带电教材第4章.docx
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带电教材第4章
第四章带电作业安全技术
第一节对线路带电作业人员的要求
一、基本要求
1.作业人员应身体健康,无妨碍工作的病症,能适应高空作业(体格检查约两年一次)。
2.具备必须的电气知识,掌握一定的检修技术。
3.熟悉《电业安全工作规程》〔电力线路部分(带电作业)〕与《带电作业导则》,并经考试合格。
4.应有较强的组织纪律性和工作责任心。
5.作业班长应具有丰富的带电作业经验和一定的组织能力。
二、技术要求
l.参加带电作业人员,应经专门培训,具有带电作业基础理论和实际水平,并经考试取得合格证书,方能参加带电作业。
2.应熟悉作业项目的操作方法、程序、工艺要求和注意事项。
3.应熟悉作业工具的名称、原理、结构和性能,并能掌握使用方法及电气、机械试验方法、标准和周期。
4.作业时应熟悉规程中有关规定,严格执行现场操作规程。
5.作业班长应了解现场设备的作业方法,操作程序和人员素质,正确分工,并能监护。
第二节带电作业的气象要求
1.雨、雪、雾对绝缘工具的绝缘性能是有影响的,严重者将引起闪络,故不许进行带电作业。
2.雷电引起的过电压(又称大气过电压),会给带电作业带来极大的危害,故在可闻雷声和可见闪电的情况下,均不进行带电作业。
3.风力超过五级(风速大于10.7m/s),会给杆(塔)上作业人员工作带来一定困难,故一般不宜进行带电作业。
4.在恶劣的气候条件下,由于设备需带电抢修或需临时处理某些重大缺陷,则必须使用合格的专用工具(如雨天工具),并采用有效措施,在确保安全的前提下,由厂(局、公司)总工程师批准方可进行带电作业。
第三节过电压的基本知识
电力系统往往由于外部(如雷电放电)和内部(如故障或操作)的原因,常会出现对绝缘有危险而持续时间较短的电压升高,这种电压升高或电位差升高称为过电压。
过电压的时间虽然很短,但对电力系统的正常运行和带电作业的安全危害很大。
所以设备的绝缘配合,带电作业安全距离的选择,绝缘工具的最短有效长度以及绝缘工具电气试验标准等都是必需考虑的重要因素。
一、内过电压
由于电网中能量的转化或传递所产生的电网电压升高.叫做电网的内过电压。
带电作业时可能出现的最大内过电压值,是按各级最高运行相电压乘以相应的最大过电压倍数计算出来的,但还需乘以为最大值后,再查曲线.得出各种电压在内过电压作用下最小安全距离值。
二、外过电压(大气过电压)
大气过电压(又称雷电过电压)就是由于雷电的活动而引起的电力系统中电压的升高。
它对电网的安全运行特别是110kV及以下设备的绝缘以及带作业的安全威胁很大。
远方落雷时的雷电进行波将沿着导线传播到正在进行带电作业的地点。
如果进行波的电压最大值超过作业点空气间隙的放电电压或者绝缘工具的耐压水平,则会造成空气间隙或工具的放电。
在《带电作业安全规程》中规定;“雷电天气时不允许进行带电作业”。
因此,带电作业中只考虑最高工作电压、暂时过电压、与操作过电压的作用。
三、安全距离
现将用绝缘配合惯用法确定的10~330kV安全距离列于表4-l。
表4-1用绝缘配合惯用法确定的安全距离
电压等级
(kV)
采用绝缘子片数
(n)
规程规定的过电压倍数
大气过电压
操作过电压
起控制作用的危险距离
(Sj)
加20%裕度后的安全距离
推荐的安全距离
(SL-g)
安全裕度=(SL-g-Sj)/Sj×%(%)
起始电压U0
(kV)
传输5km
后的衰减值
(kV)
危险距离
Ugc=UxgK1
危险距离
10
62
12
12
14.4
40
35
3
4
350
273
44
131
27
