问答题1. 保护间隙的工作原理是什么?
保护间隙的工作原理和电网防雷保护中,使用保护设备和保护间隙、管型避雷器等的原理是一样的。
在220kV及以上线路带电作业时,如果内过电压超过了线路设备绝缘或组合间隙的放电电压时,就会发生放电。但如果在线路上并联保护间隙,且使保护间隙的放电电压低于设备绝缘或组合间隙的放电电压,这样过电压将会使保护间隙首先放电,从而保护了作业人员的安全。为了得到可靠的保护,保护间隙伏秒特性的上限应低于组合间隙伏秒特性的下限,这样才能保证任何情况下保护间隙首先放电,这就是保护间隙的工作原理。
2. 保护间隙的使用范围是什么?
保护间隙用在大电流直接接地系统。当不符合带电作业绝缘要求时,可加装保护间隙进行限压保护,一般用在220kV及以上的线路带电作业。
3. 保护间隙的整定原则是什么?
在220kV及以上线路带电作业时,既要考虑人身安全,又要考虑设备安全,因此保护间隙的整定必须满足下列原则:
(1)在系统中出现危及人身安全的操作过电压时,保护间隙能正确动作,以保证人身安全。
(2)保护间隙的使用不应增加线路的跳闸率。
(3)保护间隙在最高工频电压运行下不允许误动作。
(4)保护间隙的操作波冲放电压小于作业时组合间隙相应的操作波冲放电压。
根据上述原则和试验数据,对保护间隙距离整定值推荐如下:
220kV线路0.7~0.8m
330kV线路1.0~1.1m
500kV线路2.0~2.5m
4. 保护间隙的悬挂步骤怎样?为什么要这样操作?
(1)将间隙放到最大位置;
(2)将F电极良好接地,接地线截面积不得小于25mm2;
(3)操作人员穿上屏蔽服用绝缘绳经滑车悬挂保护间隙;
(4)将保护间隙调整到整定位置,最后开始工作。
只有按上述程序才能防止因操作不慎而引起间隙短路,万一短路亦能防止危及操作人员的安全。
5. 安装保护间隙时注意什么?
安装注意事项有:①使用保护间隙应与调度联系,得到调度同意停用重合闸后,方可安装使用。②保护间隙的保护范围(按波长250μs的操作波放电电压相差3%计算)可达2.2km。作业时只需在作业点相邻杆塔上悬挂一组并有专人看护,不必逐基悬挂。间隙应与导线保持一定距离,防止电弧烧伤导线。③悬挂间隙的挂钩应用弹簧压紧,使之与导线接触牢固,下端要良好接地,接地电阻不得大于10Ω。④保护间隙的引线要考虑到系统短路电流的影响而不致烧伤烧断。⑤保护间隙应采用活动可调试,在悬挂间隙时,间隙放在最大位置,当作业人员即将进入绝缘子串时,才将间隙放到整定的距离,作业人员退出绝缘子串后,先将间隙拉大才能拆除间隙。⑥保护间隙的接地点,无关人员不准进入。⑦悬挂和拆除保护间隙的人员应穿全套屏蔽服,以防跨步电压危及人身安全。⑧间隙应有定位限制装置,保证电极的标准距离,严防短路事故。
6. 何为组合间隙?为什么最小组合间隙比最小安全距离大20%左右?
(1)带电作业时,在接地体与带电体之间单间隙的基础上,由于人体的介入,将单间隙分割为两部分,即人体对接地体之间和人体对带电体之间的两个间隙,这两个间隙的总和,我们称之为组合间隙。
(2)组合间隙的放电电压都比同等距离、两种电极型式的单间隙的放电电压降低了20%左右。因此,在确定组合间隙安全距离时,仍然以单间隙的最小安全距离为基础。一般组合间隙的最小距离都比单间隙的人身对带电体最小安全距离增加20%左右。
7. 什么叫气体放电?影响气体放电的主要因素有哪些?
所谓气体放电就是在一定条件下(如两电极间加上电压),电极旁和电极间气体导电率大大提高而出现的放电现象。
影响气体放电的主要因素有:
(1)电极间的电位差,电极的形状大小和放电极间的距离;
(2)周围气体介质的性质;
(3)环境温度、湿度、压力等。
8. 带电间接作业时,110kV和220kV线路上人体感应电流一般是多少?
