芦光栋
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摘要：随着现代社会的飞速发展，人们对于电力服务的需求和要求也在不断提高，为进一步提高供电服务水平，带电作业的情况越来越多，危险性也逐渐升高。基于此，本文围绕带电线路中施工机械安全距离作业下的临界电场展开探讨，介绍了确定带电线路安全距离的方法，并以仿真模型的方式进行分析。
关键词：带电线路；安全距离；临界电场
引言：在当前城市化进程不断加快的情况下，输电线路覆盖范围不断扩大，同时各种施工作业、违法违章行为等，都给输电线路的稳定性带来一定影响，为确保供电可靠性，需要施工人员在维修电路的过程中带电作业。随着电力设备和输电线路的复杂性不断增加，引发安全隐患的因素越发复杂，因此，加强带电线路安全作业距离的临界电场分析是十分有必要的。
一、确定带电线路安全距离的方法
目前，电力系统中在对带电线路进行施工的过程中，通常判断安全距离的时候，会使用惯用法或者统计法。为进一步提高确定安全距离的准确性以及便捷性，逐渐由此方法衍生出了很多其他的确定安全距离方法，如激光、红外、超声波等方式实现安全距离的确定。但实际上，由于这些高科技设备的成本相关较高，而且准确程度方面仍然存在一些问题，因此在实际施工作业的过程中难以发挥有效作用。
基于此，随着对带电施工安全距离确定的不断研究，电力系统提出了以电场过限进行安全距离测定的方法。通过在机械端部安装近电感应器，测定周围电场强度，再经过数据分析，将电场和电压信息传输到警报器，警报器通过对电场强度的判断，决定是否进行警报。这种临界电场测定法的主要优势在于以下几个方面：第一，提高了安全距离警报的准确度和直观性；第二，在分布式传感器的作用下，能够实现对于多台工程吊车的远程监控；第三，设备具有一定便携性，且续航时间长，拆卸方便，操作简单。这种方法尤其在以下两种情况下能够发挥较大的作用，有效保障技术施工人员的生命安全，其一，当施工现场情况相对较为复杂时，无法准确测量机械设备和带电设备、导线等之间的距离时；其二，当线路情况较为复杂时，电压交错、供电电源较多，当某一线路切断电源之后，设备或者线路可能仍然带电，威胁施工人员安全。在这两种经常需要人员凭经验判断安全距离和线路的情况下，使用电场过限判断安全距离能够极大地提高施工作业的安全性[1]。
二、交流输电线路安全距离下的临界电场分析
（一）电场仿真模型
在对交流输电线路安全距离下临界电场进行计算的过程中，主要采用的是有限元计算原理。本次仿真计算中，主要考虑的机械入侵方向包括以下三种：水平方向、侧下45°以及正下方。在对工程接地保护的前提下，将机械设备的电位设置为与大地相同。根据行业相关规定，本次仿真模型计算的安全距离以专项措施为准进行确定，110KV和220KV的交流电路其安全距离分别为6.5m和8.0m。
（二）仿真结果
通过对机械水平方向、侧下45°以及正下方三种入侵方式进行计算和分析，的带如下结果：对于110KV的线路而言，在没有设备入侵和有设备入侵的情况下，6.5m距离位置水平方向电场强度分别为4.07KV/m和29.09KV/m；45°侧方6.5m距离的电场强度为5.87KV/m和24.28KV/m；正下方6.5m距离的电场强度为7.34KV/m和23.24KV/m。
对于220KV输电线而言，在没有设备入侵和有设备入侵的情况下，8.0m距离位置水平方向电场强度分别为6.56KV/m和56.85KV/m；45°侧方8.0m距离的电场强度为10.09KV/m和45.31KV/m；正下方8.0m距离的电场强度为12.24KV/m和41.92KV/m。
通过对交流输电线路安全距离下的临界电场仿真计算的分析和讨论，发现在进行临界电场计算的过程中需要注意以下几个方面：首先，输电线路在有设备入侵和无设备入侵的情况下，其临界电场值有着较大的差异，在按设备入侵时电场强度较之前增加了3.4到7.3倍左右，因此，在使用机械设备进行施工的过程中，其临界电场强度需要重新计算。其次，110KV和220KV安全位置的临界电场强度不同，因此采用这一方法判定安全距离的过程中，需要根据电压等级进行有针对性的计算和分析。最后，当施工设备处于不同位置时，对于临界电场强度也有着不同影响，因此，为进一步确保施工安全，建议以水平入侵情况下的临界电场为准，例如，根据上述计算分析结果，110KV线路的临界电场阈值应为4.07KV/m。
（三）现场验证及结论
为确保上述计算和分析能够支持实际施工操作，进一步保障施工安全，还需要进行现场验证和分析。借助近电感应器和预警系统对吊车吊臂顶端的电场强度进行测定。经验证分析可知，由于外界环境的影响，近电感应器的测量结果与实际电场强度之间存在一定误差，但是该误差在10%以内，在可接受范围内。在实际施工过程中，需要将近电感应器安装在吊臂顶端，通过远程控制将吊臂缓慢移向输电线路，当捕获到的电场强度达到阈值时，停止移动，然后对吊臂和线路之间的距离进行测定。经测量，110KV输电线与机械设备之间的距离为7.6m,220KV输电线与设备的距离为8.9m。
经过仿真计算和验证分析得到以下结论：
第一，机械入侵下的输电线路安全距离下的电场强度增加了3.4到7.3倍。
第二，不同电路等级的安全距离不同，安全距离下的电场强度也不同；此外，当施工设备入侵高压线路的方式和位置不同时，其在安全距离的临界电场也不同。
第三，为进一步确保施工过程中的安全性，留有一定安全裕度，建议将临界电场阈值设定为安全距离下的最低电场强度，即当施工作业设备从水平侧方入侵高压线路时安全距离下的电场强度[2]。
第四，在实际对仿真结果进行验证和分析计算的过程中，发现设备入侵高压线路的安全距离要明显大于理想值。此外，无论是110KV输电线路还是220KV输电线路，其测定的实际安全距离与理想距离之间的相对误差都要小于18%，是实际施工作业过程中可接受的程度，且保有安全裕度。因此，以临界电场方法测定的施工机械安全作业距离较为合理可靠，能够在实际施工作业当中予以应用。
结束语：综上所述，以临界电场确定施工安全距离的方法，能够以最为直接准确的方式保障带电施工作业的安全性，通过对临界电场的计算、模拟和分析，极大程度上增强了临界电场计算的准确度，提高施工安全性。相信随着对该方法的不断分析和深入研究，我国电力系统维修施工作业的安全性能够得到进一步提升。
参考文献：
[1]余斌，齐继富，甘先苗，等.电力输电线路安全运行分析[J].华东科技（综合）,2019(3):0220-0220.
[2]高旭东，张军朝，张建，等.无人机电力线路巡检安全距离测量新方法[J].现代电子技术，2020,v.43;No.556(05):154-157+162.