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±800+kV特高压直流线路带电作业安全防护用具的分析


高电压技术第36卷第10期2010年10月31日
High Voltage

Engineering,V01.36。No.10,October

31?2010

±800 kV特高压直流线路带电作业安全防护用具的分析


毅,刘

凯,胡建勋,刘


庭,肖



(国网电力科学研究院,武汉430074)
摘要:为保证±800 kV特高压直流线路带电作业人员的安全,首先通过分析、比较以及试验研究。得出安全防护

用具应满足:屏蔽服内场强≤15 kV/m,人体裸露部位局部最大场强≤240 kV/m,屏蔽服内流经人体电流≤50肛A; 屏蔽服载流容量满足电位转移的要求。然后据此研制了专用屏蔽服,并依据标准对屏蔽服进行了测试。结果表
明:交流屏蔽效率为69.44 dB,直流屏蔽效率≥57 dB。满足电场防护要求;可阻挡>99.8%的离子电流,满足电流

防护要求;脉冲电流作用下无可察觉温升,满足电位转移要求。结合在实际线路中的应用表明,该屏蔽服可满足
士800

kV特高压直流线路带电作业安全防护要求。
文献标志码:A

关键词:特高压;直流;带电作业;安全防护f离子电流;合成场;屏蔽服
中图分类号:TM82 文章编号:1003—6520(2010)10—2357-05

Analysis

on

Safety Protective Equipments for Live
Line

Working

on士800 kV UHV DC Transmission

HU Yi,LIU Kai,HU Jian-xun,LIU Ting,XIAO Bin (State Grid Electric Power Research Institute,Wuhan 430074,China)
Abstract:To comparative
ensure

the personnel safety of live

working on±800 kV UHV DC transmission line。analyses and developed
to

tests

reveal that safety protective equipment should be
screen

meet the following requirements:

11)internal electrical field strength of the
field strength of exposed body inside of the
screen

clothes is
not

not

higher than 1 5

kV/m,and the maximum electrical
current

parts

of the body of local is
not

higher than 240

kV/m;(2)the

flowing through the clothes meets the
to

clothes is

higher than 50

ttA;i 3)current—carrying capacity of
screen

screen

potential transferring requirements.Accordingly,special corresponding standard shielding efficiency is
on

clothes

are

developed.Test results according

this kind of

screen

cloths show

that:(1)AC shielding efficiency is 69.44 dB,and DC protection;(z)more than

not

less than 57 dB。which meet the requirements of electric field
current

99.8%of
ature

the ion current is hindered,which meets the requirements of

protection;(3)no noticeable temper—
re—

rise under the pulse electric current。which meets the requirements of potential transfer.Combining these
screen

suits with the application in the actual work,the working on士800 kV UHV DC line.

clothes meet the requirements of safety protection for live

Key words:UHV;direct current;live working。safety protection;ion current;synthetic field;screen clothes



引言
直流输电线路附近的“电场”为静电场与空间电

直流线路带电作业的安全防护措施。

l特高压直流线路带电作业安全防护用具 的技术要求
屏蔽服是带电作业中最重要的安全防护用 具[14,153。由于直流输电的特点,直流输电线下几乎 不存在电容耦合作用,这时空间电荷对于各种感应 效应起着决定性的作用,通过直流等电位作业人员 人体的电流主要是穿透屏蔽服通过人体的空间离子 电流,所以在直流线路上实施带电作业时,屏蔽服应 起到以下作用:①屏蔽空间离子和直流合成场将屏 蔽服内场强限制到一个安全值;②阻挡空间离子定 向移动所形成的电流,使屏蔽服内电流限制到人体 感觉电流以下;③在带电作业人员进行电位转移时, 将电位转移产生能量通过屏蔽服释放,从而保证电

荷电场综合作用的合成场【1制;空间电荷在直流电场 作用下,作定向移动形成空间离子电流[9。川;另外, 作业人员在进行电位转移的瞬间与导线之间还会出 现电弧和较大的脉冲电流。上述3个问题对直流输 电线路带电作业人员的安全有很大影响。士800 kV直流输电是一个新的、目前最高的直流电压等
级n 2’1引,用于+800 kV特高压直流线路的带电作业

安全防护用具必须具备对合成场、离子电流和电位 转移脉冲电流等影响因素进行防护的功能。因此, 需在分析各影响因素的基础上,研究并验证适用于
士800

kV特高压直流线路带电作业的安全防护用

具,确定其技术条件和参数,制定士800 kV特高压

万方数据

2358

高电压技术
表l士800 kV直流线路带电作业用 屏蔽服衣料及成品性能试验
Tab.1 Test results of material
and finished live

