带电作业安全技术.ppt

带电作业安全技术,冀北电力有限公司培训中心,1、电力系统过电压,电力系统中，由于内部原因（如故障跳闸、正常倒闸操作）和外部原因（雷电现象）出现短时间的电压升高，称为系统过电压。内部原因产生过电压称“内过电压”；外部原因产生的过电压称“外过电压”或“大气过电压”。,带电作业可能遇到几种过电压,过电压可能损坏电力设备的绝缘，对带电作业的安全也会构成威胁。由于大气过电压的数值很高（有资料表明：直击雷过电压的数值曾达到某线路额定电压的16倍），为此，电业安全工作规程不允许在雷电活动区内的线路上开展带电作业。所以，正常范围内的带电作业只能遇到两种过电压：一种是远离作业现场雷击造成的过电压，称作“远方传来的大气过电压”；另一种是系统内随时随地都可能发生的操作过电压。,1.1、正常运行时的工频过电压,所谓正常运行时的工频过电压（我国电力系统运行电压为50周/秒（赫兹）正弦波），对任一个电压等级线路来说都不是一个定值，是在一定范围内变化。例如：500kV电压等级线路的额定电压为500kV，最高工作电压为550kV，实际运行电压在500kV左右变动。这是因为系统容量、负荷的大小，线路首末端电压都不一样。甚至系统其他线路故障，影响正常作业线路电压变动。最高工作电压比额定电压高出1015%，即Umax=（1.11.5）UN,1.2、内部过电压,由电力系统内部操作和故障引起的过电压称为内部过电压（简称内过电压），包括操作过电压和暂时过电压，其中暂时过电压又分为工频过电压和谐振过电压。,1.2.1、暂时过电压,（分为工频过电压和谐振过电压）工频过电压、谐振过电压与电网结构、容量、参数以及运行方式等有关。工频过电压一般由线路空载、接地故障和甩负荷等引起。主要采用在线路上加装并联电抗器的措施来限制工频过电压的产生和幅值。电力系统工频过电压水平一般不超过下列数值。线路断路器的变电所侧：1.3Uxg线路侧：1.4UxgUxg电网最高相电压有效值电力系统中谐振过电压一般由发电机自励磁、线路非全相运行状态及二次谐波谐振等引起。,1.2.2、操作过电压,电网的操作过电压在系统操作或故障状态（也是电流突变情况）下发生，主要有下面几种情况：（1）空载线路合闸和重合闸时的过电压；（2）切除空载变压器和并联电抗器时过电压；（3）线路非对称故障分闸和振荡解列时过电压；（4）空载线路或电容性负载的分闸过电压。操作过电压的大小以最高相电压的倍数来表示，即：U0=K0Uxg式中Uxg-系统最高运行相电压；K0-最大过电压倍数。,在带电作业中操作过电压造成的危险,电力系统为了调整运行方式，需要进行这样、那样的倒闸操作；运行线路出现了故障，开关会自动切断这条、那条线路.，伴随着开关的开开、合合，系统内随时随地都会出现操作过电压。过电压的出现会给带电作业的人身安全造成各式各样的威胁。例如：造成正在更换的绝缘子击穿、闪络；造成作业人员身旁的某段空间间隙放电；造成使用中的绝缘工具闪络放电。所以，实施带电作业前，必须预先考虑操作过电压可能带来的那些危险，采用相应的组织、技术措施，把危险性降低到可以接受的水平内，才能确保作业人员的安全。,最大过电压倍数,3563kV非直接接地系统中（中性点经消弧线圈接地或不接地），K0=4.0；110154kV非直接接地系统中（中性点经消弧线圈接地），K0=3.5；110220kV直接接地系统中，K0=3.0；330kV直接接地系统中，K0=2.2（或2.5）；500kV直接接地系统中，K0=2.0（或2.18）；750kV直接接地系统中，K0=1.8；500kV直流输电系统中，K0=1.7（指最高“极电压”的倍数）。,1.3、外部过电压（大气过电压）,外部过电压又称大气过电压，通常是指大气中的雷电活动引起的异常电压。其中，因直击雷而产生的过电压的幅值与雷电流的幅值、陡度和被击杆塔的波阻抗有关；因感应雷出现的过电压幅值则取决于雷云放电电流值、线路的对地高度和它距落雷点的距离。雷电行波的陡度很高，在导线上传播时会有明显的衰减，因而沿线各点的过电压幅值是有差异的。一般来说，落雷点附近的起始雷电压很高。电力系统雷电过电压，是由于设备遭到直接雷击或因它处雷击，而在设备上形成感应过电压或反击至设备过电压。