等電位作業的安全考慮及等值電路
在實現等電位的過程中,將發生較大的暫態電容放電電流,其等值電路如上圖所示。
uc為人體與帶電體之間的電位差,這一 電位差作用在人體與帶電體所形成的電容c上,在等電位的過渡過程中,形成一個放電回路,放電瞬間相當于開關s接通瞬間,此時 限制電流的只有人體電阻rr,沖擊電流初始值可由歐姆定律求得:ich=uc/rr
在等電位作業中,Z重要的是進入或脫離等電位過程中的安全防護。我們知道,在帶電導線周圍的空間中存在著電場,一般來說,距帶電導線的距離越近,空間場強越高。當把一個導電體置于電場之中時,在靠近高壓帶電體的一面將感應出與帶電體極性相反的電荷。當作業人員沿絕緣體進入等電位時,由于絕緣體本身的絕緣電阻足夠大,通過人體的泄漏電流將很小。但隨著人與帶電體的逐步靠近,感應作用越來越強烈,人體與導線之間的局部電場越來越高。當人體與帶電體之間距離減小到場強足以使空氣發生游離時,帶電體與人體之間將發生放電。當人手接近帶電導線時,就會看見電弧和啪啪的放電聲,這是正負電荷中和過程中電能轉化成聲、光、熱能的緣故。當人體完全接觸帶電體后,中和過程完成,人體與帶電體達到同一電位。
對于110kv或更高等級的輸電線路,沖擊電流初始值一般約為十幾安至數十安。由此可見,沖擊電流的初始值較大,因此作業人員必須身穿全套屏蔽服,通過導電手套或等電位轉移線(棒)去接觸導線。如果直接徒手接觸導線,則會對人體產生強烈的刺激,有可能引發二次事故或導致電氣燒傷。當然,由于沖擊電流是一種脈沖放電電流,持續時間短,衰減快,通過屏蔽服可以使直接流入人體的沖擊電 流非常小,而且屏蔽服的持續通流容量較大,暫態沖擊電流也不會對屏蔽服造成任何損壞。一般來說,采用導電手套接觸帶電導線,由于身穿屏蔽服的人體相對距帶電導線較近,相當于電容器的兩個極板較近,感應電荷增多,因此其沖擊電流也較大。如果作業人員用電位轉移線(棒)搭接,人體可以對導線保持較大的距離,使感應電荷減小,沖擊電流也減小,從而避免等電位瞬間沖擊電流對人體的影響。
在作業人員脫離高電位時,即人與帶電體分開并有一空氣間隙時,相當于出現了電容器的兩個極板,靜電感應現象同時出現,電容器充電。當這一間隙小到使場強高到足以使空氣發生游離時,帶電體與人體之間又將發生放電,就會出現電弧和啪啪的放電聲。所以每次移動作業位置時,若人體沒有與帶電體保持等電位的話,都會出現充電和放電的過程。當等電位作業人員靠近導線時,如果動作遲緩并與導線保持在空氣間隙易被擊穿的臨界距離,那么空氣絕緣時而擊穿,時而恢復,就會發生電容c與系統之間的能量反復交換。這些能量部分轉化為熱能,有可能使導電手套的部分金屬絲燒斷,因此,進入等電位和脫離等電位都應動作迅速。等電位過渡的時間是非常短的,當人手與導線握緊之后,大約經過零點幾微秒,沖擊電流就衰減到Z大值的1%以下,等電位進入穩態階段。當人體與帶電體等電位后,就好像鳥兒停落在單根導線上一樣,即使人體有兩點與該帶電導線接觸,由于兩點之間的電壓降很小,流過人體的電流是微安級的水平,人體無任何不適感。
例如:等電位作業時,當人體與帶電體等電位后,假如兩手(或兩足)同時接觸帶電導線,且兩手間的距離為1.0m,假如導線型號為lgj —150/20,該段電阻為 0.00021ω,當負荷電流為200a時,那么作用在人體上的電位差為0.042v,設人體 電阻為1000ω,那么通過人體的電流為0.042ma,人體的感知電流是1ma,因此此時人體沒有任何感覺。如若穿上全套屏蔽服,此電位差加在屏蔽服上,電流也經屏蔽服旁路流過,人體更無不適感。
進入電場后穩態的等電位作業位置示意圖及等值電路如下圖所示。基本上與地電位分析一樣,只是絕緣工具和空氣間隙在人與大地之間。只要絕緣工具良好,空氣間隙足夠,其流經人體電流也就極小,遠遠小于人體感知電流值,作業是安全的。
- c、ic——人體與帶電體的電容及電容電流;
- uph——相電壓;
- r、ir——絕緣工具的電阻及流過它的絕緣電流;
- rr——人體電阻。
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