输电与配电带电作业的研究与发展

Theresearchesandadvancesofliveworkingtechnologyontransmittinganddistributionlines

送配电带电作业的研究与发展介绍了近年来送配电带电作业在技术理论、工器具、标准制订、作业方式等方面的研究和发展，并对配电线路带电作业的安全防护及作业方式进行了分析。Ⅰ.国外带电作业的发展简况俄罗斯（原苏联）在上世纪30年代就开始进行输电线路的带电作业；在40年代等电位作业方法已得到应用并大规模推广；到了50年代带电作业技术已普及到全国大部分地区，绝大部分抢修工作采用带电作业。俄罗斯对于330kV～750kV输电线路的带电作业已发展了一套完整、合理的操作方法，并配有现代的装备及易于使用的工具。另外，还进行了1150kV的带电作业技术研究。法国自1960年以来就成立了带电作业技术委员会和带电作业试验研究所，由国家培训中心复杂进行带电作业的培训。运行维护工作的70%和超高压线路上80%的工作都是由带电作业方式完成的。美国是最早出现线路带电作业工具的国家，已发展了一套成熟、完整、合理的带电作业技术，并配有完善可靠、便于操作的带电作业工器具。德国从1971年开始采用带电作业，目前从配电线路到400kV送电线路都开展带电作业项目。在意大利和丹麦等国也都有专门的带电作业培训机构进行专门的带电作业培训。日本的带电作业及维护检修等工作已逐渐向全面实现机械化、自动化方向发展。而且为了提高供电可靠性日本现正积极开展完全不停电工作法，并为此开发了一系列工具设备。Ⅱ.国内带电作业的发展情况1.标准制定工作标准化工作是促进带电作业安全开展的重要保证，我国从1978年参加IEC/TC78的标准制定工作，从1980年开始制定我国的带电作业工具标准，至今已颁布了屏蔽服、绝缘绳、绝缘滑车、绝缘杆等40多个带电作业工器具标准，今后还将进一步加快标准的编制、修订工作，以指导工器具生产厂家的生产和检验。随着带电作业实践经验积累，技术理论研究也不断深入，一大批带电作业的研究论文发表在国内外和专业学术交流会议上，包括安全距离的研究、作业方式的研究、工器具的研究、新型绝缘材料的研究，涉及到带电作业的每一个领域。

2.带电作业理论研究随着1000kV、750kV交流输电线路、±800kV、±500kV直流输电线路、紧凑型输电线路、同塔多回线路的建设和发展，对带电作业理论和作业方法的研究也在不断深入，这将对带电作业的安全开展起到指导作用。3.带电作业工器具的质量监督带电作业工器具的质量直接关系到带电作业的安全，带电作业工器具应逐步实现系列化、标准化、定型化生产。带电作业工器具质检中心将进一步加强对工器具产品的质量监督和检测，不让质量不合格的产品流入电力系统。各带电作业单位应加强带电作业工具的保管，按规程要求配备合格的工具房，并对工具定期进行预防性试验。4.带电作业人员的培训和技术交流带电作业人员的技术素质与带电作业的安全性紧密相关，随着带电作业的发展及新老人员的替换，带电作业的培训工作应进一步得到重视和加强。目前国内已相继建成了不同电压等级的模拟线路，可进行多种电压等级的带电作业培训。

将通过举办多种形式的学习班、培训班、研讨班、操作表演会。开展带电作业的技术交流，学习国内外先进的带电作业技术，不断提高带电作业人员的理论和实际操作水平。另外，针对带电作业中需要进一步深入研究和探讨的问题，近年来，分别在以下几方面开展了试验研究工作。

1、带电作业安全距离在确定带电作业安全距离时，过去基本上不考虑系统、设备和线路长短，一律按系统可能出现的最大过电压来确定。这对部分小塔窗线路、紧凑型线路、升压改造线路的带电作业带来了限制和困难。实际上，当线路长度不一样，系统结构不一样，设备不一样，作业工况不一样时，不同线路的操作过电压会有较大差别。因此，在计算带电作业的安全距离和危险率时，应根据系统的实际过电压倍数来计算分析。

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，最小电气距离是指在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。一般来说，作业间隙的形状对放电电压有明显的影响。