44
52.8
60
36.3
110
7
3
650
427
67
310
70
70
84
100
30.0
220
13
3
1120
591
99
620
140
140
168
180
28.6
330
19
2.75
1670
625
103
815
190
190
228
260
36.8
注:
l.绝缘子:
220kV及以下按X-4.5、330kV按XP-10计算;
2.危段距离按雷电冲击波1.2/50μs放电曲线及操作波250/2500/5000μs正极性棒板间隙放电曲线查得;
3.10kV的操作过电压按惯用值44kV(有效值)计算。
第四节各种距离、长度和良好绝缘子片数的选择
一、单一间隙的安全距离
1.相对地间的安全距离
相对地间的安全距离即《电业安全工作规程》(以下简称《安规》)带电作业部分涉及的人身与带电体的安全距离,不得小于表4-2所示。
表4-2人身与带电体安全距离
电压等级(kV)
10
35
110
220
330
500
距离
0.4
0.6
1.0
1.8(1.6)
(1)
2.6
3.6
(2)
注:
(l).因受设备限制达不到1.8m时,经厂(局)主管生产领导(总工程师)批准,并采取必要措施后,可采用括号(1.6m)的数值;
(2).由于500kV带电作业经验不多,此数据为暂定数据。
2.相与相间安全距离
带电作业的等电位电工在一相作业时,也涉及到邻相的安全距离。
按(SDJ-79)《电力设备过电压保护设计技术规程》相间绝缘的规定,故等电位电工与邻相的安全距离为表4-3中人身与带电体安全距离的1.3~1.5倍。
其计算结果如表所示。
表4-3相对地及邻相的安全距离对比表
电压等级
10
35
110
220
330
500
1.人身与带电体安全距离
0.4
0.6
1.0
1.88
2.6
3.6
2.等电位电工与邻相安全距离(m)
0.6
0.8
l.4
2.5
3.5
5.0
3.2为1的倍数
1.5
1.33
1.4
1.39
1.37
1.39
3.组合间隙的安全距离
等电位作业人员在绝缘梯上作业或者沿绝缘梯进入强电场时,与接地体和带电体两部分间隙所组成的组合间隙不得小于表4-4的规定。
表4-4组合间隙最小距离
电压等级(kV)
35
110
220
330
500
距离(m)
0.7
1.2
2.1
3.1
4.0
4.绝缘工具最短有效长度
为了保证带电作业人员人身和设备的安全,除保证最小空气间隙外,带电作业所使用的绝缘有效长度,也是保证安全的关键问题。
10~500kV绝缘操作杆和绝缘承力工具最短有效长度如表4-5所示。
表4-5绝缘工具最小有效绝缘长度
电压等级
(kV)
有效绝缘长度(m)
绝缘操作杆
绝缘承力工具、绝缘绳索
10
0.7
0.4
35
0.9
0.6
110
1.3
1.0
220
2.1
1.8
330
3.1
2.8
500
4.0
3.7
5.良好的绝缘子片数
更换绝缘子或在绝缘子串上作业时,带电体有可能通过空气间隙、绝缘工具和绝缘子串三个渠道放电。
因此,除要求空气间隙(或组合间隙)和绝缘工具的最短有效长度满足要求外,绝缘子串闪络电压亦必须满足系统最大操作过电压的要求。
在整串绝缘子良好的情况下;其放电电压有一定的裕度。
即使部分绝缘子失效也不会发生闪络。
但如果失效的绝缘子片数过多就很难保证在操作过电压下不发生放电,因此.一串绝缘子中必须有足够的数量的良好的绝缘子。
所谓足够数量的良好绝缘子,是以其闪络电压满足系统最大操作过电压为前提。
现将不同电压等级,不同良好绝缘子片数串闪电压和系统中最大内过电压值列于表4-6。
表4-6良好绝缘子片数确定依据
电压等级
(kV)
绝缘子型号
