电力行业个体安全防护现状与发展趋势

薛 颖 刘军虎 杨震强

(1.西安财经大学，陕西西安，710000；2.陕西省电力行业协会，陕西西安，710004；3.国网陕西省电力公司，陕西西安，710048)

1 电力行业安全管理

2016年底印发了《中共中央国务院关于推进安全生产领域改革发展的意见》(中发〔2016〕32号)。这是历史上第一次以党中央、国务院名义印发的安全生产方面的文件。该文件具有重大里程碑意义，明确提出以下安全目标。一是到2020年，安全事故(事件)明显减少，杜绝人身伤亡事故。二是到2030年，进一步实现“安全零事故，人员零违章”目标。《意见》树立了贯彻以人民为中心的发展思想，明确指出要完善安全投入长效机制，引导企业发展个体防护的要求。国家电网公司制定的《安全生产领域改革发展实施细则》中，明确了“进一步规范明晰安全防护设施设备购置、维护、更新所需费用列支渠道和管理流程职责”、“落实防护保障等制度措施”和“加强防护装备等技术研发”等要求。未来，在包括国家电网公司在内的电力行业内，人身安全必将是重中之重，个体安全防护装备水平必然大幅提高，安全防护的市场需求将会进一步增大。

2 电力个体安全防护

2.1 电力个体防护的概况

电力行业安全防护主要是指电弧伤害、电压击伤、高空坠落、机械打击等。

2.1.1 电弧伤害

在电力行业，电弧伤害是一种较为常见的人身伤害事故。电气设备在操作过程中，设备断口间发生燃弧现象，可能对临近人员产生伤害。电弧烧伤以热辐射伤害为主要特征。电弧辐射热效可以对皮肤产生2度～3度的灼伤，严重时可能危及生命。设备发生电弧持续时间一般不足1 s，速度较快。电弧内部温度很高，最高达10 000 ℃。电弧产生的能量中超过90%是辐射热。电弧产生的高强度热能在短时间内作用于附近工人的小范围皮肤上,会形成致命伤害[1]。

电弧对人的主要伤害有以下几点。一是电击致死。当工作人员直接触电，可能造成触电身亡或严重直接灼伤。二是衣服燃烧造成的严重灼伤。电弧产生的辐射热能在很短的时间内熔化工具，使日常衣物起火燃烧。三是衣服爆裂造成严重灼伤。电弧所产生的爆炸或震荡力会使日常衣服绷裂开，而使工作人员的身体直接暴露于高热、火焰或熔融的金属(如熔化的金属工具及设备)当中。四是合成纤维内衣熔滴造成严重灼伤。五是续发性火焰引起严重伤害。电弧的高热引起续发性火灾，并引起更多的爆炸。六是其他伤害。压力波可能损坏人的听力；高强度的闪光可能损坏人的视力；超高温的电弧火球可能严重烧伤工作人员的身体；压力波也可能使某些松脱的材料抛出，对人造成伤害。电弧燃烧所产生的有毒气体(一氧化碳、铝及铜蒸汽等)对人的呼吸系统也会造成伤害。

2.1.2 电击伤

电击伤俗称触电，是由于一定电流或电能量(静电)流过人的身体，引起人体损伤、功能丧失或死亡。电击的危害程度主要由通过人体电流的大小和通电时间长短所决定。能使人体感受到的最小电流值称为感知电流，其中交流电为1 mA，直流电为5 mA；触电后，人能自主摆脱的最大电流称为摆脱电流，其中交流电为10 mA，直流电为50 mA；在短时间内危及生命的电流称为致命电流，最小致命电流为50 mA。在装有防触电保护装置的情况下，人体允许通过的电流一般为30 mA。

2.1.3 高空坠落伤害

高于作业基准平面2 m以上的作业称为高空作业，人员进行高空作业时应系好安全带。高空作业过程中发生坠落事故的频次较高。

2.1.4 机械打击伤害

人员在作业过程中，遭受施工机械、工器具、重物等碰撞并造成伤害。

2.2 电力个体防护服装的分类

针对上述伤害，电力行业需要多种防护服装，用以做好相应的个体防护。

2.2.1 防电弧工作服

成套的个体电弧防护用品包括防电弧服、头罩、面屏、手套和鞋罩。其中防电弧工作服是一种用绝缘和防护隔层支撑的保护穿着者的防护服装。作业人员穿着防电弧工作服可避免或减轻电弧散发出的热辐射以及飞溅融化物所造成的伤害。防电弧服应具备以下三项特性。一是永久防电弧性，具体表现在不因反复洗涤而失效。但暴露在电弧能量下，防电弧工作服的性能会降低甚至失效。二是材质具有隔热与阻燃性能，如材质遇到高温时会增厚膨胀，在热源与皮肤间形成防护屏障，从而降低灼伤程度，且材质在高温或火焰中不会熔融、液化，脱离热源时会自动熄灭。三是材质不会在高温条件下发生爆裂现象[2]。