间隙结构的不同直接影响到进入高电位的作业方式，试验结果表明：在同样的间隙距离下，处于等电位的模拟人对侧边构架的放电电压要高于对顶部构架的放电电压。这是因为当模拟人成站姿或坐姿位于模拟导线上时，对塔窗顶部构架形成明显的棒—板电极。因此，为提高带电作业的安全性，在选择进入等电位的路径时，作业人员应从塔窗侧面水平进入，而不应从塔窗顶部垂直进入。2、带电作业用保护间隙

为避免因带电作业而额外增大塔头尺寸，美国、加拿大、巴西、俄国等国均开展了加装保护间隙来进行带电作业。加装保护间隙后，不仅使紧凑型线路的带电作业实现可行，保证了作业人员的安全，而且由于带电作业间隙不再成为控制因素，有效地减小了杆塔的塔头尺寸。

加装保护间隙后，可提高带电作业的安全性。特别是对于紧凑型线路、升压改造线路和小塔窗线路，由于其相间及相对地距离偏小，按常规作业方式将无法满足标准和规程中规定的最小安全距离和组合间隙。在带电作业过程中，当系统过电压超过作业间隙的放电电压时，就可能发生间隙放电而危及作业人员的安全，如果在带电作业工作点加装保护间隙，且设定保护间隙的放电电压低于作业间隙的放电电压，则在过电压作用下，保护间隙将先期放电，从而限制了过电压的幅值，起到保护作业人员安全的作用。另外，当作业人员沿绝缘子串进入等电位或进行更换绝缘子作业时，如果串中存有不良绝缘子，一旦线路上出现过电压，将可能沿串放电而危及作业人员的安全。由于保护间隙在绝缘配合上限制了过电压的幅值，相当于排除了沿串放电的不确定性，因此，加装保护间隙后不仅使作业间隙偏小的杆塔间隙的带电作业满足安全要求，即使对于作业间隙较大的杆塔，也可以起到进一步提高作业安全性的作用。保护间隙的设计原则为：

（1）保护间隙的放电电压应具有稳定性、重复性。（2）保护间隙的放电电压应不受导线布置、绝缘子类型、杆塔塔型、极性效应等的影响。（3）保护间隙应可调节，在安装或拆卸时应增大间隙以保护装卸人员安全，安装就位后可减小间隙到设定值。

（4）保护间隙应轻巧，便于拆卸、安装、运输，适于野外和塔上作业，便于作业人员操作。（5）保护间隙应具有良好的动热稳定性，不因放电而损坏导线、绝缘子及铁塔构件。间隙距离的设定原则（1）为确保作业人员的安全，保护间隙的上限放电电压应低于作业间隙的下限放电电压，即在任何工况下，在过电压出现时都应是保护间隙100%先行放电。（2）保护间隙在最高工作电压（工频）下不动作。（3）保护间隙的可调电极应有定位限制装置以保证电极间的标准距离，其间隙距离的整定值应根据实际布置下的试验值确定。对于500kV紧凑型线路、小塔窗线路或其它不能满足《安规》中规定的最小安全距离（3.6m）和最小组合间隙（4.0m）的线路，在进行带电检修和维护作业时可加装保护间隙。根据计算，保护间隙的保护范围可达1.7km，而500kV线路的代表档距为500m，绝大部分档距在1000m以下，因此作业时只需在作业点的相邻杆塔的工作相上悬挂保护间隙即可。下面是保护间隙的试验及现场操作照片。3、750kV线路带电作业

对于750kV及以上电压等级输电线路的带电作业，国外对安全间距、作业方式、作业工具、安全防护用具及措施等进行了试验研究，但这些研究结果并不能简单地搬用于我国。一是环境条件不一样；二是线路结构不一样；三是作业方式及作业工具也不一样。因此，需结合我国的作业方式及工具特点进行研究。

我国对500kV及以下电压等级输电线路的带电作业已具有较为成熟的经验，但对750kV线路的带电作业尚未进行过研究。为了使750kV线路投运后能顺利地进行带电作业，有必要在设计和建设之初就对作业间距、作业方式等进行系统研究，并制定出相应的作业规程，以保证作业人员和运行设备的安全。另外，考虑到750kV线路空间场强高，作业人员的体表场强也会相应增高，为了确保带电作业的安全开展，还需要对等电位作业人员的体表场强进行测量，并研究相应的安全防护用具及防护措施。