,1.3.1、直击雷电过电压,当空中雷云对地放电，如果直接击中电力设备时，雷电流通过设备（或杆塔）和接地装置的电阻和电感入地。而雷电流是频率很高的冲击波，这样在这个回路的电阻和电感上产生很高的电压。对设备、线路绝缘或空气间隙构成威胁。雷电的大小用雷电流来表示。那么，直击雷过电压的大小，取决于雷电流的幅值、陡度（频率）和杆塔的结构、高度、导线的布置方式、雷击位置以及接地装置的电阻等。,1.3.2、感应雷过电压,当电力线路上空有雷云时，在架空线路导线上，感应出大量与雷云极性相反的感应电荷，当雷云对其他目标放电，空中雷云电荷消失，而导线上感应电荷失去束缚，即以光速每秒30万公里向导线两侧传播（即所谓的进行波），使线路上出现很高的电压升高，这种高电压称感应雷电过电压。感应雷电过电压的大小与雷云对地放电时的雷电流的大小有关，还与导线对地平均高度以及线路距雷击地点远近有关。,1.3.3、远方传来的雷电过电压,国家电网公司电力安全工作规程（线路部分）10.1.2规定：带电作业应在良好天气下进行，“如遇雷电（听见雷声、看见闪电）、雪、雹、雨、雾等，不准进行带电作业”。但是在远离作业地点有无雷云也应予以考虑，在无法察觉雷电活动而进行的带电作业，则难免遇到沿输电线路传过来的残存雷电压，这就是远方传来的雷电过电压，其幅值虽然经过很大的衰减，还有一定的危险性。带电作业时应观察附近（可见）地区有无雷电活动，以予充分的注意。,U距雷击点X公里的雷电压U0起始雷电压（kV）X传播距离（公里）k衰减系数（一般取0.161.210-3）,雷电波在传播过程中发生变化和衰减。雷电波的衰减主要根据幅斯特和孟善经验公式计算：,导线上出现的起始雷电压Uo，如果其数值超过了绝缘子雷电闪络电压Us，那么A处绝缘子串必然发生闪络对大地放电，雷电压因闪络而消失，对作业点E不会构成威胁。,U0,当雷电波进行波行进到5公里左右时，波幅衰减50%左右，衰减速度是很快的。因此，带电作业时，在人肉眼所见范围（5公里以内）发生雷电过电压，传播到作业地点，已无太大的危险。其数值虽然经过很大衰减，但有时仍然高于正常运行电压，对作业人员构成一定威胁。确定起电压幅值时，主要依据雷击线路绝缘水平和传输过程的衰减程度。,1.4、波形,在我国交流电力系统中，正常工作电压是工频50Hz正弦波，系统中发生的工频电压升高，其波形也是正弦波，所以，带电作业中接触正弦波的机会最多。只有在极特殊情况下才会遇到雷电波和操作波，它们分别与大气过电压和操作过电压相对应。雷电波和操作波都有正、负极性之分，二者出现的概率各为50%。在交流系统中，这两种冲击波虽然也叠加到正弦波上，但至今没看到有关此种叠加波形对绝缘水平产生影响的研究报告。在500kV直流输电系统中，带电作业正常接触到的电压是矩形波。,标准雷电波的波形图，它把电压从零升高到幅值的时间T1定义为波头时间；把电压幅值减低一半后的时间T2定义为波尾时间；把符合T1=1.5s和T2=40s的冲击波作为标准雷电波。,标准操作波的波形图，它的波头时间Tcr与波尾时间T2的定义原则与雷电波相同，把符合Tcr=250s和T2=2500s的冲击波作为标准操作波。,电压波形对空气放电电压数值的影响,1、雷电波的波头最短（1.5s），位于U形曲线的首段，其上升速率最快，作用时间也最短，故雷电波下的放电电压数值最高。2、操作波的波头范围为120500s，位于U形曲线的低谷内，在临界波头（250s）时的放电电压最低。3、工频正弦波的波头最长（5000s），位于U形曲线的尾端，它的放电电压高于操作波而低于雷电波。,2、过电压的防护,带电作业中，系统出现过电压时，可能在三个渠道上同时或部分地威胁着人身安全：（1）、纯空气渠道。过电压会造成带电体与作业人员间的空气间隙发生放电。例如，在带电导线上等电位作业，必须警惕人体与地面，人体与杆塔间的空气间隙时否会放电。（2）绝缘工具渠道。过电压通过使用的绝缘工具发生闪络和击穿。例如，在杆塔上使用绝缘操作杆接触带电设备，必须警惕绝缘杆的沿面闪络或整体击穿。（3）绝缘子渠道。过电压通过作业人员附近的绝缘子串发生放电。例如，更换绝缘子作业中，必须警惕因不良绝缘子过多造成绝缘子串的沿面闪络，威胁到作业人员的安全。,因此安规分别针对以上三种放电途径提出三条具体规定。