位转移过程中人体安全。 由于直流电场对人体的影响要小于交流电场, 因此在制定直流线路带电作业场强防护标准时,可 参考交流线路带电作业场强防护标准,对比后可知,
在士800 kV特高压直流线路进行带电作业时,屏蔽

product

characteristics

of斡reen clothes for

working

on士800 kV DC transmi髂ion lines 标准规定值

服内部最大场强应≤15 kV/m,人体裸露部位局部 最大场强应≤240 kV/m。 另外,大量的试验结果表明:若要达到等效的人 体电流效应,则直流与交流电流的有效值之比应当 约为2~4,即直流电流对人体的影响要小于交流电 流。带电作业标准规定屏蔽服内长期通过人体的交 流电流应<50肚A,参考交流线路带电作业中防护 电流的要求,在土800 kV特高压矗流线路进行带电 作业时,屏蔽服内长期流经人体的电流可规定为应
≤50弘A。
试验项目

一测量值
GB/T
6568[t6]IEC 60895[t7]

目前屏蔽服的导电手套和电位转移棒均可作为 电位转移脉冲电流的安全防护用具。在脉冲电流较 小时可直接使用导电手套进行电位转移,而当电位 转移能量较大时则要使用电位转移棒。在±800 kV特高压直流线路进行带电作业时,应根据电位 转移能量和屏蔽服的载流容量等参数确定电位转移 工具,因此屏蔽服载流容量必须满足电位转移安全 防护要求,这也是防护用具重要的技术参数之一。
根据土800 kV特高压直流线路的带电作业屏 的防护性能进行了专项测试。

人体在接近特高压导线或与特高压导线等电位 时会出现较高的体表场强,而且由于人体形状复杂 及人体各部位与带电体的方位距离不同,因此人体 各部位的电场强度是不同的,若不采取屏蔽措施,则 会使作业人员皮肤感到重麻、刺激。屏蔽服的主要 功能之一就是屏蔽高压电场,降低电场对作业人员 的影响,而屏蔽效率(简称为SE,用符号r/。。表示,单 位为dB)JⅡlJ是衡量屏蔽服这一功能的指标,在交流 电压下,琰,可表示为屏蔽前后接收极上的电压比 值,即
r,
。。。


蔽服的性能要求,本文采用特定的导电材料和纤维 材料,研制了适用于±800 kV直流线路带电作业的 屏蔽服。为保证屏蔽服具有较高的羼蔽效率和较强 的离子电流阻挡能力,屏蔽服的设计采用连体式结
构,并采用了由导电材料和阻燃纤维编织而成的网

状屏蔽面罩,以尽量减少裸露的体表面积。

仇。=2019彳。JFre!。 U

(1)

2特高压直流线路屏蔽服的参数测试
屏蔽效率、衣料电阻、熔断电流等都是国家标准 中规定的屏蔽服的基本参数。国家标准GB/T 6568—2008((带电作业用屏蔽服装》063要求屏蔽服应 具有良好的屏蔽性能、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,并对各种性能 规定了具体的参数指标。本文根据标准¨6J7 3要求, 对用于±800 kV特高压直流线路的屏蔽服进行了 测试,测试结果见表1。

式中,U州为基准电压,V;U为屏蔽后的电压,V。

对用于特高压直流线路带电作业的屏蔽服进行 了试验。试验结果表明该屏蔽服屏蔽效率为69.44 dB,能够屏蔽外界99.9%以上的电场。 上述屏蔽效率的计算公式及试验方法是针对交
流电场的。IEC 60895:2002[17 3已明确指出:对于直

流线路带电作业中使用的屏蔽服,其屏蔽效率的概 率与交流线路等效,即在交流电压下试验得到的屏 蔽效率可在直流环境下参照使用。为了准确验证
±800

kV特高压直流线路的屏蔽服对直流合成场

3特高压直流线路屏蔽服交直流屏蔽效率 测试
在对屏蔽服农料及成衣性能进行测试的基础 上,根据持高压直流线路带电作业的安全防护需要, 对屏蔽服的人体体表合成场,离子电流、脉冲电流等

的屏蔽效率,本文进一步对该屏蔽服在直流电压下 的屏蔽效率进行了测试。图1、2分别是直流合成场 屏蔽效率测试原理图和效率测试中电场表原理图。 本试验在实验室中进行,利用宜流高压发生器 产生直流电压,使用合成场溅量仪测量屏蔽服遮挡 前、后的合成场场强E。、E。然后计算得到屏蔽服对

万方数据

特高压输电
直流高电压

胡毅,刘凯。胡建勋,等.q-800 kV特高压直流线路带电作业安全防护用具的分析

—-二二]