良好绝缘子片数
(N)
N片绝缘子的串闪电压及耐受电压
系统最大
操作过电压
(幅值)
工频干闪电压
(有效值/幅值)
操作波干闪电压
(U50)
(U耐)
35
X-4.5
2
150/21
131
63(66)
X-4.5
3
220/311
248
110
X-4.5
4
275/388
310
220
X-4.5
8
450/639
620
33O
XP-10
15
L030
844
815
500
XP-16
22
1425
1168
1311
注:
1.除2片绝缘子工频干闪电压系按《高压送电线路设计手册》(原水电部东北电力设计院编,吉林人民出版社)表2.2.1摘录外,其余各级电压等级绝缘子的工频及操作波(500/500μs)串闪电压均按《电机工程手册》第27篇“绝缘子”图27.2.5和图27.2.8曲线查得;
2.220kV及以下幅值是按工频干闪电压有效值计算得来的;
3.330~500kV绝缘子串按有均压考虑其操作波耐受电压是按下列公式计算
U耐=U50(1-3δ)δ取6%。
第五节安全电流与场强
一、人体的安全电流
1.电流对人体影响
人体触电时,其受害程度并不决定于电压的高低,而决定于通过人体的电流大小。
交流比直流对人体的危害程度更严重。
2.安全电流的确定
一般规定:
交流电流1毫安,直流电流5毫安为人体的安全电流。
在带电作业中为防止作业人员感到不适应而发生失误动作甚至于造成事故,特此规定:
在高压交流设备上带电作业,人体安全电流为1毫安;在高压直流设备上带电作业,人体安全电流为5毫安。
二、场强
在电力系统中,进行等电位作业时,电位转移的瞬间,均会出现非常高的体表场强。
根据有关单位测定,电位转移完成后场强数值均已超过人体感知场强水平。
为防止冲击电流和高压电场的影响,作业人员在110kV及以上设备进行等电位作业时,必须穿屏蔽服,使体表场强小于2.4千伏/厘米。
等电位转移时,人身裸露部分与带电体的距离规定如下:
35kV0.2米(m)
110~220kV0.3米(m)
330~500kV0.4米(m)
第六节安全距离不足的补救措施
带电作业由于杆塔或其它设备条件的限制,达不到上述的安全间距时、必须采取可靠的补救措施才允许作业。
一、绝缘隔离措施
在人体与带电体之间,加装有一定层间绝缘强度档板、护套、塑料盖布等设备来弥补空气间隙绝缘不足的做法.称为绝缘隔离措施。
因为绝缘挡板、护套、塑料盖布与空气组合而成的组合绝缘,可以延伸气体放电的路径。
因此,放电电压可以提高一些,因提高放电电压的幅度是有限的。
所以,一般只在10千伏设备上采用。
10千伏以上只能起限制人体活动范围的作用,电气上仍然依靠的是空气间隙。
二、保护间隙
如果带电作业时,人身对带电部分的距离不能满足安全距离的要求,可以在导线与大地之间并联一个放电间隙,它可以把沿着作业线路(或系统)传来的操作过电压,暂时限制到某一个预定水平上,这种放电间隙可以弥补安全距离的不足,称之谓保护间隙。
保护间隙使用在大电流直接接地系统,一般用在220千伏及以上的线路带电作业。
保护间隙安装点应距作业人员20米以上,并在作业相上挂接,操作方法及步骤如下:
(l)将保护间隙的各部分组装好,调好间隙。
(2)把绝缘绳、滑车挂在带电的导线上。
(3)将保护间隙的下端引下良好的接地,然后把间隙拉上去,固定在导线上。
在220kV及以上电压等级的输电线路上带电作业时既要考虑人身安全.也必须考虑设备安全。
因此,保护间隙的整定值必须满足以下几点要求:
(1)在系统中出现危及人身安全的内过电压时,保护间隙能正确的动作,这样才能保证人身安全。
(2)保护间隙的使用不应过于增加线路的跳闸率。
(3)保护间隙在运行最高频电压下不允许误动作。
