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等电位作业的安全考虑及等值电路

2015.11.04 19:12 评论:0

等电位作业的等值电路及放电回路

在实现等电位的过程中,将发生较大的暂态电容放电电流,其等值电路如上图所示。

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,冲击电流初始值可由欧姆定律求得:Ich=Uc/Rr

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,在带电导线周围的空间中存在着电场,一般来说,距带电导线的距离越近,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等电位时,由于绝缘体本身的绝缘电阻足够大,通过人体的泄漏电流将很小。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,就会看见电弧和啪啪的放电声,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。

对于110kV或更高等级的输电线路,冲击电流初始值一般约为十几安至数十安。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,有可能引发二次事故或导致电气烧伤。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,通过屏蔽服可以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对距带电导线较近,相当于电容器的两个极板较近,感应电荷增多,因此其冲击电流也较大。如果作业人员用电位转移线(棒)搭接,人体可以对导线保持较大的距离,使感应电荷减小,冲击电流也减小,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,就会出现电弧和啪啪的放电声。所以每次移动作业位置时,若人体没有与带电体保持等电位的话,都会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。等电位过渡的时间是非常短的,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,即使人体有两点与该带电导线接触,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。

例如:等电位作业时,当人体与带电体等电位后,假如两手(或两足)同时接触带电导线,且两手间的距离为1.0m,假如导线型号为LGJ —150/20,该段电阻为 0.00021Ω,当负荷电流为200A时,那么作用在人体上的电位差为0.042V,设人体 电阻为1000Ω,那么通过人体的电流为0.042mA,人体的感知电流是1mA,因此此时人体没有任何感觉。如若穿上全套屏蔽服,此电位差加在屏蔽服上,电流也经屏蔽服旁路流过,人体更无不适感。

进入电场后稳态的等电位作业位置示意图及等值电路如下图所示。基本上与地电位分析一样,只是绝缘工具和空气间隙在人与大地之间。只要绝缘工具良好,空气间隙足够,其流经人体电流也就极小,远远小于人体感知电流值,作业是安全的。

等电位作业示意图

  • C、Ic——人体与带电体的电容及电容电流;
  • Uph——相电压;
  • R、IR——绝缘工具的电阻及流过它的绝缘电流;
  • Rr——人体电阻。
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