即在各种电压等级下，应保证：（1）最小安全距离；（2）最小组合间隙；（3）有效绝缘长度；（4）最少良好绝缘子片数。以确保人身及设备安全这也是过电压防护的重要手段。,2.1、安全距离（S）,定义：带电作业时可能遇到最大过电压不发生放电，并有足够的安全裕度的最小空气间隙，称为安全距离。安全距离包括下列五种间隙距离：最小安全距离、最小对地安全距离、最小相间安全距离、最小安全作业距离和最小组合间隙。在规定的安全间距下，带电作业中即使产生了最高过电压，该间隙可能发生击穿的概率总是低于预先规定的可接受值。,2.1.1、最小安全距离,最小安全距离是指：地电位作业人员与带电体之间应保持的最小距离。带电作业最小安全距离包括带电作业最小电气间隙及人体允许活动范围。在IEC标准中，最小电气距离是指带电作业工作点可防止发生电气击穿的最小间隙距离。最小电气间隙的确定受到多种因素的影响，主要包括间隙外形、放电偏差、海拔高度、电压极性等。,作业距离（d）：带电作业中操作人员处于某一具体作业位置时，与带电体（或等电位时与接地体）能保持住的最小距离，称为作业距离（d）,d2,d1,d3,作业距离是通过在现场实测到的，每一个具体作业项目中的每个操作人员所处的作业位置是不会相同的。即使同一个人在操作全过程中，作业距离也非一成不变的，因此测量作业距离时，只能用一个最近的作业位置为代表进行。,带电作业时人身与带电体的安全距离,220kV带电作业安全距离因受设备限制达不到1.8m时，经本单位分管生产领导（总工）批准，并采取必要的措施后，可采用1.6m的数值。海拔500m以下，500kV取3.2m值，但不适用于500kV紧凑型线路。海拔在5001000m时，500kV取3.4m值。5.2m为海拔1000m以下值，5.6m为海拔2000m以下值。单回输电线路数值，数据6.0m为边相，6.8m为中相。,2.1.2、最小对地安全距离,最小对地安全距离是指：带电体上等电位作业人员与周围接地体之间应包的最小距离。部颁带电作业安全工作规程中，规定带电体上等电位作业人员对地的安全距离等于地电位作业人员对带电体的最小安全距离。,2.1.3、最小相间安全距离,最小相间安全距离是指：带电体上作业人员与邻相带电体之间应保持的最小距离。等电位作业人员对邻相导线的最小距离,6.9m为边相值，7.2m为中相值。,2.1.4、最小安全作业距离,最小安全作业距离是指：为了保证人身安全，考虑到工作中必要的活动，地电位作业人员在作业过程中与带电体之间应保持的最小距离。确定最小安全作业距离的基本原则是：在最小安全距离的基础上增加一个合理的人体活动增加。一般而言，增量可取0.5m。,2.1.5、最小组合间隙,最小组合间隙是指：在组合间隙中的作业人员处于最低的50%操作冲击放电电压位置时，人体对接地体与带电体两者应保持的距离之和。,确定带电作业安全距离是否满足要求，取决于作业人员的姿态，作业时间长短，作业人员的自控能力和身体的某些关键部位的活动范围。除了这些主观因素外，客观上还取决于监护人的不断观察和提醒以及某些隔离措施的有效性。,2.1.6、安全距离的确定,安全距离的确定，应根据系统所能出现的最大内过电压幅值和最大外过电压幅值求出其相应的危险距离，取其中最大的数再增加20的安全尺度而确定。带电作业安全距离的确定属于绝缘配合的计算方法。绝缘配合就是按设备所在系统可能出现的各种过电压和设备的耐压强度来选择设备的绝缘水平，以便把作用于设备上引起损坏或影响连续运行的可能性，降低到经济上和运行上能接受的水平。常用的绝缘配合有惯用法和统计法两种。惯用法是早期绝缘配合的习惯用法，主要适用于220kV及以下电压等级中，在超高压系统（330kV、500kV及以上系统中），应用统计法来确定绝缘配合、安全距离。,2.1.6.1、惯用法,惯用法是将作用在绝缘设备（指空气间隙）的最大过电压和绝缘设备本身耐受强度两者来配合，并留有一定的裕度。应用惯用法确定带电作业安全距离的步骤如下：（1）、操作过电压幅值按公式,计算；式中：UH系统额定电压（kV）K1过电压倍数，按电力设备过电压保护设计技术规程规定，取3。K2电压升高系数，取1.15。,幅值计算。各电压等级绝缘子雷电冲击干闪电压，在手册查得起始雷电过电压U0。式中：UOD距雷击点L（km）外的雷电压（kV）U0起始电压波幅值。