—_二]
直流高电压 F毡1

转动

(a)测量无屏蔽时的日

(b)测量有屏蔽时的E2 图2直流合成场屏蔽效率测试中电场表原理图 圈1直流合成场屏蔽效率测试原理图
Schematic of DC deetric field shielding Fig.2 Diagram of DC electric field table of shielding

efficiency

test

efficiency

test

表2直流合成场屏蔽效率测试结果
Tab.2 Results of DC electric field shielding efficiency
test

El/(kV?m~1)75.7

93.6 0.12 57.8

117.0 0.14 58.4

139.4 0.16 58.8

1 74.7 0.20 58.8

208.4 0.23 59.1

236,0 0.28 58.5

岛/(kV?m1)0.10
々sEd。/dB
57.6

表3离子电流屏蔽能力试验结果
Tab.3 Results of ion shielding proficiency
test

(a)无屏蔽层 nA/m2

无屏蔽的J



78

308

448

592 l

794 I

1004 1

1194 2

有屏蔽的J<1

<l

<1

屏蔽层

直流合成场的屏蔽效率玑。。测量结果见表2。 由表2结果可知,屏蔽服对直流合成场的屏蔽 效率仇。≥57 dB。根据测量数据,特高压直流线路 带电作业人员体表的场强最大值约560 kV/m,则屏 蔽服内的场强《15 kV/m的场强限值。因此该屏蔽 服可保证在带电作业过程中对电场进行有效屏蔽。 3(a)所示)与有屏蔽(图3(b)所示)两种情况下测量 测离子电流密度.,,以检验屏蔽服拦截离子电流的 能力。试验结果见表3。 分析试验结果可知,用于±800 kV特高压直流 线路的屏蔽服对离子电流具有很强的拦截作用,无 遮蔽与有遮蔽时离子电流密度的比值>500:l。
4-800
Fig.3

(b)有屏蔽层

图3离子电流屏蔽能力试验接线图
Wiring diagram of ion shielding proficiency test

4特高压直流线路离子电流屏蔽能力测试
用于士800 kV特高压直流线路带电作业的屏

蔽服应保证流过屏蔽服内人体的离子电流<50 uA。为保证屏蔽服能够满足此要求,本文通过试验 测试了屏蔽服对直流线路附近空间离子电流的屏蔽 能力。试验选用了两平行板电极构成直流合成场, 试验时尽量提高极板间的场强,并在高压极平板上 安装尖端,以促进离子电流产生。分别在无屏蔽(图

kV特高压直流线路附近最大的离子电流密

度可能达到120 tLA/m2。而根据表3中结果计算可 知,此时流过人体的离子电流密度仅0.24££A/mz, 离子电流《50肚A的安全限值。

万方数据

2360

高电压技术

5特高压直流线路电位转移时屏蔽服脉冲 电流测试
在士800 kV特高压直流线路上进行带电作业

电位转移时,会发生较强的放电现象,产生幅值较高 的脉冲电流,因此在带电作业进入和脱离等电位过 程中,必须对电位转移时产生的脉冲电流进行防护。 屏蔽服具有很强的旁路电流的能力,在进行电 位转移时几乎全部的脉冲电流都会从屏蔽服上流 过,耐受电位转移过程的脉冲电流是带电作业屏蔽 服的主要功能之一。IEC 60895:2002标准[173中采
用“载流能力”(current—carrying capability)指标来
图4现场应用试验
Fig.4 Application
test

photo

表征当作业人员所处电位发生变化时屏蔽服防护脉 冲电流的能力。其中屏蔽服的载流能力定义为:当 作业人员转移工作位置时(从杆塔的金属构件或高 空作业车上),在接触带电导体的瞬间,脉冲电流将 流经屏蔽服,制订该指标以保证屏蔽服在通过电流 时不出现发热、冒烟、燃烧等危险。 屏蔽服防护脉冲电流的实质是屏蔽服能承受脉 冲电流所产生的热效应,即屏蔽服承受脉冲电流的 能量后,其温升在可接受范围内。通过对实际人员 电位转移过程中产生电流波形进行测量记录并对脉 冲电流幅值、电荷量等进行分析后发现,整个电位转 移过程由若干次脉冲放电组成,每次电流脉冲持续 时间较短(约几十“s),而幅值较高(特高压直流线 路上脉冲电流幅值>100 A),并在每次电流脉冲期 间均能观察到明显的电弧。±800 kV特高压直流 线路带电作业电位转移时脉冲电流幅值可达120 A,单次脉冲最大持续时间约60~80灶s。在脉冲电 流作用下屏蔽服无可察觉的温升,试验结果表明:在
-4-800

