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带电作业中对电流的防护(人对电流的反应及泄露与旁路电流)

2015.11.16 11:23 评论:0

本篇将介绍带电作业中电流防护的概念。通过对电流防护的种类及电流对人体的生理反应的介绍,掌握在带电作业工作中对电流的防护知识。

人体对电流的生理反应

人体如被串入闭合的电路中,人体就会有电流通过。人体电阻Rr一般按1000Ω 计算。人体对工频稳态电流的生理反应可分为:感知、震惊、摆脱、呼吸痉挛和心室纤维性颤动。其相应的电流阈值如下图所示。

心室纤维性颤动被认为是电击引起死亡的主要原因。但超过摆脱阈值的电流,也可能致命,因为此时人手已不能松开,使电流继续流过人体,引起呼吸痉挛甚至室息死亡。上述各阈值并非一成不变的,与接触面积、接触条件(湿度、压力、温度)和每个人的生理特性有关;心室纤颤电流阈值与电流的持续时间有密切关系。此外,人体对直流电流的感知阈值为5mA (男5.2mA,女3.5mA);人体对高频电流的感知水平为0.24A。电流对人体的伤害,主要是:

  • 电击:是电流对人体内组织的伤害;
  • 电伤:主要是灼伤、电烙伤、皮肤金属化等。

所以必须采取各种措施限制通过人体的电流,使其小于引起人体伤害电流的最小值,确保人身安全。由于绝缘工具的电阻远远大于人体电阻,将绝缘工具串联在回路中,利用绝缘工具阻断通过人体的电流。绝缘工具的好坏、通过的电流大小直接影响人体的安全。

绝缘工具的泄露电流

带电作业中,由各种绝缘杆、绳或者水柱等组成了带电体和接地体之间的各种通道。绝缘材料在内、外因素影响下,也会使通道流过一定的电流,习惯上把这种电流称之为泄漏电流。泄漏电流也是一种对人体伤害比较严重的电流。尤其是经绝缘体表面通过的沿面电流。我们可以通过使用绝缘工具时对其表面进行擦拭,使其表面光洁干净,达到尽可能地减少沿面电流的目的。如在地电位作业时,如果绝缘杆存在沿面电流时,其等值电路如图下图所示。

地电位作业示意图及有泄露电流时的等值电路

地电位作业示意图及有泄露电流时的等值电路

途中各参数含义如下:

  • C、Ic——人体与带电体的电容及电容电流;
  • Uph——相电压;
  • R、IR——绝缘工具的电阻及流过它的绝缘电流;
  • Rr——人体电阻;
  • I’R、R’——绝缘工具的表面电阻及流过它的表面电流;

由于R与R’并联,使绝缘电阻减小,而带电体电压不变,所以通过人体的电流增大为IR+I’R,可能使人体受到伤害。

绝缘工具上的泄漏电流,主要指沿绝缘材料表面流过的电流,它是由外来杂质(水分、酸及其他)的离子式绝缘介质本身的离子移动所引起的。

在间接作业中,作业人员使用绝缘杆操作或安装某种绝缘工具时,人体与绝缘工具一般呈串联状态,因此从绝缘工具流过来的泄漏电流将全部通过人体入地。

绝缘工具的电阻远远大于人体电阻,因而电流由绝缘工具的电阻决定。

作业使用的环氧树脂类材料的电阻率都很高,体积电阻率一般都在1013Ω·cm以上,表面电阻系数也高达1013Ω。因此,绝缘工具在满足《国家电网公司电力安全工作规程》要求的长度下,泄漏电流只有几个微安,远远低于人体对工频交流电流的感知水平。

绝缘工具因受潮等原因,其体积电阻率及表面电阻率将可能下降两个数量级,泄漏电流将上升两个数量级,达到毫安级水平,会危及人身安全。因此,保持工具不受潮是非常重要的。

有一种防泄漏电流伤害的办法是采用泄漏报警器,并联在绝缘工具的尾部,并与大地相连。当泄漏电流达到整定值即发出警报,停止使用。

普通绝缘工具在湿度超过80%RH以上的环境中禁止使用,如需带电作业,则必须使用防潮型绝缘工具(防潮绝缘杆、防潮绳、防潮绝缘毯、防潮绝缘服等)。防潮工具内部、表面经过特殊处理,具有在潮湿气候下仍能保持很小的泄漏电流特性。

普通绝缘工具在雨天是禁止使用的。特殊的雨天操作杆,由于加装了一定数量的防雨罩,使绝缘杆有效长度内的泄漏路径大大延伸,并保持少数区段的绝缘不被雨淋湿,所以,整个工具的泄漏电流得到有效控制,一般工作状态下的泄漏电流不会超过几百微安。

绝缘子串的泄漏电流

干燥洁净的绝缘子串,其电阻很高,单片绝缘子的绝缘电阻在500MΩ以上,其电容很小,单片约为50pF,故其阻抗值也很高。绝缘予串的泄漏电流不会超过几十微安。但当绝缘子受到一定程度的污秽,且空气相对湿度较大时,泄漏电流可能达到毫安级。当塔上电工在横担一侧摘除绝缘子挂点时,人体就串入到泄漏回路中,泄漏电流将流过人体。

防护的措施是先拆开绝缘子串导线侧连接,并将泄漏电流短接入地,再摘挂点。穿屏蔽服,并戴屏蔽手套去摘挂点,也可分流泄漏电流,有效地保护人身安全。

在载流设备上工作的旁路电流

等电位作业中,作业人员常接触载流导体或设备,即有负荷电流的导体或设备。

在导线上等电位作业时,导线电阻虽然非常小,但导线上负荷电流是很大的,在某两点(如人体左、右手接触的两点)之间就会有电位差,此电位差较小,如果人穿屏蔽服接触两点,流过屏蔽服的电流很小,一般不需要加以防护。通常称此电流为旁路电流。如在下列情况下,则应加以防范:

  1. 在高阻抗载流体(例如阻波器)附近工作。
  2. 使用引流线短接空载电容电流。
  3. 使用短路线短接负载线等。

防护的主要措施是使用截面合格、热容量大的导流设备事先将电流短接过去,使工作区内的阻抗降低,无明显的电位差存在,此时工作就不会发生问题。对断接有较高电位差的电容电流,要避开电弧区,或使用密封的消弧设备,免受飞弧的伤害。