在带电作业安全距离与组合间隙的研究中，主要采用试验研究与计算相结合的方法，根据初步设计中拟采用的塔型及绝缘子串、导线布置形式制成1:1模拟塔头，结合实际带电作业中可能出现的各种工况，分别模拟作业人员在不同工况下的作业位置并进行放电特性试验，求取在不同过电压水平下的带电作业最小安全距离。

在带电作业人员的安全防护研究中，分析了强电场对人体可能产生的影响，对屏蔽服进行了衣料试验和成品性能试验，并模拟等电位作业工况，对模拟人屏蔽服内、外体表场强和流径人体的电流进行了测量。另外，还进行了操作冲击电压下的生物放电试验，分析了有无暴露部位的屏蔽防护效果。结合作业人员在地电位作业、等电位作业、检修作业等不同工况，提出了相应的防护措施及安全注意事项。中相最小安全距离（等电位）试验现场照片中相最小安全距离（地电位）现场照片边相最小组合间隙试验现场照片中相最小组合间隙试验现场照片耐张串最小组合间隙试验现场照片5、配电线路带电作业

在配电线路的带电作业中，采用的作业方法主要有绝缘杆作业法和绝缘手套作业法。绝缘杆作业法也可称为间接作业法，绝缘手套作业法也可称为直接作业法。以上两种作业法中，均需对作业人员触及范围内的带电体和接地体进行绝缘遮蔽。在作业范围窄小，电气设备密集处，为保证作业人员对相邻带电体和接地体的有效隔离，在适当位置还应装设绝缘隔板等限制作业者的活动范围。在配电线路的带电作业中，不允许作业人员穿戴屏蔽服和导电手套。采用等电位方式进行作业，绝缘手套法也不应混淆为等电位作业法。无论是采用绝缘杆作业法还是采用绝缘手套作业法，由于作业人员是穿戴绝缘用具对人体进行安全防护和隔离，此时人体电位既不是地电位，也不是等电位，而是一悬浮电位。如按人体电位来划分，应属中间电位作业法。

在配电线路的带电作业中，为确保作业人员及设备的安全，应有主绝缘工具和辅助绝缘用具组成多重安全防护，用通俗的话说，就是越绝缘越好。应通过多层后备防护措施形成一个安全岛及绿色通道，坚持安全第一，效率第二，杜绝作业人员伤亡事故的发生。各地电力部分广泛采用绝缘斗臂车进行配电线路的带电作业，它具有升空便利，机动性强，作业范围大，机械强度高，电气绝缘性能高等优点。在采用绝缘斗臂车作业时，既可采用绝缘杆作业法，也可采用绝缘手套作业法。对带电部件设置绝缘遮蔽用具时，按照从近到远的原则，从离身体最近的带电体依次设置，如上下多回分布的带电导线设置遮蔽用具时，应按照从下到上的原则，从下层导线开始依次向上层设置。对绝缘子和导线的设置次序是按照从带电体到接地体的原则，先放导线遮蔽罩，再放绝缘子遮蔽罩，绝缘子遮蔽罩与导线遮蔽罩的接合处应有大于15cm的重合部分。如遮蔽罩有脱落的可能时，应采用绝缘夹或绝缘绳绑扎固定，以防脱落。作业位置周围如有接地拉线和低压线等设施，亦应使用绝缘档挡板、高压绝缘毯、遮蔽罩等对周边物体进行绝缘隔离。拆除遮蔽用具时，应从带电体下方（绝缘杆作业法）或者侧方（绝缘手套作业法）拆除绝缘遮蔽用具、拆除顺序是：从离作业人员最远的开始依次向近处拆除，如是拆除上下多回路的绝缘遮蔽用具，应按照从上到下的原则，从上层开始依次向下顺序拆除，对于导线和绝缘子遮蔽罩，应按照先接地体后带电体的原则，先拆绝缘子遮蔽罩再拆导线遮蔽罩。在拆除绝缘遮蔽用具时应注意不使被遮蔽体受到显著振动，要尽可能轻地拆除。绝缘遮蔽工具和人身安全防护用具在配电带电作业中起到十分重要的保护作用。在IEC标准中，规定2级绝缘防护用具的最高使用电压为17kV，结合我国电力系统的电压等级及中性点接地方式，并考虑适当的安全裕度，规定了2级防护用具的最高使用电压为10kV。带电作业用工具库房库房的技术条件主要包括湿度、温度要求。设施主要指实现以上条件应具备的装置和设备。在标准中具体规定了库房内相对湿度应不大于60%，为实现这一点，可以在库房内配备除湿设施、烘干加热器设施、通风设施等。在库房的温度要求方面，考虑到不同工具和用具，由于材质不同，对长期存放温度亦有不同的要求。一般来说应分区存放，具体有以下区别：（1）对卡具、紧线器、金属滑轮等金属类工具，在存放温度上不做具体要求；（2）对采用硬质绝缘材料（如：绝缘杆、绝缘棒、绝缘板等）、软质绝缘材料（如：绝缘绳、绝缘带等）为主绝缘材料做成的操作工具、承力工具、安全工具、检测工具等，存放区的温度应控制在5℃～40℃范围内；（3）对采用屏蔽材料制成的屏蔽服装、导电手套、导电袜、导电鞋等，存放区的温度应控制在5℃～40℃范围内；（4）对于用橡胶材料、绝缘薄膜等为主绝缘材料制成的绝缘用具，尤其是配电带电作业用绝缘防护用具、绝缘遮蔽用具，根据国际电工委员会TC78技术委员会的规定，该类工具和用具的存放区的温度应控制在10℃～21℃范围内，主要是避免材料的老化，保证该类工具和用具保持良好的使用性能。由于这类工具和用具存放温度条件比较高，因此，应考虑采用专用区域存放。

