淺談帶電檢修應急防范措施

宋永超

（中國南方電網，廣州 510000）

0 引言

隨著人類社會對于電力需求越來越大，電網維護與帶電檢修工作也越來越頻繁與復雜，也帶來了更多的安全隱患，對檢修人員的人身安全及設備的安全也帶來巨大威脅，因此，電網企業為了規范其操作及設備的安全運行制定了及其嚴格的規章制度。本文針對檢修人員在配電帶電作業應急防范措施進行了闡述，確保電網的安全運行。

1 現場安全標識牌匾及隔離帶的布局

現場安全標識牌匾主要分為兩類：一是直接區別等電勢區與零電勢區及爬電區的標識；二是基于企業文化識別體系和安全體系的標語標識牌匾。但這些牌匾存在一定不足：

（1）牌匾不能主動識別電勢場的臨時變化情況。約26.6%的帶電檢修事故來自施工現場電勢場狀態和設備帶電運行狀態與計劃中不符或施工中途發生變化，在這種變化過程中，牌匾無法根據電勢場的變化而隨之改變，此時牌匾會失去安全保護效果。即單純使用安全標識牌匾，難以滿足復雜條件下的帶電檢修安全距離警示效果，必須開發一種動態適應電勢場變化且能發出聲光報警的設施，才可以應對這種復雜情況。

（2）牌匾可能被施工人員主動無意識忽視。當前，電網系統內的安全牌匾多采用黃底黑字或黃底紅字的顯著對比色增加視覺沖擊感以引起場內施工人員重視，但對常年進行檢修工作的電網職工來說，反復看到這些牌匾，會引起一種主動無意識忽視，這種反應是一種自然現象，也是不可抗力。

（3）站外施工相關牌匾的保護及管理存在難度。在變電站、配電室內，相關安全牌匾的管理相對簡單，其可進入人員均為電網內工作人員，其對安全牌匾的保護工作有一定的主動性。但在輸電線路中，特別是人口較為密集的線塔管理工作難度較大，很難確保牌匾的完好，一方面戶外的飛鳥走獸及惡劣天候容易破壞牌匾，另一方面部分懸掛位置較低的牌匾，容易被人為破壞。所以部分變電配電輸電運行單位，會采用刷涂的方式進行牌匾布置，這是不允許的，必須使用懸掛式牌匾的，還需要設置配套的警示牌匾，避免牌匾受到人為破壞。牌匾的完好度也是日常線路巡查中需要進行嚴格落實的巡查項目。

在設計系統時應具備兩個主要功能，對警示牌匾進行替代性管理：

（1）對安全距離和安全區間進行識別。可通過兩個功能對安全距離和安全區間進行識別：一是來自BIM 和電力運行大數據，通過BIM 給出的空間模型，結合電力運行的大數據，使用ANSYS 方法得到當時對應線塔或變電站站區的電勢場分布狀態。這種方法屬于主動計算，但因為受到天氣等因素影響，可能存在少許誤差。二是通過工作人員的隨身PDA 與均壓服相連，通過感知均壓服的電勢變化，判斷工作人員實際處于的電勢位置。但此種方式因為缺少信號地，其判斷電勢變化的能力較強，但準確判斷電勢水平的能力較弱，且在強電場環境中，PDA 的性能將受到影響，PDA 的聯網能力也會受到一定程度的影響。所以此方法如果采用，僅作為前者的輔助。

（2）對動態發生的安全區間變化進行識別。當電力運行倒閘狀態發生變化時，電力運行大數據的數據庫也會隨之變化，基于BIM 和ANSYS 的計算結果隨之發生變化，此時現場管理的PDA 會發出聲光預警。基于均壓服實際電勢狀態判斷功能的PDA 電勢判斷，在此時也會作為預警信號來源，通過PDA 對工作人員發出預警。

