等電位作業(yè)的原理

1、等電位作業(yè)的原理由電造成人體有麻電感甚至死亡的原因，不在于人體所處電位的高低，而取決于流經(jīng)人體的電流的大小。根據(jù)歐姆定律，當人體不同時接觸有電位差的物體時，人體中就沒有電流通過。從理論上講，與帶電體等電位的作業(yè)人員全身是同一電位，流經(jīng)人體的電流為零， 所以等電位作業(yè)是安全的。當人體與帶電體等電位后， 假如兩手（或兩足）同時接觸帶點導線，且兩手間的距離為1.0m , 那么作用在人體上的電位差即該段導線上的電壓降。假如導線為LGJ-150型，該段電阻為0.00021 Q,當負荷電流為 200A 時，那么該電位差為 0.042V ,設人體電阻為 1000 Q , 那么通過人體的電流為 42A ,遠小

2、于人的感知電流 1000dA ,人體無任何不適感。 如果作 業(yè)人員是穿屏蔽服作業(yè)，因屏蔽服有旁路電流的作用，那么，流過人體的電流將更小。在等電位作業(yè)中，最重要的是進入或脫離等電位過程中的安全防護。我們知道，在帶點導線周圍的空間中存在著電場，一般來說，距帶點導線的距離越近，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(yè)人員沿絕緣體進入帶電體時，由于絕緣體本身的絕緣電阻足夠大，通過人體的泄露電流將很小，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(fā)生游離時

3、，帶電體與人體之間將發(fā)生放電。當人手接近帶電導線時， 就會看見電弧發(fā)生并產(chǎn)生啪啪的放電聲，這是正負電荷中和過程中電能轉(zhuǎn)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，在實現(xiàn)等電位的過程中， 將發(fā)生較大的暫態(tài)電容放電電流，其等值電路見圖1-4 。圖1-4中，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Ich可由歐姆定律求得，即Ich=UC/Rr圖IT等電位過程的等值電路（a）進入等電位過程的電路圖；缶）

4、實現(xiàn)等電位后的電路圖對于110kV或更高等級的輸電線路， 沖擊電流初始值一般約為十幾至數(shù)十安培。由此可見,沖擊電流的初始值較大， 因此作業(yè)人員必須身穿全套屏蔽服，通過導電手套或等電位轉(zhuǎn)移線（棒）去接觸導線。如果直接徒手接觸導線，則會對人體產(chǎn)生強烈的刺激，有可能導致電氣燒傷或引發(fā)二次事故。當然，由于沖擊電流是一種脈沖放電電流，持續(xù)時間短，衰減快，通過屏蔽服可起到良好的旁路效果，使直接流入人體的沖擊電流非常小，而且屏蔽服的持續(xù)通流容量較大，暫態(tài)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

5、其沖擊電流也較大。如果作業(yè)人員用電位轉(zhuǎn)移線（棒）塔接，人體可以對導線保持較大的距離，使感應電荷減小，中間電流也減小，從而避免等電位瞬間沖擊電流對人體的影響。在作業(yè)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(xiàn)了電容器的兩個極板，靜電感應現(xiàn)象同時出現(xiàn)，電容器復被充電。當這一間隙小到使場強高到足以使空氣發(fā)生游離時，帶電體與人體之間又將發(fā)生放電，就會出現(xiàn)電弧并發(fā)出啪啪的放電聲。所以每次移動作業(yè)位置時，若人體沒有與帶電體保持同電位的話，都要出現(xiàn)充電和放電的過程。當?shù)入娢蛔鳂I(yè)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(fā)生電容

6、C 與系統(tǒng)之間的能量反復交換，這些能量部分轉(zhuǎn)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。等電位過渡的時間時非常短的，當人手與導線握緊之后，大約經(jīng)過零點幾微秒，沖擊電流就衰減到最大值的1% 以下， 等電位進入穩(wěn)態(tài)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。即使人體有亮點與該導電體接觸，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。從以上作業(yè)原理的分析來看，等電位作業(yè)是安全的，但在等電位的過程中，應注意以下幾點：（ 1 ）作業(yè)人員借助某一絕緣工具（硬梯、軟梯、吊籃、吊桿等）進入高電位時，該絕緣工具應性能良好且

