韓 偉

（國(guó)網(wǎng)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(yè)能夠保持電力供應(yīng)不中斷，同時(shí)完成特定的電力操作任務(wù)，是提高供電穩(wěn)定性的重要技術(shù)方法，但該作業(yè)方式增加了操作人員的安全風(fēng)險(xiǎn)，須借助絕緣工具、安全距離來(lái)防范觸電事故。此外，在帶電作業(yè)多區(qū)域協(xié)作聯(lián)動(dòng)管理中，應(yīng)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(yè)安全距離控制概述

1.1 過(guò)電壓對(duì)帶電作業(yè)的影響分析

電力設(shè)備正常的工作電壓較為穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)明顯的波動(dòng)。受短路、雷擊等故障影響，配電線路及設(shè)備有可能產(chǎn)生過(guò)電壓，導(dǎo)致電壓在很短的時(shí)間內(nèi)突然升高。在帶電作業(yè)安全管理中，不僅要考慮工作電壓，還要滿足過(guò)電壓作用下的安全防護(hù)需求。

1.1.1 內(nèi)部過(guò)電壓影響分析

內(nèi)部過(guò)電壓由電力系統(tǒng)故障或開關(guān)操作引起，故障引起的過(guò)電壓通常發(fā)生在一瞬間，因此稱為短時(shí)過(guò)電壓，開關(guān)操作引起的過(guò)電壓稱為操作過(guò)電壓。內(nèi)部過(guò)電壓的幅值可達(dá)最高運(yùn)行相電壓的2.2～4倍。

1.1.2 雷電過(guò)電壓影響分析

雷電過(guò)電壓也稱為大氣過(guò)電壓，輸配電線路或設(shè)備遭受雷擊后，可產(chǎn)生明顯的感應(yīng)電壓。雷擊點(diǎn)處的電壓最高，隨著距離的延伸，其他部位的電壓會(huì)有所衰減，這一過(guò)程可通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)進(jìn)行計(jì)算：

式中，Ux為距離雷擊點(diǎn)X公里處的過(guò)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(shù)，其取值范圍通常在0.12×10-3～1.2×10-3。

1.2 帶電作業(yè)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(yè)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(jiàn)類型包括最小作業(yè)安全距離、最小對(duì)地安全距離等。與內(nèi)部過(guò)電壓相比，雷擊過(guò)電壓的幅值通常遠(yuǎn)大于前者。為保證安全性，禁止在雷電條件下實(shí)施帶電作業(yè)。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(tǒng)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(guò)高，可引起空氣擊穿，進(jìn)而產(chǎn)生放電效應(yīng)。在工程實(shí)踐中，使用50%空氣擊穿放電電壓反映空氣間隙耐受操作過(guò)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(dá)式進(jìn)行計(jì)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(zhǎng)度；Kg為空氣間隙的系數(shù)。

（2）絕緣配合設(shè)計(jì)要求。絕緣配合是一整套絕緣規(guī)定，用于保證輸配電系統(tǒng)的絕緣效果，在長(zhǎng)期的實(shí)踐中，已建立了絕緣配合的慣用法，其原理是設(shè)計(jì)合理的電氣設(shè)備絕緣最小擊穿電壓，使該電壓值大于系統(tǒng)最大過(guò)電壓，并且通過(guò)安全裕度控制最終的設(shè)計(jì)指標(biāo)。根據(jù)慣用法，絕緣配合的設(shè)計(jì)方法可表示如下：

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

（3）絕緣損壞的危險(xiǎn)率計(jì)算方法。在帶電作業(yè)中，絕緣有可能損壞失效，進(jìn)而危及作業(yè)人員的生命安全。假設(shè)空氣間隙被過(guò)電壓擊穿的概率滿足正態(tài)分布函數(shù)，則絕緣損壞的危險(xiǎn)率計(jì)算方法可表示為：

式中，Ro為絕緣損壞的危險(xiǎn)率；PO（U）為操作過(guò)電壓的概率密度分布函數(shù)；當(dāng)操作過(guò)電壓的幅值為U時(shí)，空氣間隙的概率分布函數(shù)記為Pd（U）。

（4）帶電作業(yè)的安全性評(píng)價(jià)方法。在正式作業(yè)之前，根據(jù)桿塔的形式，計(jì)算出帶電作業(yè)的危險(xiǎn)率，如果計(jì)算結(jié)果可達(dá)到10-5水平，則認(rèn)為滿足安全要求。在設(shè)置空氣保護(hù)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(fā)，應(yīng)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(hù)后的帶電作業(yè)危險(xiǎn)率。

1.2.3 安全距離控制

（1）帶電作業(yè)安全距離設(shè)置要求。安全距離包括最小安全距離、最小安全作業(yè)距離等，其含義也各有不同。在不同的電壓等級(jí)下，帶電作業(yè)的安全距離應(yīng)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(yè)安全距離表示作業(yè)人員為滿足安全防護(hù)要求，應(yīng)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(yè)安全距離示例

（2）安全距離修正方法。空氣的絕緣效果與空氣密度存在一定的關(guān)系，在低海拔地區(qū)，空氣密度較大，絕緣效果更強(qiáng)，隨著海拔的增加，空氣密度不斷下降，空氣絕緣間隙擊穿時(shí)的放電電壓也會(huì)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(yīng)對(duì)安全距離進(jìn)行修正。帶電作業(yè)中常使用絕緣工具控制安全距離，可根據(jù)海拔修正絕緣工具的長(zhǎng)度，方法如下：