带电作业用绝缘工具带电作业用绝缘工具应具有良好的电气绝缘性能、高机械强度，同时还应具有吸湿性低、耐老化等优点。为了现场作业的方便，绝缘工具还应重量轻、操作方便、不易损坏。目前带电作业用绝缘工具大致可分为硬质绝缘工具和软质绝缘工具两大类。硬质绝缘工具主要指以绝缘管、棒、板为主绝缘材料制成的工具，软质绝缘工具主要指以绝缘绳为主绝缘材料制成的工具。绝缘材质的性能直接影响和决定着工具的电气和机械性能。(1).绝缘杆绝缘杆在各种不同状态下发生闪络的机理及过程有所不同，主要有干燥、清洁状态下的干闪，淋雨状态下的雨闪，污秽状态下的污闪等。（a）干闪络电压绝缘杆的干闪络电压主要取决于干闪距离，即电极间沿空气的最短距离。干闪络电压和距离的关系，可以用极不均匀电场棒—板空气间隙的关系来估算。（b）淋雨间闪络电压当绝缘杆表面完全淋湿时，雨水形成连续的导电层，泄漏电流增加，使绝缘杆出现明显温升，闪络电压大大降低，随着加压时间的延长，泄漏电流急剧增大，并在邻近高压电极处，首先出现明显漏电痕迹，漏电痕迹成树枝状向下延伸，最后形成闪络。试验表明：操作杆表面的良好的憎水处理及外装硅橡胶伞裙能有效地提高淋雨闪络电压。（c）受潮状态及污秽状态下的闪络水分被吸收到玻璃钢内部或吸附到表面后，它能溶解离子杂质，且本身也能在其它杂质影响下中加强电离作用，因而增加了电离及损耗，并恶化表面放电特性，两端用金属连头封堵的操作杆及套筒式带电作业操作杆在吸附潮气后不易排出，在绝缘杆内表面易于出现导电痕迹，从而导致绝缘杆闪络，击穿直至炸裂另外，绝缘杆的老化有整体老化和部分老化两个方面。整体老化主要是指受潮、长时间的整体材质老化；部分老化主要是指绝缘杆顶端长期在强电场作用下，因局部滑闪、漏电、放电而引起了材质老化。当绝缘工具有累积污秽、漏电痕迹、表面气泡、摩擦过重、凹痕或刻痕较深，该工具则应退出使用。新样品或未被污染的清洁表面应测出最初的电流数据，并作下记录，以便与该样品以后的试验记录对比，应当注意试验期间介质电流值的变化，显示上升的数据则表示样品开始劣化。对于带电作业工具应进行定