按电弧防护等级，防电弧工作服分为四类。Ⅰ级和Ⅱ级属于轻型防护服，采用单层面料，这两类防护等级应用较多，日常防护多用以上两种。Ⅲ级和Ⅳ级属于重型防护服，采用多层面料组合，这两类防护服应用于特殊的电气操作中。按服装款式，防电弧工作服分为长大褂型和夹克+有褶长裤型。

防电弧工作服只能对头、颈、手、脚以外的身体给予保护。因此，在有可能发生电弧伤害的场所中，必须与其他防电弧用品配合使用。

2.2.2 带电作业屏蔽服

带电作业屏蔽服又叫等电位均压服。由天然合成材料制成，服装内完整的编织有导电纤维。在处于高压电场中时，穿着带电作业屏蔽服的作业人员身体外表面各部位会形成一个等电位屏蔽面，从而保护作业人员在等电位作业时免受高压电场及电磁波的危害。

按所能使用场合的电压等级，带电作业屏蔽服分为Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型是用于交流110 kV～500 kV、直流±500 kV及以下的电压等级。Ⅱ型用于交流750 kV电压等级。带电作业屏蔽服配有面罩，整套服装为连体衣裤帽。带电作业屏蔽服只有在保证整套均匀性的情况下才能起到屏蔽电场的作用。因此在使用前后都需要对带电作业屏蔽服进行检查，确保整体完好无损、表面光滑连续，分流连接线可靠。

2.2.3 高压静电防护服

高压静电防护服是用导体与纺织纤维混纺成纱再织成织物后制成的服装，用于防止交流高压电场对电力巡视或作业人员的影响。整套高压静电防护服包括上衣、长裤、帽子、手套和鞋子。

高压静电防护服与带电作业屏蔽服有着本质的区别。首先是使用范围不同，高压静电防护服装主要用于110 kV及以上交流输电线路和变电站登高作业人员，以及需要防护感应电的地面作业人员防静电感应时使用；带电作业屏蔽服装是在等电位作业时使用。其次是制作工艺不同。一是两者导体含量不同；二是采用的纤维燃烧性能不同，带电作业屏蔽服装采用阻燃纤维，而静电防护服采用普通纤维。三是缝制工艺不同，带电作业屏蔽服有两条金属分流连接线。

2.2.4 高可视警示服

高可视警示服由鲜艳的基底面料和逆反射材料组合设计而成，即便在光线暗淡时也具备高可视性，从而起到警示作用。高可视警示服有两种。一是用于夜间在不带电条件下对配电、输电线路进行检修等作业时穿用。衣料为纯棉，款式为三紧式夹克和长裤型，在衣服前后配有长约12 cm～15 cm的反光条。二是用于发电厂的电气故障检修、易损件更换作业时穿用。衣料采用阻燃纤维，款式为连体服，并在衣服上配有反光条。

2.2.5 SF6专用防化服

SF6专用防化服由具有强化学防护性的轻盈织物制成，能够有效保护SF6电气设备作业人员，使其免受氢氟酸、二氧化硫、低氟化物等有毒有害物质伤害。SF6专用防化服具有柔韧、耐撕裂、耐磨损等性能，同时穿着轻便、舒适，便于人体活动。SF6专用防化服包括连体防护服、专用防毒面罩、专用滤毒罐、手套和鞋。

2.2.6 现场工作服

现场工作服采用防静电全棉面料制成，其拉链、纽扣等采用绝缘材料制作，可以防止由低压静电引起的火灾、爆炸等事故的出现。现场工作服是电力行业用量最多的防护服，全员配备。

2.3 发电厂安全防护

就全世界范围发电厂而言，火电占比约60%，水电占比约20%，核电占比约15%。以上三类是目前最主要的发电形式。

就危害造成后果而言，上述三种发电形式中最危险的是核电。对核电站工作人员的呼吸道防护，可使用防毒面具、防尘口罩来防止吸入放射性物质。个人防护一般使用防化服、防酸碱服、核辐射防护服。目前核电站采用的防护服多为一次性防护服或者气衣，防护能力偏弱，主要用于防止毒气、粉尘对人体的伤害。具有核辐射防护功能的防护服价格昂贵，未做到全员配备。目前核电站控制核辐射对人体危害的主要方法是减少作业人员接触核辐射的频次。