根据上述原则和试验数据,原水利电力部电网调度研究所对保护间隙距离整定值推荐如下:
220kV:
0.7~0.8m;
330kV:
1.0~1.lm。
使用保护间隙应注意的安全事项如下:
(1)使用保护间隙应与调度联系;得到调度同意后,方可安装使用。
(2)保护间隙的保护范围(按波头为250μs的操作波、放电电压偏差按3%计算)可达2.2公里,故作业时只须在作业点附近悬挂一组保护间隙即可,不必逐级悬挂。
(3)悬挂间隙前应可靠接地。
接地线截面积应能满足短路电流的要求且不得小于25平方毫米。
(4)保护间隙的挂勾应与导线接触牢固,下端要良好接地,接地电阻不大于10欧。
(5)保护间隙应采用活动可调试。
即在悬挂前时,间隙放在最大位置、当作业人员即将进入绝缘子串时,才将间隙放到整定的距离;作业人员退出绝缘子串后,先将间隙拉大才能拆除间隙。
(6)悬挂和拆除保护间隙时,严防间隙击穿造成接地短路或起弧引起相间短路。
所以保护间隙的活动范围应有定位限制装置,保护电极间的标准距离。
(7)悬挂和拆除保护间隙的人员两脚应尽可并拢站立,或穿屏蔽服,或穿绝缘鞋,以防不慎接地时跨步电压危及人身安全。
第七节静电感应的防护
一、带电作业中的静电感应
输电线路流过电流时,周围产生电场,使在电场中的导体电荷重新分布,这种现象叫“静电感应”。
我们在进行输电线路带电作业时,对人身有下列感应现象:
1.对地为绝缘,作业人员穿胶鞋在铁塔上工作时,在进入电场后,由于静电感应使人体带电,当手触铁塔的瞬间,就会出现麻电。
2.在电场中,由于静电感应,绝缘的金属物体带电,当与人体接触的瞬间应会产生放电。
例如,当杆塔上作业人员接拿用绝缘绳上吊的金具瞬间产生麻电。
二、静电感应对作业人员的影响
根据模拟试验和实际杆塔上测量表明,作业人员在不穿屏蔽服的情况下;在110千伏线路上的感应电压最高可达1000伏以上;在220千伏线路上最高可达2000伏左右;在500千伏线路上最高可达10000伏左右。
在输电线路杆塔上静电感应最大的地方是在铁塔横担端部。
人体触及500千伏线路杯塔端部,可产生感应电流490微安。
因为小于人体安全电流(工频)1毫安,所以尚无危险。
但是,为防止静电感应冲击而造成高空作业人员突然麻电.可能发生高空跌落事故,因此,仍需引起往意。
三、静电感应的防护措施
1.在500千伏线路杆塔上作业应穿导电鞋屏蔽服,离导线10米以内作业必须穿屏蔽服和导电鞋。
在两条以上平行运行的500千伏线路上即使在一条停电的线路上工作.也应穿屏蔽服和导电鞋,至少要穿导电鞋。
2.作业人员在220千伏杆塔上或构架上进行地电位作业时,要穿导电鞋。
3.断开或接通空载线路时,应将有绝缘柄的地线先行接地。
接地程序是,先将接地线的一端与杆塔相连,然后手持绝缘柄将接地线另一端与架空线装通。
拆除程序相反。
4.在强电场下,塔上电工接触传递绳上较长的金属物之前,应先接地。
第八节有关其它安全问题的阐述
一、带电爆压问题
在带电爆压的过程中,由于高电压电场的特殊情况,在安全上曾出现过一些问题,如雷管自爆、炸药自燃、爆炸时空气绝缘降低引起放电等。
1.雷管自爆及预防
所用雷管自爆,就是电雷管在未给电流、火雷管未经导火索点燃就自行爆炸的现象。
不管是电雷管、火雷管,它们的起爆都是热作用的结果。
在带电爆炸压接时,雷管获得电能的途径有两种:
一是“对地泄漏电流”,二是“对地电容电流”。
当其泄漏电流达到一定数值和必要的作用时间时,电能转为热能而引起雷管爆炸。
带电爆破压接时不得使用电雷管,应使用工业8号纸雷管。
使用火雷管在带电设备上进行爆炸压接时;将引爆系统用钢丝全部短路或用锡箔纸屏蔽.是防止自爆一种简易可行的办法。