式中，L為修正后絕緣工具的最小有效絕緣長(zhǎng)度，L0為修正前絕緣工具的有效絕緣長(zhǎng)度，H為帶電作業(yè)時(shí)的海拔。

2 配電線路帶電作業(yè)協(xié)作聯(lián)動(dòng)區(qū)域差異分析

配電線路帶電作業(yè)會(huì)影響所在地區(qū)不同區(qū)域的輸配電管理，協(xié)作聯(lián)動(dòng)機(jī)制可將這種不利影響控制在最低水平。以某省份的3個(gè)核心區(qū)域作為分析對(duì)象，闡述協(xié)作聯(lián)動(dòng)區(qū)域的差異及主控因素分析。

2.1 區(qū)域差異現(xiàn)狀分析

2.1.1 環(huán)境差異

（1）氣象條件差異分析。配電線路帶電作業(yè)應(yīng)在良好的天氣條件下進(jìn)行，避免雨雪、冰雹、雷電、大風(fēng)等不利因素。將該省3個(gè)核心區(qū)域編號(hào)為A、B、C，各區(qū)域的氣象條件存在較大差異。在氣象條件差異分析中，應(yīng)關(guān)注年平均氣溫、年平均風(fēng)速、冰雹天數(shù)、極端氣溫等因素，表2統(tǒng)計(jì)了3個(gè)區(qū)域的主要?dú)庀髼l件。

表2 協(xié)作聯(lián)動(dòng)區(qū)域氣象條件統(tǒng)計(jì)表

（2）海拔差異。A、B、C3個(gè)區(qū)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(duì)帶電作業(yè)安全距離控制可產(chǎn)生顯著影響。

2.1.2 配電網(wǎng)差異現(xiàn)狀分析

在區(qū)域配電網(wǎng)差異分析中，需對(duì)比電壓等級(jí)、線路總長(zhǎng)度、絕緣導(dǎo)線占比、主干導(dǎo)線截面積等差異，通過(guò)調(diào)研得到3個(gè)區(qū)域的配電網(wǎng)差異數(shù)據(jù)，見(jiàn)表3。

表3 區(qū)域配電網(wǎng)差異調(diào)查結(jié)果

2.2 影響不同區(qū)域帶電作業(yè)協(xié)作聯(lián)動(dòng)的主控因素分析

2.2.1 基于環(huán)境條件差異的主控因素

環(huán)境條件的差異主要包括氣象差異、海拔差異。由于帶電作業(yè)具有較高的安全風(fēng)險(xiǎn)，大風(fēng)、降雨、雷電、大霧等不利天氣下禁止開展帶電作業(yè)，僅在天氣良好時(shí)才能實(shí)施相關(guān)操作?？梢?jiàn)，氣象差異并非影響協(xié)作聯(lián)動(dòng)的主控因素。3個(gè)區(qū)域的海拔差異較大，變化范圍在700～1 300，其對(duì)安全距離和絕緣桿有效長(zhǎng)度的影響較為突出。經(jīng)過(guò)安全距離修正，3個(gè)區(qū)域的空氣絕緣最小安全距離和絕緣操作桿最小有效長(zhǎng)度見(jiàn)表4。對(duì)比可知，海拔是影響協(xié)作聯(lián)動(dòng)控制的主要環(huán)境差異因素。

表4 協(xié)作聯(lián)動(dòng)區(qū)域內(nèi)安全距離修正結(jié)果

2.2.2 基于配電網(wǎng)差異的主控因素分析

根據(jù)前期的調(diào)研資料，該省A、B、C 3個(gè)區(qū)域的配電網(wǎng)差異主要體現(xiàn)在主干導(dǎo)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(dǎo)線排列方式來(lái)看，B、C 區(qū)域均為單回路，有利于實(shí)施帶電作業(yè)。A 區(qū)域回路形式多樣，包括雙回路、四回路及六回路，導(dǎo)致帶電作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)較大。從電容電流角度來(lái)看，當(dāng)線路空載或出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，需要切除故障線路或空載線路，此時(shí)要計(jì)算電容電流Ic，計(jì)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(duì)地電容，l為架空線路的長(zhǎng)度，Uph為導(dǎo)線對(duì)地電壓。

導(dǎo)線的截面積、配電線路的絕緣化率對(duì)電容電流具有間接影響?？傮w而言，在配電網(wǎng)協(xié)作聯(lián)動(dòng)控制中，配網(wǎng)差異主要集中在桿塔形式及導(dǎo)線排列形式、線路絕緣化率、線路主導(dǎo)線截面及主導(dǎo)線的占比、線路的供電半徑。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，人體存在一定的電阻，在帶電作業(yè)中具有觸電風(fēng)險(xiǎn)，有可能引發(fā)電擊、灼傷及死亡安全事故。為消除安全風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)設(shè)計(jì)有效的安全距離，包括最小安全距離、最小安全作業(yè)距離等，設(shè)計(jì)方法為計(jì)算絕緣損壞危險(xiǎn)率，評(píng)價(jià)帶電作業(yè)的安全性，根據(jù)所在地區(qū)的海拔修正安全距離。在多區(qū)域的協(xié)作聯(lián)動(dòng)管理中，應(yīng)分析環(huán)境差異和配電網(wǎng)差異，明確區(qū)域差異的主控因素，制訂有效的協(xié)作方案。