输电线路停电检修时接地线挂接的安全要求.docx
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输电线路停电检修时接地线挂接的安全要求
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输电线路停电检修时接地线挂接的安全要求
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6.6Ω。
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8.1Ω。
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：
①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）。
②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500～1250V，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0.33～4.5V，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35V，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75V，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7380V，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60Hz的1/6周故障切断时，即约0.003s内工作人员会受到高达17
.1kV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50Hz或60Hz电流来说是以0.03～3.0s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43.5V或52.1V。
这个值大约为个人保护接地线上电阻性电压降（14.1V或17.3V）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500kV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，避免引起感应电流在接地的回路中意外环流而最终导致不必要的负效果。
（3）对个人保护接地线绝对不能像个别电力部门那样，单为方便工作人员携带和装接，不按系统条件一律采用25mm2的截面。
一般在输电线路上应用的个人保护接地线截面不能小于50mm2，如经计算后需要可选用一根或几根并联的70mm2的软铜多股绞线，但单根面积不能太大以免增加操作时的困难。
（陈效杰）
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