带电拆搭35kV变电站设备引流线作业人体场强仿真与防护分析

带电拆搭35kV变电站设备引流线作业人体场强仿真与防护分析

何海清普岚王林春石和鹏

何海清普岚王林春石和鹏

（南电网有限责任公司临沧供电局云南临沧677000）

摘要：由于35kV变电站设备较多、相对位置靠近、电场影响复杂等因素，导致变电站站内进行带电作业受到众多限制条件而无法开展。本文利用有限元法，在ANSYS中对带电拆搭设备引流线人体体表电场强度进行了仿真与分析。仿真结果表明：带电作业人体最大电场强度会超过国家标准240kV/m，带电作业人员需要采取一定的屏蔽措施。本文仿真结果对35kV变电站带电作业下采取有效的防护措施以及带电作业方式的改进具有重要的指导意义。

关键词：引流线；带电作业；有限元法；电场分布

引言

国民经济的快速发展使社会对供电企业的供电可靠性和电能质量提出了更高的要求。加强35kV变电站的带电检修和维护作业，是提高电力系统供电可靠性的有力措施，是提高供电可靠性指标的有效举措，可以有效解决设备停电检修和向用户不间断供电之间的矛盾，是确保电网安全稳定运行的重要方式。带电作业是在电气设备带电的状态下进行的检修、安装、调试、改造及测量工作，当电气设备处于带电状态时，带电的电气设备所产生的电场、磁场以及电流有可能会对作业人员的身体产生重要影响。因此，必须对进入带电作业区域内进行工作的人员采取有效的防护措施，才能确保在带电作业区域内作业的工作人员的安全[1-3]。

目前，现阶段我国变电站带电作业项目比较有限，很多关键设备的带电作业依然处于空白状态。由于35kV变电站设备较多、相对位置靠近、电场影响复杂等因素，导致变电站站内进行带电作业时受到众多限制条件而无法开展。因此，研究带电作业人员人体表面电场的分布，保证带电作业人员的安全和电网的可靠运行具有重要的意义[4-6]。

1电场仿真理论基础

电场三维计算的常见方法有：模拟电荷法、边界元法、有限元法以及两种方法的组合[7]。本文利用Solidworks建立某35kV变电站隔离开关引流线仿真模型，旨在研究变电站的工频电场对人体的影响，而不是某一元件产生的电场分布，故可以对元件进行简化处理，然后采用ANSYS电磁场有限元分析软件进行变电站电场强度的仿真分析。

电磁场问题的求解都可视为从麦克斯韦方程出发，用偏微分方程和定解条件描述的边值问题求解。由于本文研究的问题在工频电压下，可作为准静电场处理，因此满足如下边值条件[8]：

从图4中可以发现，不同的三相引流线带电作业人体体表电场强度大体趋势基本一致，局部稍微有点不同，人体胸部的电场强度最大，其次是腿部，在加载最大运行电压的B相引流线带电作业人员人体最大电场强度达到343kV/m，A相和C相带电作业人体最大电场强度分别为167kV/m和182kV/m。

3.3引流线带电作业防护分析

有关人体体表场强的测试研究表明，一个中等身材(1.75m)的人站在地面场强为10kV/m的均匀电场中，头顶部的局部最高场强可达到周围场强的13.5~14.5倍，即头部最高体表场强可达到135kV/m以上。我国标准规定，交流线路带电作业人员局部裸露部位的最大交流场强应≤240kV/m，屏蔽服内≤15kV/m[10]。我国在制订《工频电场安全技术标准》时，曾建议地面场强在5kV/m以下时，工作时间不受限制；在5~8kV/m时，允许工作4h；8~12kV/m时，允许工作2h；超过20kV/m的地方，则需采取防护措施。

根据引流线带电作业人体仿真结果，带电拆搭隔离开关引流线下端接线夹时，人体最大电场强度不会超过240kV/m，但大于20kV/m，需要采取一定的防护措施。引流线上端接线夹带电作业时，当导线电压达到最大运行电压时，人体表面的电场强度将会超过国家标准规定的电场240kV/m，需要采取一定的屏蔽措施。

4结论

（1）带电拆搭隔离开关引流线下端接线夹时，人体表面的电场分布不均匀，人体胸部的电场强度最大，其次是靠近隔离开关的右臂电场也较大，加载最高运行电压相左侧的人体表面最大电场强度最大。

（2）带电拆搭隔离开关引流线上端接线夹时，人体表面电场强度比下端接线夹带电作业电场强大。人体胸部电场强度最大，其次是腿部，最大电场强度为343kV/m。

（3）根据《工频电场安全技术标准》，作业人员在体表场强超过20kV/m的作业点作业时，需要采取防护措施。综合仿真计算结果，带电拆搭引流线下端接线夹时，需要采取一定的防护措施，带电拆搭引流线上端接线夹时，则需要穿屏蔽服。

参考文献

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