配电线路带电作业安全距离及协作联动区域差异分析

韩 伟

（国网陕西省电力有限公司城固县供电公司，陕西汉中 723200）

带电作业能够保持电力供应不中断，同时完成特定的电力操作任务，是提高供电稳定性的重要技术方法，但该作业方式增加了操作人员的安全风险，须借助绝缘工具、安全距离来防范触电事故。此外，在带电作业多区域协作联动管理中，应把握主要的影响因素，形成有效的控制方案。

1 配电线路带电作业安全距离控制概述

1.1 过电压对带电作业的影响分析

电力设备正常的工作电压较为稳定，不会出现明显的波动。受短路、雷击等故障影响，配电线路及设备有可能产生过电压，导致电压在很短的时间内突然升高。在带电作业安全管理中，不仅要考虑工作电压，还要满足过电压作用下的安全防护需求。

1.1.1 内部过电压影响分析

内部过电压由电力系统故障或开关操作引起，故障引起的过电压通常发生在一瞬间，因此称为短时过电压，开关操作引起的过电压称为操作过电压。内部过电压的幅值可达最高运行相电压的2.2～4倍。

1.1.2 雷电过电压影响分析

雷电过电压也称为大气过电压，输配电线路或设备遭受雷击后，可产生明显的感应电压。雷击点处的电压最高，随着距离的延伸，其他部位的电压会有所衰减，这一过程可通过经验公式来进行计算：

式中，Ux为距离雷击点X公里处的过电压幅值；X为雷电波传播的距离；U0为雷电波的初始电压幅值；K为雷电波的衰减系数，其取值范围通常在0.12×10-3～1.2×10-3。

1.2 带电作业安全距离控制理论

1.2.1 基本理论

空气具有良好的绝缘性，在带电作业中，要求操作人员与带电体保持足够的空气间隙，将最小间隙称为安全距离，其常见类型包括最小作业安全距离、最小对地安全距离等。与内部过电压相比，雷击过电压的幅值通常远大于前者。为保证安全性，禁止在雷电条件下实施带电作业。因此将最大操作电压作为安全距离控制的主要影响因素。

1.2.2 系统绝缘措施分析（1）空气间隙的绝缘特性分析。空气虽然能够绝缘，但如果电压过高，可引起空气击穿，进而产生放电效应。在工程实践中，使用50%空气击穿放电电压反映空气间隙耐受操作过电压的绝缘性能，将这一电压记为U50，U50最小值临界值可按照以下表达式进行计算：

式中，U50·min为U50的最小临界值，反映了空气间隙的临界放电电压；L为该空气间隙的长度；Kg为空气间隙的系数。

（2）绝缘配合设计要求。绝缘配合是一整套绝缘规定，用于保证输配电系统的绝缘效果，在长期的实践中，已建立了绝缘配合的惯用法，其原理是设计合理的电气设备绝缘最小击穿电压，使该电压值大于系统最大过电压，并且通过安全裕度控制最终的设计指标。根据惯用法，绝缘配合的设计方法可表示如下：

式中，UW为绝缘的耐受电压，U0·max为系统最大过电压，Un为系统的额定电压值，Kr为电压的升高系数，K0为系统过电压倍数，A为绝缘配合安全裕度。

（3）绝缘损坏的危险率计算方法。在带电作业中，绝缘有可能损坏失效，进而危及作业人员的生命安全。假设空气间隙被过电压击穿的概率满足正态分布函数，则绝缘损坏的危险率计算方法可表示为：

式中，Ro为绝缘损坏的危险率；PO（U）为操作过电压的概率密度分布函数；当操作过电压的幅值为U时，空气间隙的概率分布函数记为Pd（U）。

（4）带电作业的安全性评价方法。在正式作业之前，根据杆塔的形式，计算出带电作业的危险率，如果计算结果可达到10-5水平，则认为满足安全要求。在设置空气保护间隙后，将空气击穿的放电概率记为Pp（U）。从安全管理的角度出发，应尽可能避免空气绝缘击穿放电，不放电的概率可表示为1–Pp（U）。

