输电线路停电检修时接地线挂接的安全要求

输电线路停电检修时接地线挂接的输电线路停电检修时接地线挂接的 安全要求安全要求 输电线路检修时线路工人在作业过程中的安全早已引起电力部 门的重视 只有在停电线路上挂好接地线后才认为该线路无来 电可能而可以安全作业的观念亦早已在线路工人中建立 然而 在停电的输电线路上实际作业中如果不正确使用现场个人安全 接地线仍然会导致严重的触电 最近美国开垦局和西部电力局 联合进行现场验证试验的结果 指出接地线的布局直接影响工 作人员所受的接触电压 现将他们的试验情况扼要介绍如下 以从中吸取经验 正确指导现场工作人员贯彻安全保护措施 1 测试的线路情况 1 美国亚利桑那州卡易它侧的卡易它 新墨西哥州的彐浦洛克 变电站的一条 230kv 线路 测试点离彐浦洛克变电站 60km 塔 顶上的两根架空地线直接与塔体电气联接 测试点处的塔基接 地电阻为 6 6 工作人员用的个人保护接地线为 6m 长的 2 0awg 相当于截面为 63 62mm2 铜软胶线按测试要求挂接在 杆塔导线上 2 内华达州波尔达市附近的梅特 柏金斯的一条 500kv 线路 测试点离梅特变电站 2km 塔顶上的二根架空地线与塔体绝缘 设计成当发生线对地故障时会对塔闪络 测试点处的塔基接地 电阻为 8 1 工作人员用的个人保护接地线为二根并联的 8m 长的 2 0awg 铜软绞线按测试要求挂接在杆塔导线上 2 4 种现场测试布局 在单相 三相或相邻塔上接地等不同布局下 当线路一旦发生 故障时 分别对杆塔上或地面上的工作人员的安全效果做了现 场测试 具体分为以下 4 种测试布局 1 在工作杆塔两侧的相邻杆塔的导线上接地 而工作杆塔的导 线上不接地 见图 1 2 在工作杆塔两侧的相邻杆塔的导线上接地 且在工作杆塔的 工作相的导线上接地 见图 1 3 只在工作杆塔的工作相的导线上接地 见图 2 4 在工作杆塔的三相导线上接地 见图 2 图 2 现场测试布局 3 和 4 示意图 3 测试内容 1 个人保护接地线上流过的单相或三相故障电流值 ia ib ic 2 架空地线上流过的故障电流值 iogw1 iogw2 iogw1 iogw2 3 塔脚流过的故障电流值 if if1 if2 if3 if4 4 已接地相导线和杆塔铁构架间接触电压 v1 v2 v3 5 工作人员工作的杆塔塔脚与地面间的接触和转移的接触电压 值 vt1 vt2 vt3 6 工作相邻杆塔的塔脚与地面间的接触和转移的接触电压值 vt11 vt12 vt13 vt23 4 测试结果 模拟故障测试的结果见表 1 线路 布局 ia ib ic a iogw a if a v1 a v2 a v3 a vt1 a vt2 a vt3 a vt11 a vt12 a vt13 a vt123 a 1 1 70 36 35 500 750 950 600 850 1075 1 2 143 14 34 0 38 0 33 571 810 1048 643 905 1195 1 3 1750 775 44 4 5 3 6 650 1000 1250 600 875 1075 1 4 1682 773 44 4 4 3 3 614 955 1182 591 818 1000 2 3 11140 4290 278 14 1 43 5 2830 6510 7380 2480 5800 5230 2 4 ia 14900 ib 14930 ic 12330 375 8025 p 25 648 p 17 3 52 1 240 6600 p 500 15200 p 675 17100 p 表 1 模拟故障测试结果 附注 在线路 2 试验中 单相故障电流及引发的接触电 压和转移接触电压存在仅此 6 周 故障电流断开过程中所存在 的电压和电流在三相电流过零跳闸时在工作地点产生零序电流 故工作地点最终记录的电流和电压为峰值 表中带 p 的数值 卡易它 彐浦洛克线试验时做了单相送电的试验 梅特至柏 金斯线做了三相送电的试验 