逐渐减小,体表场强逐渐增大;当作业人员攀登到与 带电体等高处时,作业人员与带电体的空间垂直距 离最小,体表场强达到较大值。在带电体等高处人 体体表的头部、肩部、脚尖等部位都可能形成尖端 点,这主要与作业人员在该处的形体位置和外伸突 出部位有关,即最大场强不一定出现在头部位置。 另外,在各横担绝缘子串悬挂点处作业人员的体表 场强较大。经测量,在上述各位置人员体表部位场 强一般为10~60 kV/m,<240 kV/m的电场感知
水平。

在作业人员从杆塔地电位进入等电位的过程 中,最高体表场强随着与带电体距离的减小而增大, 当作业人员从塔体接近带电体时,身体各部位的体 表场强成U型分布,即头顶和脚尖场强最高,胸、腹 部场强较低。在到达等电位作业位置时,处于分裂 导线外的体表场强较高,约为600 kV/m;分裂导线 内的体表场强较低,试验表明穿戴屏蔽服后作业人 员在各作业位置都无任何不适,说明屏蔽服可对
士800

kV特高压直流线路的电位转移过程中,屏蔽

服完全可防护电位转移时产生的脉冲电流,在电位 转移时等电位电工可不使用电位转移棒。


kV特高压直流线路的综合场和空间离子电

流进行有效防护。在电位转移过程中,通过对电位 转移脉冲电流的特性分析和应用试验表明,屏蔽服 的载流容量完全可防护电位转移时的脉冲电流。 应用试验结果表明:该屏蔽服可满足±800
士800 kV

士800 kV特高压直流线路带电作业用屏

蔽服的应用试验
在±800 kV特高压直流线路上对设计的特高

特高压直流线路带电作业的安全防护要求。在 kV特高压直流线路上进行带电作业时,作业 人员亦应满足以下安全作业要求: 1)等电位作业人员须穿戴带电作业专用屏蔽 服,与周围带电体及接地体的距离须满足作业规程 要求。进出等电位时的最小组合间隙须满足作业规 程要求。等电位电工进出强电场时应有后备保险 带,从杆塔、地面向等电位电工传递工具等时,要用 干燥、清洁的绝缘绳。 2)地电位作业人员亦应穿戴专用屏蔽服,使用

压直流线路带电作业用屏蔽服进行了带电作业应用 试验(见图4),在不同的作业位置,作业人员体表场 强的分布是不同的,其中最主要的影响因素是作业 人员距带电体的距离及人体的各部位特征。一般来 说,当人体的某一部位在空间形成一尖端点时,电场 畸变会更明显,若这一尖端部位又距带电体较近,则 该部位的体表场强达到较大值。 地电位作业人员体表场强的分布规律是:随着 离地高度的增加,作业人员与带电导线的空间距离

万方数据

特高压输电

胡毅,刘凯,胡建勋,等.=i=800 kV特高压直流线路带电作业安全防护用具的分析

2361

绝缘操作杆时,绝缘杆的有效绝缘长度须满足作业 规程要求。在绝缘子两端悬挂支、拉、吊等绝缘件 时,绝缘件的有效长度须满足作业规程要求。


[91林秀丽,徐新华,汪大翠.双极HVDC线路离子流电场计算及影 响因素[J].高电压技术。2007,33(10);54—58. LIN Xiu—Ii,XU Xin—hua,WANG Da.cui.Calculation and influ—
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LI

成场、流经人体的离子电流以及电位转移脉冲电流 等影响因素的分析结果,采用特定的导电材料和纤 维材料,研制了适用于±800 kV直流线路带电作业 的屏蔽服。为保证屏蔽服具有较高的屏蔽效率和较 强的离子电流阻挡能力,屏蔽服的设计采用连体式 结构,并采用了由导电材料和阻燃纤维编织而成的 网状屏蔽面罩,以尽量减少裸露的体表面积。 b)屏蔽服对直流合成场的屏蔽效率≥57 dB,屏 蔽服内的场强《15 kV/m的场强限值。流过人体 的离子电流密度仅为0.24 uA/m2,离子电流《50 “A的安全限值。在土800 kV特高压直流线路的电 位转移过程中,屏蔽服完全可以防护电位转移时产 生的脉冲电流,因此该屏蔽服可保证在带电作业过 程中对作业人员进行有效的安全防护。 c)现场应用试验结果表明研制的屏蔽防护用具
可满足±800 kV特高压直流线路带电作业的安全

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万方数据

±800 kV特高压直流线路带电作业安全防护用具的分析
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 胡毅, 刘凯, 胡建勋, 刘庭, 肖宾, HU Yi, LIU Kai, HU Jian-xun, LIU Ting, XIAO Bin 国网电力科学研究院,武汉,430074 高电压技术 HIGH VOLTAGE ENGINEERING 2010,36(10)

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