3 电力个体防护的等级及技术标准

3.1 防电弧服技术标准

20世纪80年代，美国科学家根据三相电路在开放空间产生电弧的理论模型建立了电弧危害能量计算方法，通过计算来预估电弧发生时的最大能量，从而使得人类第一次能够对电弧事故能量进行科学的预测。1994年美国颁布了OSHA1910.269《美国职业健康与安全组织发布电弧防护要求》。1995年，美国国家防火协会在NFPA70E 标准中确定了电弧分级标准，分为4个级别。1997年，美国材料试验协会(ASTM)颁布电弧防护装备PPE测试标准，制定了电弧防护服的相关性能标准，规范了电弧防护服的生产与销售[3]。2002年，美国国家电力规范NEC要求电力行业在所有有潜在电弧危险的地方都要提供相关电弧危害警示标签。电子和电机工程协会(IEEE)1584授权使用电弧计算方法。

目前国际上的标准主要有美国消防协会NFPA 70E《员工工作场所电气安全标准要求》。国际电工委员会 IEC 61482 《带电作业——抗电弧热危害的防护服装》。美国材料试验协会 ASTM F1959《测定服装材料电弧额定值的试验方法》。我国目前采用的是电力行业标准 DL/T 320—2010《个人电弧防护用品通用技术要求》，防电弧要求具体指标见表1。阻燃方面要求垂直燃烧过程中不能出现熔融、滴落现象，炭长≤150 mm，续燃时间≤2 s。此外，对于单位面积质量在150 g/m2～200 g/m2的外层面料，断裂强力达300 N，撕破强力达25 N，耐磨性达300圈；对于单位面积质量在200 g/m2～290 g/m2的外层面料，断裂强力达450 N，撕破强力达40 N，耐磨性达400圈；高温下经向和纬向的收缩率(高温稳定性)不大于10%；水洗后经向和纬向的收缩率(洗涤尺寸稳定性)不大于5%；洗涤后色变(耐家庭和商业洗涤色牢度)不小于3级。

表1电弧防护服防护级别、ATPV电弧值和Ebt电弧值和单位面积质量要求

防护级别ATPV电弧值/J·cm-2Ebt值/J·cm-2单位面积质量/g·m-2IIIIIIIV25.74～33.4733.47～104.60104.60～167.36>167.3654.41～75.3375.33～104.60104.60～167.36>167.36150～200200～290290～600290～600

3.2 高压静电防护服技术标准

我国目前采用标准有GB/T 18136—2008《交流高压静电防护服装及试验方法》和DL/T 1238—2013《1000 kV交流系统用静电防护服装》。两个标准多数指标一致，如衣料电阻不大于300 Ω；衣料经向断裂强力不小于345 N，纬向断裂强力不小于300 N，经纬向断裂伸长率不小于10%；透过衣料的空气流量(透气性)不小于35 L/(m2·s)；服装体内表的场强不超过15 kV/m；鞋的电阻不小于500 Ω。在衣料屏蔽效率方面，前者要求适用电压500 kV及以下为不小于28 dB，适用750 kV为不小于30 dB；后者要求不小于33 dB。此外，后者还要求服装在800 mm的压力水头下水平喷淋5 min，渗透量不应超过5 g。

3.3 带电作业屏蔽服技术标准

目前国际标准主要有IEC 60895：2002《用于交流电压800 kV、直流电压±600 kV及以下电压等级的带电作业用导电服》、GOST 12.4.172—1987《防工频电场的个人用成套屏蔽一般技术要求和检测方法》、NF C18—405—2004《在标称交流电压达到800 kV时带电作业用的导电衣》、EEE 1067—1996《765 kV以下交流电压使用的导电衣的使用、检修、维护和试验指南》。

我国采用的标准有GB/T 6568—2008《带电作业用屏蔽服装》、GB/T 25726—2010《1000 kV带电作业用屏蔽服装》。这三个标准的多数指标也基本一致，如衣料电阻不大于0.8 Ω；衣料熔断电流不小于5 A；衣料经向断裂强力不小于343 N，纬向断裂强力不小于294 N(涂层衣料经、纬向断裂强力不小于245 N),经、纬向断裂伸长率不小于10%；衣料与明火接触时，必须能够阻止明火的蔓延，炭长不大于300 mm，烧坏面积不大于100 cm2，且烧坏面积不得扩散到试样的边缘；屏蔽服装各最远端点之间的电阻值均不得大于20 Ω；手套及短袜的电阻均不得大于15 Ω；鞋子的电阻不得大于500 Ω；面罩屏蔽效率不小于20 dB；在规定使用电压等级下，服装胸前、背后以及帽内头顶等三个部位的体表场强均不得大于15 kV/m，面部场强不得大于240 kV/m；屏蔽服内流经人体的电流不得大于50 μA。