5 测试结果值得注意的问题 5 1 从卡易它 彐浦洛克线的测试中可注意到的问题 1 虽然接触电压或转移接触电压的值随当地土壤电阻率不同而 有所不同 但一般的上限值也不会超过几百伏 试验中不论在 工作杆塔还是两侧杆塔 塔脚对地的接触电压或转移接触电压 都很高 其值达到 500 1250 v 说明是很危险而必须采取措施 的 2 当采用布局 2 3 抑或布局 4 方式接地 这时的导线对杆 塔的接触电压为 0 33 4 5 v 说明这样的接地线布置是能保护 工作人员安全的 3 采用只在工作杆塔两侧接地时 虽然这个试验中表明工作杆 塔上工作相导线对接地的塔体间的接触电压为 35 v 但比其它 几种方案的值大了一个数量级 很可能在较大系统中当故障电 流较大时会超过允许的 75 v 因此不能认为是恰当的安全措施 4 不论是从工作杆塔导线上工作相接地还是三相同时接地都显 示故障电流通过架空地线分流了一部份至相邻杆塔 减少了流 经工作杆塔塔脚的量 使接触电压降低了 5 2 从梅特 柏金斯线的测试中可注意到的问题 1 当只在工作杆塔工作相导线上接地时 塔基对地间的接触电 压和转移接触电压值都很高 甚至高达 7380 v 因此不是恰当 的安全措施 2 在工作杆塔导线上三相接地时 塔基对地间的接触电压和转 移接触电压值保持在几百伏的值 三相故障电流基本上抵消仅 剩极小的零序电流 而当近乎 60 hz 的 1 6 周故障切断时 即约 0 003 s 内工作人员会受到高达 17 1 kv 峰值的接触电压和转移接触电压 根据美国 ansi ieee 标准第 80 号的规定 通电流的时间对 50 hz 或 60 hz 电流来说 是以 0 03 3 0 s 考虑的 因此即使当时峰值电压较高 由于 脉冲时间极短 只会引起工作人员有麻电的感觉 3 测得的导线对杆塔间的接触电压分别为 43 5 v 或 52 1 v 这 个值大约为个人保护接地线上电阻性电压降 14 1 v 或 17 3 v 的 3 倍 这是由于实际上在个人保护接地线与人体构成的接地回 路间还存在磁耦合 其等效回路如图 3 所示 计算结果基本与 实测结果相符 说明个人保护接地回路是一个阻抗回路而不是 单纯的电阻回路 图 3 个人保护接地等效回路原理图 6 试验结果对现场线路作业安全的提示 1 不能忽视地面工作人员的安全 在万一发生故障时 塔基与 地间 包括与塔体连接作接地的工具设备 的接触电压和转移接触 电压是很高且危险的 因此必须规定未经同意进入工作区的人 员应远离杆塔 或与杆塔接地连接的设备至少在 3m 以外 对 配合作业的工作人员如可能接近或接触杆塔或与杆塔接地连接 的设备时必须站在绝缘垫上 由于从架空地线会分流故障电流 至其它杆塔 从上述 500 kv 线路的测试中可以看出 甚至在接 触近十档以外的杆塔时可能也会有危险 因此也不能忽视在邻 近杆塔下地面工作人员的安全 2 虽然在工作杆塔的两侧杆塔导线上接地同时在工作杆塔上工 作相接地是最安全的 但从只在工作杆塔上工作相接地或是三 相都接地 对工作人员在杆塔上作业时都可有安全的保障 为 在保证安全下提高工作效率 实际采用在工作杆塔上三相都接 地是较为实际和适当的 应该教育工作人员执行这样的措施 在这个基础上 允许工作人员在必要时采用只在工作杆塔的工 作相接地 但必须规定在这样的条件下未接地的另二相应视作 带电线路 3 必须告诫工作人员在工作过程中应尽量让导线上的接地线尽 量靠近自己的作业接触点 以减低万一发生故障时由于阻抗而 增加的电压 7 建 议 1 正确执行 安规 中有关架空线路停电作业时挂接地线的安 全措施 重要的是要正确规定在输电线路上停电作业时保护现 场作业人员安全的安全措施 除了规定具体要求外 应该将类 似的试验和结果举一反三地介绍给工作人员 让他们了解规定 的实际意义和作用 可以激发工作人员更自觉地去贯彻执行 2 对输电线路 特别是对有平行线路的输电线路 是否要先在 电源两侧接地然后让工作人员再在现场接地应认真分析 避免 引起