7、保持與相應電壓等級相適應的有效絕緣長度，使通過人體的泄露電流控制在微安級的水平。2 ) 其組合間隙的長度必須滿足相關規(guī)程及標準的規(guī)定，使放電概率控制在10-5 以下。( 3 ) 在進入或脫離等電位時，要防止暫態(tài)沖擊電流對人體的影響。因此， 在等電位作業(yè)中，作業(yè)人員必須穿戴全套屏蔽用具，實施安全防護。<R ，人體電阻Rr 也遠遠小于人體與導線之間的容抗，即Rr<<XC 。因此在分析流入人體的電流時，人體電阻可忽略不計。圖12 (b)電路可簡化為圖1-2 (c)電路。設I為流過絕緣桿的泄漏電流，I ”為電容電流，那 么流過人體總電流是上述兩個電流分量的矢量和，即I= I'

8、 + 1其中I' =UPH/R I =UPH/XC 帶電作業(yè)所用的環(huán)氧樹脂類絕緣材料的電阻率很高，如3640 型絕緣管材的體積電阻率在常態(tài)下均大于 1012a cm,制作成的工具，其絕緣電阻均在10101012a 以上。對于10kV配電線路，泄露電流I '為I ' =5.77/1070.5 2)也就是說，泄露電流僅為 微安級。間接作業(yè)時，當人體與帶電體保持安全距離時，人與帶電體之間的電容約為2.2 X10-12 4.4 X10-12F ,其容抗為 XC =1/ (coC) =1/ (2兀2 0.72 X 10隊 1.44 X1 09 ()則電容電流為I =5.77 X

9、103/(1.44 X109 )弋4 (科A)即間接作業(yè)時，人體電 容電流也是微安級。故I ' + I的矢量和也是微安級，遠遠小于人體電流的感知值1mA。以上分析計算說明，在應用地電位作業(yè)方式時，只要人體與帶電體保持足夠的安全距離，且采用絕緣性能良好的工具進行作業(yè)，通過工具的泄露電流和電容電流都非常小(微安級)，這樣小的電流對人體毫無影響。因此，足以保證作業(yè)人員的安全。但是必須指出的是，絕緣工具的性能直接關系到作業(yè)人員的安全，如果絕緣工具表面臟污，或者內(nèi)外表面受潮，泄露電流將急劇增加。當增加到人體的感知電流以上時，就會出現(xiàn)麻電甚至觸電事故。因此在使用時應保持工具表面干燥清潔，并注意妥當

10、保管防止受潮。二、 中間電位工作原理中間電位作業(yè)的位置示意圖及等效電路如圖1-3 所示。當作業(yè)人員站在絕緣梯上或絕緣平臺上，用絕緣桿進行的作業(yè)即屬中間電位作業(yè)，此時人體電位是低于導電體電位、高于地電位的某一懸浮的中間電位。采用中間電位法作業(yè)時，人體與導線之間構(gòu)成一個電容C1 ，人體與地(桿塔）之間構(gòu)成另一個電容C2 ，絕緣桿的電阻為R1 ，絕緣平臺的絕緣電阻為R2 。作業(yè)人員通過兩部分絕緣體分別與接地體和帶電體隔開，這兩部分絕緣體共同起著限制流經(jīng)人體電流的作用， 同時組合空氣間隙防止帶電體通過人體對接地體發(fā)生放電。組合間隙由兩段空氣間隙組成。一般來說，只要絕緣操作工具和絕緣平臺的絕緣水平滿足規(guī)

11、定，由C1 和 C2 組成的絕緣體即可將泄露電流限制到微安級水平。只要兩段空氣間隙達到規(guī)定的作業(yè)間隙，由 C1 和 C2 組成的電容回路也可將通過人體的電容電流限制到微安級水平。需要指出的是，在采用中間電位法作業(yè)時，帶電體對地電壓由組合間隙共同承受，人體電位是一懸浮電位，與帶電體和接地體是有電位差的，在作業(yè)過程中：（1 ）地面作業(yè)人員是不允許直接用手向中間電位作業(yè)人員傳遞物品的。這是因為：若直接接觸或傳遞金屬工具，由于二者之間的電位差， 將可能出現(xiàn)靜電電擊現(xiàn)象；若地面作業(yè)人員直接接觸中間電位人員，相當于短接了絕緣平臺，是絕緣平臺的電阻R2 和人與地之間的電容C2 趨于零，不僅可能使泄露電流急劇