因為根據《配電安規》要求，使用動態安全警示系統不能替代靜態安全警示牌匾，所以，系統還必須具備對靜態安全警示牌匾的管理功能：

（1）判斷靜態安全警示牌匾安裝位置是否與動態電勢場狀態相符。根據BIM 系統的圖紙數據、電力運行大數據的運行狀態數據，通過ANSYS 方法得到的電勢場分布狀態，計算出電勢場邊界，在實際巡線和帶電檢修作業時，首先將此結果與現場實際牌匾的安裝位置進行對比，可以得到對比關系圖，從而判斷現場安全警示牌匾的安裝位置是否與動態電勢場狀態相符的比較結果，如發現不符的情況，則視為現場安全隱患，應報調度申請處理方案及相關操作票，必要時要對之前設計的操作票進行修改后使用。該過程一方面可以保證現場安全警示牌匾的懸掛準確，另一方面也可以避免操作人員如前文分析的主動無意識忽視安全牌匾的現象發生。

（2）巡查功能和安全確認功能中對安全警示牌匾進行管理。在電網日常運行、巡查及檢修前的安全確認工作中，需要經過對安全警示牌匾的確認，才可以讓安全警示牌匾發揮應用的作用。通過巡查，操作人員會更加全面地了解安全警示牌匾的位置，進而對現場的安全距離進行充分確認。

2 現場電勢場空間分布形態的預計算

需要用到兩個核心模塊進行基于SOA 的電勢場空間和安全距離預警的計算，即基于電氣圖紙空間位置精確定位的BIM 模塊和基于有限元分析的ANSYS 模塊。為了服務這兩個模塊，圖1展示了各相關模塊的數據流關系。

圖1 數據流需求分析圖

首先，將電網的倒閘狀態等運行狀態和電網的拓撲圖紙相結合，形成一個基于電網各節點電壓及負荷狀態計算的邏輯判斷模塊，邏輯判斷的相關數據與高精度的電網電氣圖紙，服務于BIM 模塊形成被電壓及負荷數據加權的高精度電氣圖紙數據，該數據經過有限元分析，可以得到足夠精確的空間區域內的電勢場分布狀態預估數據。這些數據進入到安全區域分析模塊中，判斷電勢場的邊界分布并支持計算人員進出等電勢場的路線和窗口。

其次，使用人員定位模塊判斷人員的具體位置，如果使用GPS/BDS 雙模定位方法，可以將人員位置精確到±5 m 以內，這些數據可以與上述電勢場邊界數據進行整合分析，對接近電勢場邊界5 m 以內的人員發出預警，告知其距離電網電勢場邊界的距離，當其安全距離過小時，發出更加明顯的聲光預警。

3 電勢場的現場技術性動態探測

單純依靠電勢轉移的感應探頭，可以感受到電場的變化過程，但因為缺少信號接地，難以掌握電勢場的實際場壓，更難以掌握均壓服的實際電勢狀態，但通過感應線圈可以獲得工頻交變電場的距離信息。

雖然當前新建超高壓輸電設施多采用的直流輸電法，但目前500 kV 以下輸電網絡基本仍采用工頻三相交流電的輸電模式（三相三線、三相四線或三相五線模式）。

如果在PDA 設備外接一個交變電場感應線圈，可以得到一個磁通量變化曲線，該曲線同時受到環境中由ABC 三相工頻交變電場的影響，會得到一個正弦疊加數據。即

式中，Φ 為磁通量，Φ=BS；B 為磁場感應強度，S 為線圈磁通面積；t 為磁通時間；R 為線圈電阻；dΦ，dt 為磁通量和時間的導量。

通過式（1）可知：越接近導線即等電勢區時，其磁通量越大，單位時間和單位面積內通過感應線圈的感應電流就越大，而空間內三相導線產生的磁通量影響相互疊加，會形成一個疊加的交變磁場，根據供電規律，三相之間的距離各相差120°，即。使用MATLAB 對數據進行模擬，可以得到一個不同場強疊加的場強曲線，如圖2所示。僅需經過一次傅里葉變換，就可以在此正弦疊加數據中取出不同頻率下的場強關系，如圖3所示。

所謂傅里葉變換，即：

圖2 疊加交變磁場的感應電流變化圖

圖3 經過傅里葉變換的數據

4 結束語

綜上所述，配網帶電作業具有較高的經濟效益和社會效益，在應急狀態下保證作業人員人身安全是開展帶電作業的前提和基礎。本文提出了相應的確保配網帶電作業安全運行的應對措施，旨在推動配網帶電作業安全、優質、高效的開展。