带电作业工作原理.docx

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1、一、地电位作业工作原理地电位作业的位置示意图及等效电路如图1-2所示。作业人员位于地面或杆塔上，人体电位与大地(杆塔)保持同一电位。此时通过人体的电流有两条回路：Is带电体T绝缘操作杆(或其他工具)T人体一大地，构成电阻回路；2、带电体一空气间隙T人体一大地,构成电容电流回路。这两个回路电流都经过人体流入大地(杆塔)。严格地说，不仅在工作相导线与人体之间存在电容电流，另两相导线与人体之间也存在电容电流。但电容电流与空气间隙的大小有关，距离越远，电容电流越小，所以在分析中可以忽略另两相导线的作用，或者把电容电流作为一个等效的参数来考虑。图1-2地电位作业的位置示意图及等效电路 (a)示意图；(b

2、)等效电路图；(C)简化电路图由于人体电阻远小于绝缘工具的电阻，即RrR,人体电阻Rr也远远小于人体与导线之间的容抗，即RrXCo因此在分析流入人体的电流时，人体电阻可忽略不计。图1-2(b)电路可简化为图1-2(C)电路。设1为流过绝缘杆的泄漏电流，为电容电流，那么流过人体总电流是上述两个电流分量的矢量和，即I=r+r其中I/=UPHR=UPHXC带电作业所用的环氧树脂类绝缘材料的电阻率很高，如3640型绝缘管材的体积电阻率在常态下均大于1012Qcm,制作成的工具，其绝缘电阻均在I(HO1012。以上。对于IOkV配电线路，泄露电流1为I/=5.771070.5(A)也就是说，泄露电流仅为

3、微安级。间接作业时，当人体与带电体保持安全距离时，人与带电体之间的电容约为2.2l0-124.4l0-12F,其容抗为XC=1/(C)=1/(2fC)0.721091.44109()则电容电流为=5.77l03/(1.44109)4(A)即间接作业时，人体电容电流也是微安级。故I+I的矢量和也是微安级，远远小于人体电流的感知值ImA。以上分析计算说明，在应用地电位作业方式时，只要人体与带电体保持足够的安全距离，且采用绝缘性能良好的工具进行作业，通过工具的泄露电流和电容电流都非常小(微安级)，这样小的电流对人体毫无影响。因此，足以保证作业人员的安全。但是必须指出的是，绝缘工具的性能直接关系到作业

4、人员的安全，如果绝缘工具表面脏污，或者内外表面受潮，泄露电流将急剧增加。当增加到人体的感知电流以上时，就会出现麻电甚至触电事故。因此在使用时应保持工具表面干燥清洁，并注意妥当保管防止受潮。二、中间电位工作原理中间电位作业的位置示意图及等效电路如图1-3所示。当作业人员站在绝缘梯上或绝缘平台上，用绝缘杆进行的作业即属中间电位作业，此时人体电位是低于导电体电位、高于地电位的某一悬浮的中间电位。采用中间电位法作业时，人体与导线之间构成一个电容Cl,人体与地（杆塔）之间构成另一个电容C2,绝缘杆的电阻为RL绝缘平台的绝缘电阻为R2o(a)(b)图1-3中间电位作业的位置示意图及等效电路（u）示意图；（

5、b）等效电路图作业人员通过两部分绝缘体分别与接地体和带电体隔开，这两部分绝缘体共同起着限制流经人体电流的作用，同时组合空气间隙防止带电体通过人体对接地体发生放电。组合间隙由两段空气间隙组成。一般来说，只要绝缘操作工具和绝缘平台的绝缘水平满足规定，由C1和C2组成的绝缘体即可将泄露电流限制到微安级水平。只要两段空气间隙达到规定的作业间隙，由Cl和C2组成的电容回路也可将通过人体的电容电流限制到微安级水平。需要指出的是，在采用中间电位法作业时，带电体对地电压由组合间隙共同承受，人体电位是一悬浮电位，与带电体和接地体是有电位差的，在作业过程中：(1)地面作业人员是不允许直接用手向中间电位作业人员传递

