技能培训专题之带电作业原理.pptx

1、带电作业的基本原理及作业方法第一节 带电作业的基本原理一.电流对人体的影响 表1给出的是在干燥条件下，接触面积为50cm2100cm2,电流路径为手手或手脚的人体阻抗值。人体对工频稳态电流的生理反应可以分为：感知、震惊、摆脱、呼吸痉挛和心室纤维性颤动，其相应电流阀值如表2所示。从表1数据可看出，人体阻抗因人而异。从安全出发，人体阻抗一般可按1000进行估算。表1 人体阻抗Z r 接触电压（V）人体阻抗（）低于下列数值的人数百分比总人数5%总人数50%总人数95%2517503250610050145026254275751250220035001001200187532001251125162

2、5287522010001350212570075011001550100070010501500表2 人体对稳态电击产生生理反应的电流阀值（mA）生理反映生理反映感知感知震惊震惊摆脱摆脱呼吸痉挛呼吸痉挛心室纤维性颤动心室纤维性颤动男性男性1.13.216.023.0100女性女性0.82.210.515.0100 国际电工委员会(IEC)对交流电流下人体生理效应有表3的推荐值。表3 IEC对交流电流下人体生理效应的推荐意见人体生理效应人体生理效应（15100）Hz交流电流（交流电流（mA）感知电流阀值感知电流阀值0.5摆脱电流阀值摆脱电流阀值10心室纤颤电心室纤颤电流阀值流阀值持续时间为持续

3、时间为3秒秒40持续时间为持续时间为1秒秒50持续时间为持续时间为0.1秒秒400500 表4 人体对暂态电击产生生理反应的能量阀值。生理效应生理效应感知感知烦恼烦恼损伤或死亡损伤或死亡能量阀值能量阀值(mJ)0.10.5 1.525000二.电场对人体的影响 人员在带电作业过程中，构成了各种各样的电极结构。其中主要的电极结构有：导线人与构架、导线人与横担、导线与人构架、导线与人横担、导线与人导线等。由于带电作业的现场环境和带电设备布局的不同、带电作业工具和作业方式的多样性、人在作业过程中有较大的流动性等因素，使带电作业中遇到的高压电场变化多端，这就需要了解电场的基本特征和分类。自然界存在着正

4、、负两种电荷，电荷的周围存在着电场，相对于观察者是静止的，且其电量不随时间而变化的电场为静电场。例如在直流电压下两电极之间的电场就是静电场。在工频电压下，两电极上的电量将随时间变化，因而两极性之间的电场也随时间而变化。但由于其变化的速度相对于电子运动的速度而言是相对缓慢的，并且电极间的距离也远小于相应的电磁波波长。因此对于任何一个瞬间的工频电场可以近似地按静电场考虑。将一个静止电荷引入到电场中，该电荷就会受到电场力的作用。电场的强弱常用电场强度（简称场强）来描述，电场强度是电荷在电场中所受到的作用力与该电荷所具有的电量之比。当导体接近一个带电体时，靠近带电体的一面会感应出与带电体极性相反的电荷

5、，而背离的一面则感应出与带电体极性相同的电荷，这种现象称为静电感应。在带电作业中，静电感应会对作业人员产生不利的影响，特别是在超高压带电作业中，甚至可能危及作业人员的安全。按电场的均匀程度可将静电场分为均匀电场、稍不均匀电场和极不均匀电场三类。在均匀电场中，各点的场强大小与方向都完全相同。例如，一对平行平板电极，在极间距离比电极尺寸小得多的情况下，电极之间的电场就是均匀电场（电极边缘部分除外）。均匀电场中各点的电场强度E为：E=U/d (kV/m)式中:U施加在两电极间的电压 （kV）d平板电极间的距离（m）在不均匀电场中，各点场强的大小或方向是不同的。根据电场分布的对称性，不均匀电场又可分为

6、对称型分布和不对称型分布两类。在极不均匀电场中，一般以棒极电极作为典型的不对称分布电场，以棒棒电极作为典型的对称分布电场。由于不均匀电场中各点场强随电极形状与所在位置而变化，所以通常采用平均场强Eav和电场不均匀系数f予以描述。电场不均匀系数f是最大场强与平均场强的比值，即：f=Emax/Eav 稍不均匀电场与极不均匀电场之间没有十分明显的划分，对于空气介质通常以f=2为分界线。当f2时，逐渐向极不均匀电场过渡。当f4时，则认为是极不均匀电场。电场的不均匀程度与电极形状与极间距离有关。在相同电极形状的条件下，当极间距离增大时，电场的不均匀程度将随之增加，例如两个金属圆球间的电场。当极间的距离相

