緣工具的長度，方法如下：

式中，L為修正后絕緣工具的最小有效絕緣長度，L0為修正前絕緣工具的有效絕緣長度，H為帶電作業時的海拔。

2 配電線路帶電作業協作聯動區域差異分析

配電線路帶電作業會影響所在地區不同區域的輸配電管理，協作聯動機制可將這種不利影響控制在最低水平。以某省份的3個核心區域作為分析對象，闡述協作聯動區域的差異及主控因素分析。

2.1 區域差異現狀分析

2.1.1 環境差異

（1）氣象條件差異分析。配電線路帶電作業應在良好的天氣條件下進行，避免雨雪、冰雹、雷電、大風等不利因素。將該省3個核心區域編號為A、B、C，各區域的氣象條件存在較大差異。在氣象條件差異分析中，應關注年平均氣溫、年平均風速、冰雹天數、極端氣溫等因素，表2統計了3個區域的主要氣象條件。

表2 協作聯動區域氣象條件統計表

（2）海拔差異。A、B、C3個區域的平均海拔分別為700 m、1 000 m 及1 300 m，較大的海拔差異對帶電作業安全距離控制可產生顯著影響。

2.1.2 配電網差異現狀分析

在區域配電網差異分析中，需對比電壓等級、線路總長度、絕緣導線占比、主干導線截面積等差異，通過調研得到3個區域的配電網差異數據，見表3。

表3 區域配電網差異調查結果

2.2 影響不同區域帶電作業協作聯動的主控因素分析

2.2.1 基于環境條件差異的主控因素

環境條件的差異主要包括氣象差異、海拔差異。由于帶電作業具有較高的安全風險，大風、降雨、雷電、大霧等不利天氣下禁止開展帶電作業，僅在天氣良好時才能實施相關操作。可見，氣象差異并非影響協作聯動的主控因素。3個區域的海拔差異較大，變化范圍在700～1 300，其對安全距離和絕緣桿有效長度的影響較為突出。經過安全距離修正，3個區域的空氣絕緣最小安全距離和絕緣操作桿最小有效長度見表4。對比可知，海拔是影響協作聯動控制的主要環境差異因素。

表4 協作聯動區域內安全距離修正結果

2.2.2 基于配電網差異的主控因素分析

根據前期的調研資料，該省A、B、C 3個區域的配電網差異主要體現在主干導線截面積、桿塔形式、線路絕緣化率、電容電流等方面。從桿塔形式及導線排列方式來看，B、C 區域均為單回路，有利于實施帶電作業。A 區域回路形式多樣，包括雙回路、四回路及六回路，導致帶電作業的安全風險較大。從電容電流角度來看，當線路空載或出現單相接地故障時，需要切除故障線路或空載線路，此時要計算電容電流Ic，計算方法為：

式中，ω為電流的角頻率，C0為架空線路平均每相對地電容，l為架空線路的長度，Uph為導線對地電壓。

導線的截面積、配電線路的絕緣化率對電容電流具有間接影響?？傮w而言，在配電網協作聯動控制中，配網差異主要集中在桿塔形式及導線排列形式、線路絕緣化率、線路主導線截面及主導線的占比、線路的供電半徑。

3 結束語

綜上所述，人體存在一定的電阻，在帶電作業中具有觸電風險，有可能引發電擊、灼傷及死亡安全事故。為消除安全風險，應設計有效的安全距離，包括最小安全距離、最小安全作業距離等，設計方法為計算絕緣損壞危險率，評價帶電作業的安全性，根據所在地區的海拔修正安全距離。在多區域的協作聯動管理中，應分析環境差異和配電網差異，明確區域差異的主控因素，制訂有效的協作方案。