L传播距离，取5km。K衰减系数，一般取（0.161.2）10-3，按保守计算取0.1610-3。,（2）、远方传来的雷电过电压幅值按公式,（3）、以雷电或操作过电压放电距离最大者作为控制距离Sj。（4）、控制距离Sj增加20%的裕度作为安全距离。（5）、安全距离取整数作为推荐值。,安全裕度系数的数值取值,最大过电压和最低耐受电压都是随机变量，在估计他们的具体数值时，没有严格的规律可遵循，难以估计的很准确，往往使绝缘配合结果趋于保守，造成经济上的浪费。在带电作业的绝缘配合中，裕度考虑过大，不仅操作距离远，手持绝缘工具过长，人为增加了作业难度，还会因设备条件的限制，影响带电作业的开展；裕度考虑过小，则人身安全得不到保证。,2.1.6.2、统计法,统计法是将绝缘设备（带电作业空气间隙）在过电压下放电的可能性，按数理统计规律，作定量描绘，把发生放电的概率定义为危险率，作危险率R10-5（10-5属微概率，是几乎不可能发生的概率）来判断带电作业安全水平。是大家公认的，其危险率R可以用下式计算，也可以查表或用微机程序算出。危险率：,式中：Uq操作过电压平均值，取1.602Uxg；q为Uq的标准偏差，取12%；UJ绝缘（空气间隙）的50%放电电压；q为UJ的标准偏差，取6%。,惯用法的优点是比较直观、简便，缺点是在决定“最大过电压”和“最低耐压强度”时过于武断。例如，把一系列系数（电压升高系数、最大过电压倍数、海拔修正系数、安全系数）相乘，意味着许多极端情况同时发生，似乎把危险性估计得很充分，给人一种“绝对安全”的错觉。统计法的优点恰恰克服了惯用法的缺点，它对安全水平的评价既不夸大也不缩小；缺点是比较抽象，计算也比较麻烦。为此，IEC还在绝缘配合导则中推荐了一种“简化统计法”，使危险率的计算过程得以简化。,常用电压等级带电作业的安全距离的规定,*表示为：海拔高度在500m以下，取3.2m值；海拔高度在5001000m时，取3.4m值。,2.2、组合间隙（S1+S2）,广义的组合间隙是组合绝缘的一种，是针对同一绝缘物（空气）而言的，带电作业中特指两段空气间隙和一段导体组成的组合形态。,组合间隙示意图带电作业组合间隙的定义：在电极1、电极2组成的间隙中，浮动着另一个孤立电极3，把一个单间隙分割成两段气隙s1和s2，如果电极3沿轴线移动中始终能够满足,那么这组具有确定值（常数）的，由n个双间隙的集合体，就被称为组合间隙SZH。,组合间隙的正确表达式为：,在带电作业三种基本方法中，就有两种会出现组合间隙。即中间电位法中“沿绝缘子串进入强电场”的作业方式和等电位作业法中“沿绝缘梯进入强电场”的作业方式，都具有典型的组合间隙特征，其中的操作人员就是组合间隙内的浮动电极。以下是几种典型的组合间隙。,以图（a）为例，作业人员沿耐张绝缘子串从塔身构架侧向导线侧移动过程中所出现的组合间隙。从图中可以看到：由于作业人员的存在，使原来的导线一构架间隙L被分割为两个分间隙S1与S2，S1为人一构架间隙，S2为人一导线间隙。在该组合间隙上还并联有绝缘子串。,S1,导线,（a）人员沿耐张绝缘子串进入电场,S2,C2,C1,R1,R2,S1,S2,（b）人沿绝缘硬梯进入电场,（C）人直线绝缘子串进入电场,在操作冲击电压下，组合间隙的放电具有以下三个特点：（1）组合间隙的50%放电电压比相同长度单间隙的50%放电电压低。以作业人员沿耐张绝缘子串进入电场的作业方式为例，如图所示。,S1,导线,S2,导线,S=S1+S2,组合间隙于单间隙比较,（2）在两个间隙长度的总和S=S1+S2保持恒定值条件下，组合间隙的50%放电电压U50并不是一个恒定值，而是随着作业人员在组合间隙中的位置而变化，并在某一位置上出现最低值U50。这种随位置而变化的放电特性曲线，可参见下面试验实例中的图一般来说，最低放电压出现在作业人员靠近高压侧处。,最小组合间隙是指：在组合间隙中的作业人员处于最低的50%操作冲击放电电压位置时，人体对接地体与带电体两者应保持的距离之和。等电位作业中的最小组合间隙,2.3、有效绝缘长度（L）,绝缘工具的电气强度，在绝缘材料确定以后，由它的有效绝缘长度决定。安全有效绝缘长度定义:在过电压不发生闪络，并保持有足够安全裕度的最小绝缘长度。