2.降低空气绝缘的原因及预防措施
炸药在爆炸的过程中,由于高温高压作用,使周围空气产生电离层。
降低了空气的绝缘,这是所有炸药爆炸时的必然结果。
爆炸时,爆炸点对地及相间的安全距离应满足表4-7的规定。
表4-7爆炸点对地及相间的安全距离
电压等级(kV)
63(66)及以下
L10
220
330
500
距离(m)
2.0
2.5
3.0
3.5
5
如不能满足表4-7的规定,可在药包外包食盐或聚胺脂泡沫塑料,以减小由爆炸时造成的空气绝缘的降低。
其方法是:
采用聚胺脂泡沫塑料。
聚胺脂泡沫塑料是良好绝缘体,包在药包外面能起到缓冲爆炸冲击波的作用。
试验证明,只要在药包外包上250克重的泡沫塑料,就可以有效地提高爆炸气团的绝缘水平。
3.采用食盐消焰的具体要求
(1)用量
食盐用量以药包的重量为基准:
220千伏电压每克炸药用6克食盐;110千伏电压每克炸药用5克食盐;35千伏电压每克炸药用3.5克食盐。
。
(2)方法
以稍大于药包的外围尺寸,剪裁好塑料袋,然后铺在地上,将称好的食盐放在塑料袋或纸袋上摊平,再包在药包上用黑胶布缠绕牢固。
这里指的是,雷管一定要靠药包安好,不要固定在食盐包上,以免造成拒爆。
二、水冲洗问题
输电线路或变电所在运行维护工作中最重要的任务之一是防止绝缘子污闪。
清扫是防止绝缘子污闪的一种有效办法,带电水冲洗又是清扫工作中最有效的一种手段。
目前我国的带电水冲洗按用水量的多少,分为小水冲、中水冲、大水冲三种方式。
由于用水量的多少直接与水枪喷口直径有关,为了方便,通常都以喷嘴口直径来区分冲洗方式,如表4-8所示。
带电水冲洗的安全技术要求如下:
表4-8水冲洗方式分类
水冲洗方式
喷口直径(mm)
喷口水压(MPa)
适用范围
小水冲
≤φ3
0.3~0.5
交通不便,取水困难地区线路
中水冲
φ4~8
0.4~1.0
取水较易的线路
大水冲
φ9~12
0.5~1.2
交通方便,水源充足的地区
1.带电水冲洗作业前应掌握绝缘子的脏污情况,当盐密值大于表4-9临界盐密值的规定,一般不宜进行水冲洗,否则应提高水电阻来补救。
表4-9带电水冲洗临界盐密值(仅适用于220千伏以下)
爬电比距2)
(mm/kV)
发电厂及变电所支柱绝缘子
14.8~16(普通型)
20~31(防污型)
水电阻率
(Ω·cm)
1500
3000
10000
5000及以上
1500
3000
10000
5000及以上
临界盐密值
(mg/cm2)
0.02
0.04
0.08
0.12
0.08
0.12
0.16
0.2
爬电比距2)
(mm/kV)
线路悬式绝缘子
14.8~16(普通型)
20~31(防污型)
水电阻率
(Ω·cm)
1500
3000
10000
5000及以上
1500
3000
10000
5000及以上
临界盐密值
(mg/cm2)
0.05
0.07
0.12
0.15
0.12
0.15
0.2
0.22
注:
1)330kV及500kV等级的盐密值尚不成熟,暂不列入。
2)爬电比距指电力设备外绝缘的爬电距离与设备最高工作电压之比。
2.带电水冲洗的水电阻一般不低于1500Ω·cm。
每次冲洗前,都应用合格的水阻表测量水电阻率,应从水枪出口处取水样进行测量。
如用水车等容器盛水,每车水及容器的水都应测量水电阻率。
3.以水柱为主绝缘的大、中、小型水冲,其水枪喷嘴与带电体之间的水柱长度不得小于表4-10的规定。
大、中、小型水枪喷嘴均应可靠接地。
4.由水柱、绝缘杆、引水管(指有效绝缘部分)组成的小水冲工具,其组合绝缘应满足如下要求:
(1)在工作状态下应能耐受表4-11规定的试验电压。
表4-10喷嘴与带电体之间的水柱长度