7、对球的直径而言较小时，是稍不均匀电场。但当极间距离增大时，电场的不均匀程度逐渐增大，最后成为极不均匀电场。对于空气介质，判断电场的不均匀程度可由间隙击穿前在高压电极周围是否发生电晕为依据。击穿前没有电晕现象为稍不均匀电场，击穿前发生电晕现象则为极不均匀电场。在带电作业中，当外界电场达到一定强度时，人体裸露的皮肤上就有“微风吹拂”的感觉发生，此时测量到的体表场强为2.4kV/cm，要相当于人体体表有0.08A/cm2的电流流入肌体。风吹感的原因，是电场中导体的尖端，因强场引起气体游离和移动的现象。在等电位作业电工的颜面常会有一种沾上蜘蛛网样的感觉，这是强电场引起电荷在汗毛上集聚，使之竖起牵动皮肤

8、形成的一种感觉。有的等电位电工把手中的扳手伸向远处，耳边会听到“嗡嗡”声，扳手晃动越快声音就越明显。在高压输电线路的强电场下，穿塑料凉鞋在草地上行走，裸露的脚面碰到地上的草时有时会有很强的针刺感。如果打金属伞架的雨伞在强电场下走动，握着绝缘把手的手如果与金属杆形成一个小间隙，就会看到大火花放电并对肌体产生电击感。人体皮肤对表面局部场强的“电场感知水平”为240kV/m，据试验研究，人站在地面时头顶部的局部最高场强为周围场强的13.5倍。一个中等身材的人站在地面场强为10kV/m的均匀电场中，头顶最高处体表场强为135kV/m，小于人体皮肤的“电场感知水平”。所以，国际大电网会议认为高压输电线路

9、下地面场强为10kV/m时是安全的。原苏联规定在地面场强为5kV/m以下时，工作时间不受限制，超过20 kV/m的地方，则需采取防护措施。我国带电作业用屏蔽服及试验方法标准中规定，人体面部裸露处的局部场强允许值为240kV/m。带电作业是指在带电的情况下，对送变电设备进行测试、维护和更换部件的作业。要做到带电作业时不仅保证人身没有触电受伤的危险，而且也能保证作业人员没有任何不舒服的感觉，就必须满足下面三条要求：（1）流经人体的电流不超过人体的感知水平1mA(1000A)。（2）人体体表局部场强不超过人体的感知水平240kV/m。（3）与带电体保持规定的安全距离。三.带电作业方式的划分1.按人与

10、带电体的相对位置来划分 带电作业方式根据作业人员与带电体的位置分为间接作业与直接作业两种方式。2.按作业人员的人体电位来划分 按作业人员的自身电位来划分，可分为地电位作业、中间电位作业、等电位作业三种方式。地电位作业时人体与带电体的关系是：大地（杆塔）人绝缘工具带电体。中间电位作业时人体与带电体的关系是：大地（杆塔）绝缘体人体绝缘工具带电体。等电位作业时人体与带电体的关系是：带电体（人体）绝缘体 大地（杆塔）。三种作业方式的区别及特点见图1。绝缘体 人体 绝缘体 人体 绝缘体 人体 绝缘体 地电位作业 中间电位作业 等电位作业 图1 三种作业方式的区别及特点3.按采用的绝缘工具来划分。根据作业人员采用的绝缘工具来划分作业方式也是一种常用的表述方法。如绝缘杆作业法绝缘手套作业法等。四带电作业工作原理1.地电位作业工作原理 地电位作业的位置示意图及等效电路如图2所示。2.中间电位工作原理 中间电位作业的位置示意图及等效电路图3所示。图2 地电位作业的位置示意图及等效电路 CRr(1)(2)RCRRr(3)绝绝IIIIUUIcIR图3 中间电位作业的位置示意图及等效电路 C1R1R2C2C22R2C11RU3.等电位作业的原理 在实现人体与带电体等电位的过程中，将发生较大的暂态电容放电电流，其等值电路见图4。图4 等值电路 cCRrkUkCRr