是在带电作业工具设计有使用工具的一项重要指标，在同一电压等级的有效绝缘长度应大于或等于安全距离。一般情况下是按工具使用顺电场纵方向计算的尺寸。在纵向轴线上金属部件尺寸，计算时均予以扣除。理想的配合应该是有效绝缘长度=1.1安全距离（数值取整）。,下图列举了操作杆、紧线杆和滑车组的有效长度计算方法。,L,L1,L2,L3,L1,L2,有效绝缘长度与安全距离都是有关绝缘的安全尺寸，不同处是前者针对固体绝缘，后者针对空气绝缘。准确地说前者的绝缘水平是由固体绝缘的性能和周围的空气绝缘性能决定。在L=S和电极相同的情况下，绝缘工具的绝缘水平常常低于单纯气隙。由于绝缘操作杆是一种手持操作工具，绝缘工具顶部在操作过程往往会越过带电设备一段距离而使这段距离失去，故规定各级电压等级的操作杆，均较绝缘承力工具的长度增加0.3m，以弥补上述失效的绝缘段。,绝缘工具最小有效绝缘长度,2.4、良好绝缘子片数（N）,输变电设备绝缘子串的片数通常是按照泄露比距确定的，其绝缘水平通常都有相当大的裕度。如果部分绝缘子在运行中劣化，绝缘裕度就会降低。带电作业所要求的“良好绝缘子片数”，就是指绝缘子串在过电压下不发生闪络，并保有足够安全裕度的最少片数。,良好绝缘子最少片数,在绝缘子串附近带电作业，绝缘子串本身的绝缘水平也在影响着人身安全。各电压等级设备使用的绝缘子串在干燥的气候条件下，其整串绝缘的干闪电压有相当的裕度，即使绝缘子串中少量绝缘子串失效，有时仍能维持安全运行的最低水平，所以，规定“良好绝缘子个数”，只有满足这个起码的个数，作业人员在绝缘子两端（接地端或导线端）工作才是安全的。良好绝缘子个数，与安全距离S、有效绝缘长度L比较，其精确性要差一些。因为同一电压等级使用约绝缘子因型号不同，其高度尺寸（H）也不尽相同，按照同样的N计算出的绝缘子串长是不相同的。为什么用良好绝缘子个数而不用绝缘子串有效长度表尺度，是为了工人执行时直观和方便。这种习惯沿用了多年没有人提出异议，所以，也就继续用下去。,2.5、零值绝缘子个数（n）,绝缘子除了长期经受机械和电气荷载外，还承受外部环境（如大气污秽、雷电冲击、导线振动）对它的侵袭。由于瓷件上的缺陷，又给出以上这些荷载的侵袭造成了“良机”。如长期运行后的瓷件，其机械和电气绝缘性能会逐年下降。尤其是绝缘电阻由原来的大幅度的下降，从而出现低值或零值。规程规定：当被测绝缘子上的分布电压值低于标准规定值的50%时，即认为该绝缘子为劣化（零值）绝缘子。但是，规程又规定，绝缘子的绝缘电阻低于300M者为劣化（零值）绝缘子。零值绝缘子个数就是在高压输电线路运行中的绝缘子串中劣化的绝缘子片数。,凡是作业人员需要接触、接近绝缘子串任何部位（包括接地端、电源端及中间部位）的作业项目，都必须测量它的分布电压。只有这样做才能确定绝缘子的绝缘水平能否满足安全需要。具体地说，所有更换绝缘子的作业项目（10kV及以下除外），所以在绝缘子近旁使用绝缘梯、吊蓝等工具进行的等电位作业项目，都需要进行此项检测工作。检测绝缘子应从接地侧开始逐步进行，如果一串绝缘子串检测的零值绝缘子片数已达到电力安全工作规程规定的片数，必须立即中断测量工作，否则检测工作本身将有可能引发绝缘子的闪络事故。,一串绝缘子串中允许零值绝缘子片数,3、强电场的防护,带电体周围的空间存在着电场。因此，往往人在高压带电设备附近工作，距带电体也符合安全距离的要求，但人体常有一些感觉，如吹风感、针刺感、蛛网感、异声感等，这是由于电场引起的。3.1、人体对电场的感知水平当外界电场强度达到一定程度时，人站在绝缘装置上，人体裸露的皮肤上就有“微风吹拂”的感觉。据美国1964年的资料（发表在美国1964年第22期电世界杂志上）介绍，此时测量到的人体体表场强约为2.4kV/cm(240kV/m)，此时人体表面充电电流密度为0.08。此后，这一人体对电场感知的临界值，被公认并被采用。在制定有关国际标准时，也以此临界值为依据。,3.2、工频电场对机体生理影响和研究,我们中国对此项研究工作也十分重视，在70年代末电力部、卫生部联合下达任务，由东北电力试验研究院与沈阳职业病研究院合作进行“工频高压电场对机体影响的研究”课题。