12、增大，而且因組合間隙變?yōu)閱伍g隙，有可能發(fā)生空氣間隙擊穿，導致作業(yè)人員電擊傷亡。（ 2 ）當系統(tǒng)電壓較高時，空間場強較高，中間電位作業(yè)人員應穿屏蔽服，避免因場強過大引起人的不適感。但在配電線路帶電作業(yè)中，由于空間場強低，且配電系統(tǒng)電力設備密集，空間作業(yè)間隙小，作業(yè)人員不允許穿屏蔽服，而應穿絕緣服進行作業(yè)。（3 ）絕緣平臺和絕緣桿應定期檢驗，保持良好的絕緣性能，其有效絕緣長度應滿足相應電壓等級規(guī)定的要求，其組合間隙一般應比相應電壓等級的單間隙大20% 左右。三、等電位作業(yè)的原理由電造成人體有麻電感甚至死亡的原因，不在于人體所處電位的高低，而取決于流經(jīng)人體的電流的大小。根據(jù)歐姆定律，當人體不同時接觸

13、有電位差的物體時，人體中就沒有電流通過。從理論上講， 與帶電體等電位的作業(yè)人員全身是同一電位，流經(jīng)人體的電流為零，所以等電位作業(yè)是安全的。當人體與帶電體等電位后，假如兩手（或兩足）同時接觸帶點導線，且兩手間的距離為 1.0m ，那么作用在人體上的電位差即該段導線上的電壓降。假如導線為LGJ-150型，該段電阻為 0.00021 Q ,當負荷電流為 200A時，那么該電位差為0.042V ,設人體電阻為1000a ,那么通過人體的電流為42A ,遠小于人的感知電流1000dA ,人體無任何不適感。如果作業(yè)人員是穿屏蔽服作業(yè)，因屏蔽服有旁路電流的作用，那么，流過人體的電流將更小。在等電位作業(yè)中，最

14、重要的是進入或脫離等電位過程中的安全防護。我們知道，在帶點導線周圍的空間中存在著電場，一般來說，距帶點導線的距離越近，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(yè)人員沿絕緣體進入帶電體時，由于絕緣體本身的絕緣電阻足夠大，通過人體的泄露電流將很小，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(fā)生游離時，帶電體與人體之間將發(fā)生放電。當人手接近帶電導線時，就會看見電弧發(fā)生并產(chǎn)生啪啪的放電聲，這是正負電荷中和過程中電能轉(zhuǎn)化成聲、光、 熱能的緣故。當人體完全接觸帶

15、電體后，中和過程完成， 人體與帶電體達到同一電位，在實現(xiàn)等電位的過程中，將發(fā)生較大的暫態(tài)電容放電電流，其等值電路見圖1-4 。圖 1-4 中， 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Ich 可由歐姆定律求得，即Ich=UC/Rr 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至數(shù)十安培。由此可見，沖擊電流的初始值較大，因此作業(yè)人員必須身穿全套屏蔽服，通過導電手套或等電位轉(zhuǎn)移線（棒）去接觸導線。如果直接徒手接觸導線

16、，則會對人體產(chǎn)生強烈的刺激，有可能導致電氣燒傷或引發(fā)二次事故。當然， 由于沖擊電流是一種脈沖放電電流，持續(xù)時間短，衰減快，通過屏蔽服可起到良好的旁路效果，使直接流入人體的沖擊電流非常小，而且屏蔽服的持續(xù)通流容量較大，暫態(tài)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(yè)人員用電位轉(zhuǎn)移線（棒）塔接，人體可以對導線保持較大的距離，使感應電荷減小，中間電流也減小，從而避免等電位瞬間沖擊電流對人體的影響。在作業(yè)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(xiàn)

17、了電容器的兩個極板，靜電感應現(xiàn)象同時出現(xiàn)，電容器復被充電。當這一間隙小到使場強高到足以使空氣發(fā)生游離時，帶電體與人體之間又將發(fā)生放電，就會出現(xiàn)電弧并發(fā)出啪啪的放電聲。所以每次移動作業(yè)位置時，若人體沒有與帶電體保持同電位的話， 都要出現(xiàn)充電和放電的過程。當?shù)入娢蛔鳂I(yè)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(fā)生電容C與系統(tǒng)之間的能量反復交換，這些能量部分轉(zhuǎn)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。等電位過渡的時間時非常短的，當人手與導線握緊之后，大約經(jīng)過零點幾微秒，沖擊電流就衰減到最大值的1% 以下， 等電位進入穩(wěn)態(tài)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。即使人體有亮點與該導電體接觸，由于兩