6、物品的。这是因为：若直接接触或传递金属工具，由于二者之间的电位差，将可能出现静电电击现象；若地面作业人员直接接触中间电位人员，相当于短接了绝缘平台，是绝缘平台的电阻R2和人与地之间的电容C2趋于零，不仅可能使泄露电流急剧增大，而且因组合间隙变为单间隙，有可能发生空气间隙击穿，导致作业人员电击伤亡。(2)当系统电压较高时，空间场强较高，中间电位作业人员应穿屏蔽服，避免因场强过大引起人的不适感。但在配电线路带电作业中，由于空间场强低，且配电系统电力设备密集，空间作业间隙小，作业人员不允许穿屏蔽服，而应穿绝缘服进行作业。(3)绝缘平台和绝缘杆应定期检验，保持良好的绝缘性能，其有效绝缘长度应满足相应电

7、压等级规定的要求，其组合间隙一般应比相应电压等级的单间隙大20%左右。三、等电位作业的原理由电造成人体有麻电感甚至死亡的原因，不在于人体所处电位的高低,而取决于流经人体的电流的大小。根据欧姆定律，当人体不同时接触有电位差的物体时，人体中就没有电流通过。从理论上讲，与带电体等电位的作业人员全身是同一电位，流经人体的电流为零，所以等电位作业是安全的。当人体与带电体等电位后，假如两手（或两足）同时接触带点导线,且两手间的距离为LOm,那么作用在人体上的电位差即该段导线上的电压降。假如导线为LGJ-150型，该段电阻为0.00021Q,当负荷电流为200A时,那么该电位差为0.042V,设人体电阻为1

8、000,那么通过人体的电流为42A,远小于人的感知电流100OA,人体无任何不适感。如果作业人员是穿屏蔽服作业，因屏蔽服有旁路电流的作用，那么，流过人体的电流将更小。在等电位作业中，最重要的是进入或脱离等电位过程中的安全防护。我们知道，在带点导线周围的空间中存在着电场，一般来说，距带点导线的距离越近，空间场强越高。当把一个导电体置于电场之中时,在靠近高压带电体的一面将感应出与带电体极性相反的电荷，当作业人员沿绝缘体进入带电体时，由于绝缘体本身的绝缘电阻足够大，通过人体的泄露电流将很小，但随着人与带电体的逐步靠近，感应作用越来越强烈，人体与导线之间的局部电场越来越高。当人体与带电体之间距离减小到

9、场强足以使空气发生游离时，带电体与人体之间将发生放电。当人手接近带电导线时，就会看见电弧发生并产生啪啪的放电声，这是正负电荷中和过程中电能转化成声、光、热能的缘故。当人体完全接触带电体后，中和过程完成，人体与带电体达到同一电位,在实现等电位的过程中，将发生较大的暂态电容放电电流，其等值电路见图l-4o图1-4中，UC为人体与带电体之间的电位差，这一电位差作用在人体与带电体所形成的电容C上，在等电位的过渡过程中，形成一个放电回路，放电瞬间相当于开关S接通瞬间，此时限制电流的只有人体电阻Rr,冲击电流初始值ICh可由欧姆定律求得，即Ich=UCRrs图14等电位过程的等值电路（a）进入等电位过程的

10、电路图；（b）实现等电位后的电路图对于IlOkV或更高等级的输电线路，冲击电流初始值一般约为十几至数十安培。由此可见，冲击电流的初始值较大，因此作业人员必须身穿全套屏蔽服，通过导电手套或等电位转移线（棒）去接触导线。如果直接徒手接触导线，则会对人体产生强烈的刺激，有可能导致电气烧伤或引发二次事故。当然，由于冲击电流是一种脉冲放电电流,持续时间短，衰减快，通过屏蔽服可起到良好的旁路效果，使直接流入人体的冲击电流非常小，而且屏蔽服的持续通流容量较大，暂态冲击电流也不会对屏蔽服造成任何损坏。一般来说，采用导电手套接触带电导线，由于身穿屏蔽服的人体相距带电导线较近，相当于电容器的两个极板较近，感应电荷

11、增多，因此其冲击电流也较大。如果作业人员用电位转移线（棒）塔接，人体可以对导线保持较大的距离，使感应电荷减小，中间电流也减小，从而避免等电位瞬间冲击电流对人体的影响。在作业人员脱离高电位时，即人与带电体分开并有一空气间隙时，相当于出现了电容器的两个极板，静电感应现象同时出现，电容器复被充电。当这一间隙小到使场强高到足以使空气发生游离时，带电体与人体之间又将发生放电，就会出现电弧并发出啪啪的放电声。所以每次移动作业位置时，若人体没有与带电体保持同电位的话，都要出现充电和放电的过程。当等电位作业人员靠近导线时，如果动作迟缓并与导线保持在空气间隙易被击穿的临界距离，那么空气绝缘时而击穿,时而恢复，就