此课题研究长达56年，他们主要进行的工作是：（1）对900余名工作人员进行卫生学调查；（2）对120余名带电作业工作人员进行跟踪体检，在带电作业过程中进行心电图观测；（3）对动物（家兔等）长期暴露在强电场下的病理观察等。1988年该课题鉴定时，最终研究报告的结论是：“一定强度下工频高压电场对肌体可以引起局部刺激和全身（主要是心、脑）功能性不良影响”。,3.3、电场和电场强度,高压输电线下的电场，是工频交变电场，因为工频交变电场属于一种缓变电场，可以按静电场考虑。所以工频电场防护理论，以静电场理论为基础。（计算结果为导线表面的场强最高）电场强度：,各种电压等级的电场强度值,3.4、带电作业时人体的体表场强,（1）人体在地面时的体表场强地电位方式带电作业时，人体沿电场纵向的突出部位，体表场强最强。（2）人在导线与地面间悬浮时的电场分布相当于中间电位作业法的电场情况；中间电位法作业时，沿着电力线的纵向方向的人体突出部位体表场强最强。,（3）人体在电位转移中的体表场强人体已非常接近带电体，但与带电体仍有间隙存在，举起的手尖部位的电场强度将剧烈增高，当间隙越来越小，直至发生放电的那一瞬间，间隙内的电场强度达到最大值（此数值相当于空气的击穿电场强度EC，数值为2530kV/cm），间隙内将发生放电现象，这就是所谓的“电位转移放电”。（4）人体在同电位时的体表场强等电位方式作业时，人体与带电体完全接触并达到相同电位，人体头部已受到导线屏蔽，而脚下的场强将变得特别强烈。,等电位人员体表场强变化示意图,头顶场强一开始就比脚下高，并逐步经历了“升高-突降-再升高”变化过程；脚底场强开始为零，随之也逐步经历了“升高-突升-下降”的变化过程。,3.5、屏蔽服原理及其应用,一个空心的金属盒，放入电场中，不论盒外的电场如何，盒内没有电场，可视盒内电场为零。此屏蔽现象是1936年英国人法拉弟发现的，故称为法拉弟原理。法拉第笼原理：在封闭导体内部，电场强度为零。,屏蔽服是法拉第原理的具体应用，但是屏蔽服实际为一金属网状结构，不可能是全封闭导体，会有部分电场穿透到屏蔽内部，因此，存在着屏蔽效率的问题。屏蔽服具有如下主要作用：3.5.1、屏蔽电场3.5.2、均压作用3.5.3、分流作用,电场屏蔽示意图,3.5.4、屏蔽服的技术要求,成套屏蔽服装包括上衣、裤子、帽子、手套、短袜、鞋子及其相应的连接线和连接头。一般说来，屏蔽服应有较好的屏蔽性能、较低的电阻、适当的载流容量、一定的阻燃性及较好的服用性能，整套屏蔽服间应有可靠的电气连接。屏蔽服还应具有耐磨、耐汗蚀、耐洗涤、耐电火花等性能。我国国家标准规定屏蔽服分二种类型，其特点是：I型，屏蔽效率高，载流容量小；II型，有适当的屏蔽效率，载流容量大。以前国家标准规定屏蔽服分：A、B、C三种按屏蔽效率和载流容量分。带电作业用屏蔽服装及其试验标准依据GB6568.12000和GB6568.22000执行。,中国的屏蔽服经历了三个发展阶段：第一代网格均压服，1958年生产，它是将软铜线编成510cm网状方格，缝缀在普通工作服表面。此种均压服的屏蔽效果很差，穿孔机在身上也不舒服，但使用时间长达10年之久；第二代针织及电镀均压服，1968年生产，由0.05mm紫铜线与6股32支棉纱线合成纱线织造而成，穿着舒适、透气性好、屏蔽效率高，穿透率1.5%，使用20年；从1987年开始使用第三代“导电纤维”不锈钢纤维或更细小的银线与天然纤维混纺，织布裁衣，纳米技术，不仅屏蔽效率高，舒适柔软，造型美观，而且各种性能指标达到国际先进水平，目前已在国内广泛应用。,3.6、感应过电压防护,无负荷的导线（体）在工频交流电场中能感应一定的电位，称静电感应；在交流磁场中能产生电势，称电磁感应。如果人站在零电位处接触上述导线（体），就会发生电击，造成伤害，甚至死亡。因此，应予以防护。3.6.1、绝缘架空地线的感应电压因此安规规定：绝缘架空地线应视为带电体。作业人员与绝缘架空地线之间的距离不应小于0.4m。如需在绝缘架空地线上作业应用接地线将其可靠接地或采用等电位方式进行。3.6.2、电场中绝缘物上金属导体的悬浮电位防护的措施是将物体先接地后再接触。穿屏蔽服和导电鞋可防止这类电压电击人体。（330kV以上必须穿）3.6.3、空载线路的感应电压因此，必须用导体将线路可靠的接地，接地工序必须使用带有绝缘握手的地线夹间接接通或断开。