不同的是，对于衣料屏蔽效率，GB/T 6568—2008要求不小于60 dB，另两个标准要求不小于40 dB；仅IEC 60895：2002要求整套屏蔽服装各最远端点之间的电阻值不大于100 Ω。

3.4 防静电服技术标准

目前国际标准主要有日本标准JIST 8118:2001 《防静电工作服》。目前我国主要标准有GB 12014—2009《防静电服》、GB/T 23316—2009《工作服防静电性能的要求及试验方法》。GB 12014—2009具体指标：面料点对点电阻A级1×105Ω～1×107Ω，B级1×107Ω～1×1011Ω；单位面积质量≥200 g/m2的面料经向断裂强力不小于780 N，单位面积质量<200 g/m2的面料经向断裂强力不小于490 N，面料纬向断裂强力不小于390 N；服装带电电荷量A级≤0.2 μC/件，B级0.2 μC/件～0.6 μC/件。

4 电力防护规范和规程

对于电力个体防护，国家和行业没有统一的技术标准，各电力企业根据自身需求制定了一些企业标准。例如国家电网公司企业标准Q/GDW 11593—2016 《劳动防护用品配置规定》。南方电网也制定了部分防护规范。一些发达地区对于电力防护用品的配备就比较全面，例如我国香港地区的中华电力、港灯电力，这些电力企业就要求全员配备防电弧服，这就提升了整体的防护水平。

5 电力防护的发展展望

近年来，国内各电力企业安全事故数量总体呈下降趋势，但人身伤亡事故仍时有发生。事故的发生暴露出针对作业人员的个体防护技术手段不足，防护能力亟待提高。如高空作业防坠落的技术措施不能做到“全过程不失去安全防护”，安全带或防坠落装置还需要进行很好的改进；感应触电造成的人身伤亡占比较大，从技术防范的角度来看，反映出装备的自动验电能力普遍薄弱，是否可以在安全帽或工作服上完善相应的验电功能?铁塔倒塌对于塔上的作业人员来说，几乎就是灭顶之灾，是否可以开发装备类似于气囊的防护服装，在跌落过程中及时打开，减缓人员落地时的冲击力，减少群伤群亡。绝缘手套是否可以更轻便?工作服装是否可以具备更强的绝缘耐热能力?安全帽是否可以“一帽多用”？除上述设想之外，安全防护用具、装备是否可以智能化、互联网化，成为泛在物联网的有机组成部分?从目前情况看，电力防护未来应该解决好以下问题。

(1)完善企业规章、法规。主要包括两方面。一是加强个人防护装备的使用培训。二是加强个人防护装备日常维护。

(2)完善标准体系。主要包括三方面。一是健全电力企业劳动防护装备配备标准。就目前国网和南网的企业标准来看，只规定了使用防护服的种类，并没有具体到技术指标。电力企业标准中应明确产品配备要求，包括使用防护服的种类、技术指标、使用场所、使用方法、日常检测及维护。二是1 000 kV的特高压线路已经运行多年，需要制定相应电压的个体防护装备标准。三是制定核防护服标准。目前我国核电站极少使用核防护服，原因在于我国没有企业研发生产，也没有相应的标准规范，核防护服主要依赖进口。目前应该尽快制定核防护服标准，促进和规范我国核防护服的生产和应用。

(3)个人防护要有新发展。电力安全防护服的发展应以人的安全为核心，建立高可靠的保障性个体防护系统，实现人体-环境-服装的匹配与协调，整体上朝着高防护、高舒适、智能化方向发展。具体有三方面。一是开发气囊式防护服，在跌落过程中，减缓人员落地时的冲击力，降低人员伤亡。二是开发智能化防护服，具有人员定位、体温检测、危险报警等功能，通过“互联网”采集数据，并对大数据进行自动跟踪分析，推动防护装备快速发展。三是开发调温式防护服，电力行业很多都在户外工作，有高温高热环境，也有高原寒冷环境，调温式防护服可根据外界温度调节服装的吸热和散热功能，保证人员穿着舒适度。