12、会发生电容C与系统之间的能量反复交换，这些能量部分转化为热能，有可能使导电手套的部分金属丝烧断，因此，进入等电位和脱离等电位都应动作迅速。等电位过渡的时间时非常短的，当人手与导线握紧之后，大约经过零点几微秒，冲击电流就衰减到最大值的1%以下，等电位进入稳态阶段。当人体与带电体等电位后，就好像鸟儿停落在单根导线上一样。即使人体有亮点与该导电体接触，由于两点之间的电压降很小，流过人体的电流是微安级的水平，人体无任何不适感。从以上作业原理的分析来看，等电位作业是安全的，但在等电位的过程中，应注意以下几点：(1)作业人员借助某一绝缘工具(硬梯、软梯、吊篮、吊杆等)进入高电位时，该绝缘工具应性能良好且保

13、持与相应电压等级相适应的有效绝缘长度，使通过人体的泄露电流控制在微安级的水平。(2)其组合间隙的长度必须满足相关规程及标准的规定，使放电概率控制在10-5以下。(3)在进入或脱离等电位时，要防止暂态冲击电流对人体的影响。因此，在等电位作业中，作业人员必须穿戴全套屏蔽用具，实施安全防护。R,人体电阻Rr也远远小于人体与导线之间的容抗，即RrXCo因此在分析流入人体的电流时，人体电阻可忽略不计。图1-2(b)电路可简化为图1-2(c)电路。设1为流过绝缘杆的泄漏电流，1为电容电流，那么流过人体总电流是上述两个电流分量的矢量和，即I=r+r,其中=uphr=uphxc带电作业所用的环氧树脂类绝缘材料

14、的电阻率很高，如3640型绝缘管材的体积电阻率在常态下均大于IOI2Qcm,制作成的工具,其绝缘电阻均在1010-1012以上。对于IOkV配电线路,泄露电流1为=5.771070.5(A)也就是说，泄露电流仅为微安级。间接作业时，当人体与带电体保持安全距离时，人与带电体之间的电容约为2.210-124.410-12F,其容抗为XC=1/(C)=1/(2fC)0.72109l.44109()则电容电流为I=5.77l03/(1.44109)4(A)即间接作业时，人体电容电流也是微安级。故I+I的矢量和也是微安级，远远小于人体电流的感知值ImA。以上分析计算说明，在应用地电位作业方式时，只要人体

15、与带电体保持足够的安全距离，且采用绝缘性能良好的工具进行作业，通过工具的泄露电流和电容电流都非常小(微安级)，这样小的电流对人体毫无影响。因此，足以保证作业人员的安全。但是必须指出的是，绝缘工具的性能直接关系到作业人员的安全，如果绝缘工具表面脏污，或者内外表面受潮，泄露电流将急剧增加。当增加到人体的感知电流以上时，就会出现麻电甚至触电事故。因此在使用时应保持工具表面干燥清洁，并注意妥当保管防止受潮。二、中间电位工作原理中间电位作业的位置示意图及等效电路如图1-3所示。当作业人员站在绝缘梯上或绝缘平台上，用绝缘杆进行的作业即属中间电位作业，此时人体电位是低于导电体电位、高于地电位的某一悬浮的中间

16、电位。采用中间电位法作业时，人体与导线之间构成一个电容Cl,人体与地(杆塔)之间构成另一个电容C2,绝缘杆的电阻为Rl,绝缘平台的绝缘电阻为R2o作业人员通过两部分绝缘体分别与接地体和带电体隔开，这两部分绝缘体共同起着限制流经人体电流的作用，同时组合空气间隙防止带电体通过人体对接地体发生放电。组合间隙由两段空气间隙组成。一般来说，只要绝缘操作工具和绝缘平台的绝缘水平满足规定，由Cl和C2组成的绝缘体即可将泄露电流限制到微安级水平。只要两段空气间隙达到规定的作业间隙，由Cl和C2组成的电容回路也可将通过人体的电容电流限制到微安级水平。需要指出的是，在采用中间电位法作业时,带电体对地电压由组合间隙共同承受，人体电位是一悬浮电位，与带电体和接地体是有电位差