喷嘴直径
3及以下
4~8
9~12
13~18
电压等级
(kV)
63(66)及以下
0.8
2
4
6
110
1.2
3
5
7
220
1.8
4
6
8
表4-11绝缘工具的试验项目及标准
额定电压
(kV)
试验长度(m)
1min工频耐压
(kV)
5min工频耐压
(kV)
15次操作冲击耐压(kV)
出厂及型式试验
预防性试验
出厂及型式
试验
预防性试验
出厂及型式
试验
预防性试验
10
0.4
100
45
-
-
-
-
35
0.6
150
95
-
-
-
-
63(66)
0.7
175
175
-
-
-
-
110
1.0
250
220
-
-
-
-
220
1.8
450
440
-
-
-
-
330
2.8
-
-
420
380
900
800
500
3.7
-
-
640
580
1175
1050
(2)在最大工频过电压下流经操作人员人体的电流应不超过lmA,试验时间不小于5min。
还应增加工频泄漏试验,试验电压见表4-12。
表4-12组合绝缘的水冲系工具工频泄漏试验电压值
额定电压(kV)
10
35
110
220
试验电压(kV)
15
46
110
200
5.带电水冲洗顺序
(1)对垂直安装的绝缘子串,由下向上逐片逐层冲洗干净。
(2)对水平组装的绝缘子串.由带电侧向接地端逐片冲洗干净。
(3)在风力4级以下时,先冲下风侧,后冲上风侧。
6.冲洗时的天气条件,带电水冲洗应在良好天气时进行。
风力大于4级,气温低于零下3度,雨天及雾天不宜水冲洗。
7.冲洗前应对绝缘子进行检测,有低零值绝缘子、绝缘子及瓷质有裂纹时一般不宜清洗。
对双层针式绝缘子,发现有一层不合格不得进行冲洗。
三、泄漏电流问题
带电作业遇到的泄漏电流,主要指绝缘工具(包括操作杆和承力工具)表面流过的电流。
泄漏电流大致主要出现在以下几种情况:
(1)雨天作业时;
(2)晴天作业而空气中湿度较大时;
(3)绝缘工具材质差,表面加工粗糙,且保管不当,使其受潮;
(4)水冲洗时。
试验证明,泄漏电流的大小随空气相对湿度和绝对湿度的增加而增大,同时,与绝缘工具表面状态有关。
当绝缘工具表面电阻下降,泄漏电流达到一定数值时,使在绝缘工具表面出现起始电晕放电,最后导致闪络击穿,造成事故。
既使泄漏电流未达到起始电晕放电数值而增大到一定数值时,也会使操作人员有麻电感觉,这对安全也是不利的。
防止泄漏电流的主要措施有:
(l)选择电气性能优良的材质作绝缘工具材料,避免选用吸水性大的材料;
(2)加强保管,严防绝缘工具受潮;
(3)必须按不同电压等级选用规程规定的相应有效绝缘长度;
(4)水冲洗和雨天作业时工具应采用合格的专用工具。
(5)用灵敏度高的绝缘报警器,并联在绝缘工具尾端,与大地相连,当泄漏电流达到整定值时发出警报,作业人员即停止工作,从而保证了安全。
其安全措施如下:
(1)发现绝缘工具受潮或表面损伤,脏污时.应及时处理并经试验合格后方可使用。
(2)使用工具前.应仔细检查其是否损坏、变形、失灵。
并使用2500V绝缘摇表或绝缘检测仪进行分段绝缘检测(电极宽2cm,极间宽2cm),阻值不低于700MΩ。
(3)操作绝缘工具时应戴清洁、干燥的手套,并应防止绝缘工具在使用中脏污和受潮。
思考与练习
1.对线路带电作业人员的技术要求有哪些?
对带电作业的气象要求有哪些?
3.带电作业人员与带电体的安全距离和工具的有效长度是怎样规定的?
4.带电更换绝缘子或在绝缘子串上作业时,良好绝缘子最少片数是怎样规定的?
5.在哪
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- 带电 教材