3.6.4、采用绝缘间隔棒的分裂导线应注意的问题在这种线路上等电位作业时，必须先在作业点使两根导线可靠的短接，人体方可进入等电位，否则对作业人员带来危险。,4、有关电流的防护,人体对工频稳态电流的生理反应可分为：感知、震惊、摆脱、呼吸痉挛和心室纤维性颤动。人体对稳态电击产生生理反应的阈值（mA）,当通过人体的工频电流超过数百毫安、通电时间低于心脏博动周期时，就会发生心室颤动；通电时间如果超过博动周期，心脏就会停止跳动，最终导致死亡。,4.1、人体对电流的耐受能力,国际公认人体对电流的感知水平为：工频交流为1mA（男1.1mA、女0.7mA）；直流为5mA（男5.2mA，女3.5mA）；高频电流为0.24A。电流对人体的伤害，主要是：（1）、电击：是电流对人体内组织的伤害；（2）、电伤：主要是灼伤、电烙伤、皮肤金属化等。,4.2、绝缘工具的泄漏电流,带电作业中，由各种绝缘杆、绳或者水柱等、组成了带电体和接地体之间的各种通道。绝缘材料在内、外因素影响下，也会使通道流过一定的电流、习惯上把这种电流称之为泄漏电流。绝缘工具的电阻远远大于人体电阻，因而电流由绝缘工具的电阻决定。绝缘工具上的泄漏电流，主要指沿绝缘材料表面流过的电流。带电作业使用的绝缘材料，体积电阻率都很高，一般都在1013欧姆厘米以上，表面电阻系数也高达1013欧姆。因此，绝缘工具在满足安规要求的长度下，泄漏电流只有几个微安，远远低于人体对工频交流电流的感知水平。措施：保持工具不受潮是非常重要的；采用泄漏报警器；使用防潮型绝缘工具；加装了一定数量的防雨罩（特殊雨天带电作业）。,4.3、绝缘子串的泄漏电流,干燥洁净的绝缘子串，其电阻很高，单片绝缘子的绝缘电阻在500M以上，其电容很小，单片约为50pF，故其阻抗值也很高。绝缘子串的泄漏电流不会超过几十微安。但当绝缘子受到一定程度的污秽，空气相对湿度较大，泄漏电流可能达到毫安级。当塔上电工在横担一侧摘除绝缘子挂点时，人体就串入到泄漏回路中，泄漏电流将通过人体而影响安全。防护的措施是：（1）先将泄漏电流短接入地，再摘挂点。（2）穿屏蔽服，并带屏蔽手套去摘挂点，也可分流泄漏电流，有效地保护人身安全。,4.4、在载流设备上工作的旁路电流,在导线上等电位作业时，导线电阻虽然非常小，但导线上负荷电流是很大的，在某两点（例如人体左、右手接触的两点）之间就会有电位差，此电位差较小，如果人穿屏蔽服接触两点，流过屏蔽服的电流很小，一般不需要加以防护。通常称此电流为旁路电流。如在下列情况下，则应加以防范：（1）在高阻抗载流体（例如阻波器）附近工作；（2）使用导流绳短接空载电容电流；（3）使用短路线短接负载电流等。防护的主要措施是使用截面合格、热容量大的导流设备或使用密封的消弧设备，免受飞弧的伤害。,5、带电作业的危险率,作业人员与带电体间保持的空气间隙，在系统过电压作用下发生放电的概率就叫做带电作业的危险率。危险率可用以下公式表达,式中：PT(U)-带电作业间隙在某幅值（U）过电压作用下发生放电的概率；f0(U)-系统中发生过电压（U）的概率密度。所谓故障率或危险率是基于数理统计规律计算出的一种概率，其数值愈大愈危险，愈小愈安全，根据经验小到一定数值可以认为是非常安全的。我国的经验认为小于10-5是可以接受的。即带电作业时，遇上系统中操作十万次，其中发生了放电的概率小于一次。,危险率的计算方法一般有三种：1、半概率法。2、简化统计法。3、统计法。,带电作业的事故率,带电作业的事故率（用N表示）特指因操作过电压引发事故的概率，并不包含带电作业中发生其他事故的可能性。,带电作业事故率N可用以下公式计算：,式中：m平均每年带电作业天数；t1每天平均带电作业小时数；t2每小时平均在R危险率状态下停留的时间（分钟）；n每百公里线路每年平均倒闸操作与事故跳闸的次数（次/百公里年）；k正、负极性操作波出现的概率（一般取k=0.5）；R在安全距离（d=R）下的危险率，R取10-5。,危险率可以评估带电作业的安全水平，目前把10-5当作可以接受的危险率，但危险率并不是事故率。因为定义危险率时，是认为每次带电作业都会有一定数值的过电压（服从统计规律）并认为带电作业人员在这种距离下工作是安全的，这与实际工作并不相符。因为带电作业并非每次都会遇到过电压。