根据北京供电局和北京电力试验所资料提供的模拟试验和实测,在相同条件下,穿屏蔽服时的感应电流比不穿屏蔽服时高20%左右。
对于110kV线路来说,当人体离带电体≥1.2m时,感应电流不大于180μA;对于220kV线路来说,当人体离带电体≥1.5m时,感应电流不大于400μA。可见均在人体的感觉电流以下,对人体无危害。
9. 带电作业的安全距离是根据什么原则确定的?
带电作业的安全距离是保证带电作业人身和设备安全的关键。确定安全距离的原则,是要保证在可能出现的最大过电压情况下,不致引起设备闪络和对人身放电。
安全距离的确定,应根据不同电压等级的电网可能出现的最大内过电压幅值和最大的大气过电压幅值,求出其相应的危险距离,取其中最大数值再增加20%的安全裕度而确定的。
10. 流经人体的安全电流是多少?带电作业时流经人体的安全电流是多少?
电流对人体造成直接危害。一般安全技术规定人体的安全电流是:50Hz交流电为10mA,直流电为50mA。
带电作业中,为防止作业人员在电流作用下感到不适而发生误操作,在试验项目中规定通过人体的工频电流应小于1mA,即带电作业时人体的安全电流为1mA。
11. 等电位作业人员为什么有时会发生“麻电”现象?
(1)屏蔽服、手套、衣服等各部位联接不好,所以在电位转移时,有电流通过手腕或其他部位而造成麻电;
(2)如果绝缘内衬将人体与屏蔽服隔开,作业时人体某点与带电的屏蔽服接触,则带电体通过该点集中对人体充放电,故该点也会有“麻电”现象;
(3)屏蔽服使用日久,屏蔽及导电性能下降,穿上这种屏蔽服进行带电作业时,会造成人体各部电位差或电场不均匀而使人有麻电感。
12. 带电作业中各种安全间距是如何规定的?什么叫良好绝缘子个数?
(1)作业距离。带电作业中操作人员处于某一具体的作业位置上与带电体(或在等电位时与接地体)能保持住的最小距离,作业距离是根据现场实际测量得到的结果。
(2)安全距离。带电作业时在过电压下不发生放电,并有足够安全裕度的最小空气间隙,是用来判别带电作业是否安全可靠的标准。通常由空气的绝缘水平、带电作业时的过电压水平以及必须的安全裕度决定。
(3)有效绝缘长度。绝缘工具在使用中遇到过电压不发生表面放电并有足够安全裕度的最小绝缘长度。是用以判别所有绝缘工具电性能是否安全以及操作人员接触绝缘工具的部位是否可靠的标准。
良好绝缘子个数是指绝缘子串在过电压不发生干闪并有足够安全裕度的最少片数,是按电压等级分别规定的。
13. 感应电压大小与哪些因素有关系?带电作业时其感应电压情况如何?
感应电压的高低与相间电压、相间距离、导线排列方式、导线直径、导线悬挂高度等因素有关。
间接作业时,在距离不变的情况下,人体对地绝缘越好,感应电压越高,反之则低。
在相同条件下,穿屏蔽服时的感应电压和感应电流比不穿屏蔽服时高20%左右,但是通过人体的电流因屏蔽服的分流作用可大大减小。根据模拟和实测,在不穿屏蔽服情况下,在110kV线路感应电压最高可达2000V左右。
14. 为什么带电作业工具有时泄漏电流会增大?如何防止?
带电作业中,绝缘工具有时出现泄漏电流增大现象,主要原因是:①空气中温度较高或湿度大,使工具表面电阻下降;②工具表面脏污或有汗水,使表面电阻下降;③绝缘工具表面电阻不均匀,表面磨损,表面粗糙或裂纹,使电场分布变形,当绝缘工具泄漏电流增大到一定值时,将出现起始电晕,最后导致沿面闪络,造成事故。必须指出,即使泄漏电流未达到起始电晕数据,在某些情况下,将使操作人员有麻电感,甚至神经受刺激造成事故,因此应引起高度重视。
防止带电作业工具泄漏电流增大的措施有:
(1)选择电气性能优良,吸水性小的绝缘材料,如环氧酚醛玻璃布管(板)等;
(2)加强绝缘工具保管,严防受潮脏污;
(3)绝缘工具应加工精细、表面光洁,并涂以绝缘良好的面漆;
(4)水冲洗工具和雨天作业工具应使用经严格试验合格的专用工具。
15. 在带电作业中,绝缘操作杆的用途是什么?分哪两种?分别用于什么电压等级?