式中，R1为采取空气绝缘保护后的带电作业危险率。

1.2.3 安全距离控制

（1）带电作业安全距离设置要求。安全距离包括最小安全距离、最小安全作业距离等，其含义也各有不同。在不同的电压等级下，带电作业的安全距离应符合表1的要求。其中，最小安全距离为带电体与地电位之间的最小空气绝缘距离。最小作业安全距离表示作业人员为满足安全防护要求，应与带电体保持的最小空气绝缘距离。

表1 配电线路带电作业安全距离示例

（2）安全距离修正方法。空气的绝缘效果与空气密度存在一定的关系，在低海拔地区，空气密度较大，绝缘效果更强，随着海拔的增加，空气密度不断下降，空气绝缘间隙击穿时的放电电压也会逐渐下降。海拔每升高100 m，放电电压的下降幅度约为1%。鉴于此，在不同的海拔下，应对安全距离进行修正。带电作业中常使用绝缘工具控制安全距离，可根据海拔修正绝缘工具的长度，方法如下：

式中，L为修正后绝缘工具的最小有效绝缘长度，L0为修正前绝缘工具的有效绝缘长度，H为带电作业时的海拔。

2 配电线路带电作业协作联动区域差异分析

配电线路带电作业会影响所在地区不同区域的输配电管理，协作联动机制可将这种不利影响控制在最低水平。以某省份的3个核心区域作为分析对象，阐述协作联动区域的差异及主控因素分析。

2.1 区域差异现状分析

2.1.1 环境差异

（1）气象条件差异分析。配电线路带电作业应在良好的天气条件下进行，避免雨雪、冰雹、雷电、大风等不利因素。将该省3个核心区域编号为A、B、C，各区域的气象条件存在较大差异。在气象条件差异分析中，应关注年平均气温、年平均风速、冰雹天数、极端气温等因素，表2统计了3个区域的主要气象条件。

表2 协作联动区域气象条件统计表

（2）海拔差异。A、B、C3个区域的平均海拔分别为700 m、1 000 m 及1 300 m，较大的海拔差异对带电作业安全距离控制可产生显著影响。

2.1.2 配电网差异现状分析

在区域配电网差异分析中，需对比电压等级、线路总长度、绝缘导线占比、主干导线截面积等差异，通过调研得到3个区域的配电网差异数据，见表3。

表3 区域配电网差异调查结果

2.2 影响不同区域带电作业协作联动的主控因素分析

2.2.1 基于环境条件差异的主控因素

环境条件的差异主要包括气象差异、海拔差异。由于带电作业具有较高的安全风险，大风、降雨、雷电、大雾等不利天气下禁止开展带电作业，仅在天气良好时才能实施相关操作。可见，气象差异并非影响协作联动的主控因素。3个区域的海拔差异较大，变化范围在700～1 300，其对安全距离和绝缘杆有效长度的影响较为突出。经过安全距离修正，3个区域的空气绝缘最小安全距离和绝缘操作杆最小有效长度见表4。对比可知，海拔是影响协作联动控制的主要环境差异因素。

表4 协作联动区域内安全距离修正结果

2.2.2 基于配电网差异的主控因素分析

根据前期的调研资料，该省A、B、C 3个区域的配电网差异主要体现在主干导线截面积、杆塔形式、线路绝缘化率、电容电流等方面。从杆塔形式及导线排列方式来看，B、C 区域均为单回路，有利于实施带电作业。A 区域回路形式多样，包括双回路、四回路及六回路，导致带电作业的安全风险较大。从电容电流角度来看，当线路空载或出现单相接地故障时，需要切除故障线路或空载线路，此时要计算电容电流Ic，计算方法为：

式中，ω为电流的角频率，C0为架空线路平均每相对地电容，l为架空线路的长度，Uph为导线对地电压。

导线的截面积、配电线路的绝缘化率对电容电流具有间接影响。总体而言，在配电网协作联动控制中，配网差异主要集中在杆塔形式及导线排列形式、线路绝缘化率、线路主导线截面及主导线的占比、线路的供电半径。

3 结束语

综上所述，人体存在一定的电阻，在带电作业中具有触电风险，有可能引发电击、灼伤及死亡安全事故。为消除安全风险，应设计有效的安全距离，包括最小安全距离、最小安全作业距离等，设计方法为计算绝缘损坏危险率，评价带电作业的安全性，根据所在地区的海拔修正安全距离。在多区域的协作联动管理中，应分析环境差异和配电网差异，明确区域差异的主控因素，制订有效的协作方案。