由此可知，凡是在10-5危险率下带电作业，是不会发生事故的。由于统计到的事故，100%是违反安规，其中包括违反安全距离要求发生的。所以要培训作业人员提高安全意识，遵守规程，把事故消灭在萌芽之中。,中国也是世界上带电作业事故最多的国家。资料表明：美国开展带电作业的前40年只发生2次事故，死亡1人；法国开展带电作业前20年间共发生事故9次，死亡2人，伤及7人；仅1959年至1985年，中国开展带电作业前26年期间，至少发生事故470次，死亡70人，伤及290人。中国带电作业安全水平亟待提高：中国带电作业事故频发的诸多原因中，剔除自然因素和客观原因，归根结底，最重要的问题是人员素质不高。这是因为：（1）、能否制作结构合理、性能优异的工具，完全取决于设计人员的素质水平；（2）、能否正确选择作业方法、合理使用工具、充分理解规章制度要求，也完全取决于班长、技术员和工人的素质水平；（3）、能否实行全面管理、制订周密规章、实行有效安全监督，当然也完全取决于管理人员的素质水平。,更换66kV脏污瓷瓶人身重伤吉林电业局（一）电压等级：66kV（二）作业项目：更换脏污瓷瓶。（三）作业时间：1985年3月22日。（四）事故经过及简图：水泥分5号转角塔带电更换脏污瓷瓶。外角上线已换完，该换外角下线吊串瓷瓶，由于该塔转角90，所以上线的跳线就垂在下横担的中间上方。塔上电工趴在横担头上摘挂瓷瓶。作业前和作业中都注意上方有带电的导线。,当作业快结束时，在转移无头绳过程中：他瞬间忘记了背上方有带电的跳线，躬起身子就向后转移。此时他右手正握住横担斜拉材，左手提着无头绳，左肩与跳线接近放电，身体向前一串掉到横担外侧被腰绳吊住。右手严重电击伤。,作业距离小于安全距离,2事故原因及暴露问题(1)作业中不认真执行工作监护制度，在转角杆塔上更换绝缘子，应属复杂作业按安规(线路)复杂作业应增设(塔上)监护人”。而徐在塔上作业时，工作负责人不但没按上述规定增设塔上监护人，自己在塔下也未对徐进行认真监护，所以才发生了带电的引线对徐的左肩放电，是发生事故的主要原因。（2）作业现场安全距离不够。在转角杆塔上进行作业前，工作负责人没有会同作业人员一起对作业过程中有无触及带电部位、安全距离是否满足作业过程中的安全要求。是否需要采取可靠的绝缘隔离措施等进行观场实际观察和认真讨论，作业人员就冒然登杆进行作业，是发生事故的重要原因。,(3)作业人员的安全意识和自我保护能力差。在较复杂的杆塔上进行作业，作业人员对工作负责人出现的没有指出作业中可能发生触电危险、没有考虑安全距离是否满足作业中的安全需要和没有增派杆塔上专职监护人等一系列违章作法，均未提出异议这都说明了作业人员安全意识和自我保护能力差，对自身在作业中，怎样才能不发生触电事故缺乏防护能力。特别是作业中自己竟然忘记了背后上方有带电的引流线。因此应对事故发生负有一定的责任。,220kV桓草线入口塔断引线人身死亡丹东电业局（一）电压等级：220kV（二）作业项目，：桓草线入口塔断引线。（三）作业时间：1969年8月1日。（四）事故经过及简图：1、运行方式和带电工作任务（见图）：从首山变到草河口段的草首线需要停电检修，为使桓仁电厂向电网送电，需从桓草线人口塔电源侧与水鞍线AB两点间架设临时联接线，AB两点联接线接好后，尚需在桓草线入口塔带电断引（切环流），然后在首山变切空载，使草首线停电。,2、事故发生经过：在桓草线入口塔进行断引工作，三相导线分别由三名等电位电工担任，其中甲电工在右导线上，当三相引线断开之后，其他两电工都坐滑板滑到导线线档去了。只有甲电工在二联板上。他们三人都在等候首山一次变切空载线路停电。当首山一次变停电时，桓草线入口塔发生巨响而产生大火球，坐二联板上电工脚对已断开的引流导线放电。并被击倒在瓷瓶串上。经写总调联系停电后（约5-6分钟），速将触电者救下，经人工呼吸无效死亡。,五）事故原因分析：主要对系统产生操作过电压缺少技术措施；参加带电作业人员对操作过电压的危害性认识不足，以致当桓草线入口塔引线带电断开后，等电位作业人员本应脱离带电体而没有脱离，仍坐在二连板上，等候首山一次变操作停电。当首山一次变切空载线路时，在引线的断口处产生较高的内过电压，造成甲电工的脚对断开的引线及尼龙绳放电。甲电工的脚对引线之间的距离只有1.6m左右。,