在进行带电作业间接作业时,常常使用绝缘操作杆进行取销钉、装取卡具及绝缘子、缠绕绑线和测试等工作。绝缘操作杆依据作业电压等级的不同,其长度分固定式和可调式两种,固定式绝缘操作杆多用于220kV及以下电压等级的线路中。可调式绝缘操作杆多为伸缩式管型绝缘材料制作,可灵活运用于各种电压等级的输电线路中。
16. 绝缘操作杆、绝缘承力工具和绝缘绳索的有效长度不得小于多少?
绝缘操作杆,绝缘承力工具和绝缘绳索的有效长度不得小于表的规定:
绝缘操作杆、绝缘承力工具、绝缘绳索的有效长度
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电压等级 (kV)
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有效绝缘长度(m)
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绝缘操作杆
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绝缘承力工具、绝缘绳索
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10 35 63(66) 110 220 330 500
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0.7 0.9 1.0 1.3 2.1 3.1 4.0
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0.4 0.6 0.7 1.0 1.8 2.8 3.7
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17. 绝缘软梯有什么优缺点?
作业人员攀登软梯时不减少杆塔至导线间的内空间尺寸,空气间隙有较大的安全裕度,且软梯轻便,不受导线对地距离限制,又可以在导线上任意移动,因此是比较理想的导线上等电位作业的搭乘工具。在导线垂直排列的上导线作业时,由于作业人员将占据上下导线之间一定的内空间距离,所以不适用于在线间距离较小的导线垂直排列的上导线上进行等电位作业。此外,由于软梯和作业人员自重,增加了导线的额外荷载,并使导线弧垂下降,因此,该法也不适用于导线损伤比较严重或对交叉跨越物距离较小档距内的等电位作业。
18. 如何利用跟头滑悬挂绝缘软梯?
对于输电线路档距中间导线上的补修工作,应在作业点导线下方,首先把直径3~5mm的绝缘小绳利用射绳枪或绑在线锤上抛跨在导线上,再把翻跟头滑车绑在绝缘小绳上,起挂在导线上。然后,地面工作人员即可通过翻跟头滑车上的绝缘绳,将软梯挂在导线上。输电线路耐张杆塔或直线杆塔线夹附近导线上的检修工作,可采用操作杆挑挂走线滑车挂软梯的方法,使用该法时,杆塔上作业人员携带走线滑车登上杆塔,在横担上绑好安全带,地面人员利用走线滑车上的绝缘绳将操作杆传给杆塔上作业人员。杆塔上作业人员手持走线滑车的绝缘绳,利用操作杆前端的挑勾,将走线滑车挂在线夹外的导线上,并将手中的绝缘绳松落在地面上,地面作业人员即可利用走线滑车悬挂软梯。如导线上作业点在档距中,地面作业人员可利用走线滑车上的绝缘绳,将走线滑车拉至作业点处悬挂软梯。
19. 绝缘平梯有什么特点?适用于什么地方?
绝缘平梯一般由绝缘管或绝缘管和绝缘板制成,有结构简单、携带方便、重量轻、容易操作等特点。多用于是110~220kV线路耐张杆塔等电位作业工作中。
20. 绝缘滑车组有哪两部分组成?对其制作材料有什么技术要求?
绝缘滑车组由绝缘绳和绝缘滑车组合而成。绝缘滑车组的选用要依据承受荷载的大小及应用的目的来确定。由于绝缘滑车组属于承力工具。故滑车中的吊钩、中环、中轴等金属部件必须使用不低于45号钢机械性能的材料制作;护板、隔板、拉板、加强板及绝缘钩等使用抗拉强度大于500×9.8×104PA的绝缘板制作;滑轮应选用抗弯强度大于700×9.8×104PA的绝缘材料制作。
21. 操作杆采用不同的接头,对电气性能的影响程度如何?
目前操作杆普遍采用金属、绝缘两种接头,从试验比较来看:
(1)在均匀升压时,绝缘接头操作杆的放电电压较金属的提高了约18%;
(2)在耐压试验时,绝缘接头操作杆的击穿电压较金属的提高了约14%;
在所有试验(包括雨天操作杆试验)中发现,只要金属操作接头伸入绝缘管内,则其第一次均匀升压试验放电时,操作杆就从管内壁开始放电而导致全管击穿。这是由于金属操作接头在管内部分的棱角处造成电场集中,电场强度过强,电力线穿透管壁所致。
可以看出金属管接头在这里起着两个作用。第一是电容作用,这个电容分布使得节间电压分布变得恶劣,第二是产生电场集中,使操作杆在接头处出现一个电场强度特别强的点。这就使操作杆在接头附近发生层间击穿,使内绝缘破坏。
22. 蚕丝绳与尼龙绳的特性如何?
目前我国带电作业使用的绝缘绳索,主要是蚕丝绳与尼龙绳。试验证明,1m以下的各种绝缘绳不论其直径大小和新旧如何,只要清洁干燥,其干放电电压相差很小,且放电电压随长度基本上成比例增加,其单位长度放电电压比空气放电电压略低,达到340kV/m。但1m以上的绝缘绳放电电压与长度有关,则不成正比例,且放电电压分散性较大。
试验证明:绝缘绳受潮后,放电电压不但显著降低,而且泄漏电流显著增加,尤其是尼龙绳会迅速发热,甚至产生明火,以致烧断。
绝缘绳的机械强度,根据带电作业的实际情况,主要考虑其抗拉强度、耐磨性和伸长率。绝缘绳机械强度与材质的关系见表。
绝缘绳机械强度与绝缘绳的材质的关系
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绝缘绳名称
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单位抗拉强度 (kg/mm2)
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单位耐磨次数 (次/mm2)
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伸长率 (%)
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熟蚕丝绳
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8.9
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8.0
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65
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生蚕丝绳
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6.3
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3.99
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40~50
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尼龙(丝)绳
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11.47
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3.3
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60~80
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尼龙(线)绳
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11.41
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1.59
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40~60
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带电作业时着重考虑的问题是:
(1)1m以下的各种绝缘绳的干放电电压达到340kV/m,只要加强保管,严防受潮,用于带电作业是安全的;
(2)各种绝缘绳以2.5倍安全系数考虑,其各种规格安全使用应力,可按下列数值考虑和估算:
生蚕丝绳2.4kg/mm
2
熟蚕丝绳3.2kg/mm
2
尼龙绳46kg/mm
2
(3)尼龙绳受潮或有水珠时,在击穿电压的作用下将迅速熔断,应引起高度重视。而蚕丝绳则没有上述缺点,应逐步使用蚕丝绳代替尼龙绳。
23. 什么叫泄漏电流?
任何绝缘介质,并非绝对绝缘,在施加电压的情况下,总有一定的电流流过,这种微小电流称为绝缘介质的泄漏电流。泄漏电流在介质中分两个途径流动,一是沿表面流过的称表面泄漏电流,一是沿介质内部流过的称体积泄漏电流,二者之和为介质的总泄漏电流。
24. 如何按内过电压计算带电作业安全距离?
带电作业时可能出现的最大内过电压值,是按各级最高运行相电压乘以相应的最大过电压倍数计算出来的,再乘以1.414
化为最大值后,通过查空气间隙的放电特性曲线,得出各种电压在内过电压作用下最小安全距离。
例如:求在220kV线路上带电作业时可能出现的最大内过电压值和相应的放电距离各是多少?
解:根据《电力设备过电压保护设计技术规范》,220kV线路最大内过电压倍数是3,再考虑10%的电压升高,所以,220kV线路可能出现的最大内过电压值为
查相应的曲线(空气间隙的放电特性曲线),594kV的操作波放电距离是1.5m再加上20%的裕度,得出带电作业的最小安全距离是1.8m。
25. 如何按大气过电压计算带电作业安全距离?
按大气过电压计算带电作业安全距离,首先要考虑的是规程规定,在工作地段附近有雷电时应立即停止作业,但远方落雷,雷电波沿线路传到作业点的可能是存在的,一般从最坏的情况考虑,假定从作业点5km处落雷,再根据浮士德经验公式计算出雷电行波沿线路传到作业点的大气过电压最大值。
例如,在220kV线路(绝缘子为13片X-4.5)上带电作业时,离作业点5km处落雷,沿线路传到作业点的最大可能大气过电压值和相应的放电距离各是多少?
解:X-4.5型13片绝缘子串的50%冲击放电电压值从设计手册中查得为1186kV(正极性),这就是大气过电压的最大幅值。因为线路上落雷,过电压的最大幅值如大于绝缘子串的干闪冲击电压值,将引起绝缘子串闪络,所以绝缘子串的干闪冲击电压值等于大气过电压的幅值。
另外,雷电波衰减系数按最不利的情况取K=0.16×10
-3。根据浮士德经验公式,经过5km衰减后,传到作业点的过电压值为
根据以上计算可以查出:1.5/40μs全波棒与接地平板间的冲击放电电压曲线(正极性),得610kV雷电波过电压的放电距离为115cm。