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5 屏蔽服 解读

中华人民共和国国家标准

GB/T 6568—2008《带电作业用屏蔽服装》解读

国网电力科学研究院张丽华

1 前言

GB/T 658—2008《带电作业用屏蔽服装》是推荐性国家标准,是GB6568.1—2000《带电作业用屏蔽服装》和GB6568.2—2000《带电作业用屏蔽服装试验方法》的整合。该标准首次发布时间为1986年,标准名称为《带电作业用屏蔽服装和试验方法》;2000年进行了第一次修订,标准名称为GB6568.1-2000《带电作业用屏蔽服装》和GB6568.2—2000《带电作业用屏蔽服装试验方法》;2006年根据国标委计划安排,进行了第二次修订,即现行标准GB/T 6568—2008《带电作业用屏蔽服装》。该标准修改采用IEC60895-2002 《用于交流800kV、直流±500kV及以下电压等级的带电作业用导电服》。

本标准从实施之日起,代替GB6568.1—2000《带电作业用屏蔽服装》和GB6568.2—2000《带电作业用屏蔽服装试验方法》。

2修订本标准的意义

随着我国电网建设步伐的加快,直流±500kV输电线路、交流750kV超高压、1000kV 特高压输电线路先后投入运行,以及和±800kV直流输电线路的开工建设,城市电网、农村电网改造的不断深入,我国输电线路的带电作业也正在向纵深展开。而GB6568.1《带电作业用屏蔽服装》和GB6568.2《带电作业用屏蔽服装试验方法》这两个国家标准是在2000年颁布实施的,当时的适用范围为交流10kV~500kV的电气设备。为了解决交流750kV输电线路和±500kV直流输电线路带电作业检修维护工作的要求,根据国标委对标准清理整顿的要求,对GB6568.1《带电作业用屏蔽服装》和GB6568.2《带电作业用屏蔽服装试验方法》这两个国家标准进行整合修订。修订后,该标准的名称为《带电作业用屏蔽服装》,涵盖了屏蔽服装的技术要求、试验方法与检验规则等,并根据带电作业的实际,以规范性附录的形式给出了使用指南。

3适用范围

本标准适用在交流110(66)~750kV、直流±500kV及以下电压等级的电气设备上进行带电作业时,作业人员所穿戴的屏蔽服装,用以屏蔽高压电场对人体的影响。

原标准适用范围为在10kV~500kV电压等级的电气设备上使用。随着带电作业的

深入发展,2005年10月我国投运了第一条750kV交流输电线路,在750kV交流输电线路在工程建设的可行性研究阶段,已经开展了带电作业的研究工作,包括屏蔽服装的试验研究。而±500kV直流输电线路带电作业已开展十多年,没有专门的标准,一直参考采用GB6568.1《带电作业用屏蔽服装》和GB6568.2《带电作业用屏蔽服装试验方法》这两个国家标准。因此,本次对该标准的修订时,将直流±500kV和交流750kV这两个电压等级扩充到标准范围中。根据相关带电作业标准的规定(配电线路不允许穿屏蔽服装进行带电作业,而是穿绝缘服装按绝缘作业法带电作业的规定),本次修订规定的适用范围为交流110 kV(66 kV)~750kV、直流±500kV 及以下电压等级的电气设备上进行带电作业所使用的屏蔽服装,不包含10kV~35kV电压等级。

4 分类

屏蔽服装根据适用电压等级分为两种类型,即:用于交流110(66)kV~500kV、直流±500kV及以下电压等级的屏蔽服装为I型,用于交流750kV电压等级的屏蔽服装为II型。II型屏蔽服装必须配置面罩,整套服装为连体衣裤帽。

原标准是按熔断电流的大小分为两种类型,原标准中规定I型屏蔽服装的熔断电流不小于5A、II型服装的熔断电流不小于30A,I型屏蔽服装用于输电线路带电作业,II 型屏蔽服装用于配电线路带电作业。实践证明,由于配电线路的相间距离小,穿屏蔽服装进行带电作业容易造成相间短路,而导致事故发生。屏蔽服装的主要功能是屏蔽高压电场,使处在高电场中的人体外表各部位形成一个等电位屏蔽面,防护人体免受高压电场及电磁波的影响。35kV及以下配电线路由于电场强度较低,因此配电线路应该防护的主要是电流对人体的伤害。所以配电线路带电作业应采用用绝缘毯、遮蔽罩、绝缘手套等绝缘用具进行绝缘遮蔽的作业方式,所以不允许穿屏蔽服装带电作业。因此,标准重新定义屏蔽服装的分类,根据其适用电压等级规定:I型屏蔽服装适用于交流110(66)kV~500kV、直流±500kV及以下电压等级;II型屏蔽服装适用于交流750kV电压等级。II型屏蔽服装的样式与I型不同,II型屏蔽服装为带有面罩的衣裤帽连体服装,主要屏蔽超高压电场强度对人体面部的影响。

5 试验方法与技术要求

总体要求:屏蔽服装应有较好的屏蔽性能、较低的电阻、适当的通流容量、一定的阻燃性及较好的服用性能。

屏蔽服装各部件应经过两个可卸的连接头进行可靠的电气连接,应保证连接头在工作过程中不得脱开。

屏蔽服装分为衣料技术要求和成品技术要求。技术要求是根据试验项目确定的,衣料试验项目有8项,成衣试验项目有7项。

5.1 衣料

5.1.1 屏蔽效率

屏蔽效率是衡量屏蔽服衣料屏蔽性能的一项相对指标,用SE 表示。“SE ”是英文“screening efficiency ”的缩写。它的含义是:在没有屏蔽时接收电极上的电压(基准电压:U ref )与经过屏蔽后接收电极上的电压(U)的比值取常用对数的20倍,即:SE=20log(U ref /U),单位为分贝(dB )。当屏蔽效率为40dB 时,该屏蔽物对于电磁波的穿透率为1%,屏蔽效果为99%。即: 20log U U ref

=40dB

log U U ref =2

U U ref

=102=100 则:%99100

1100=-=-ref ref U U

U 屏蔽效率的测试设备是一套专用的装置,主要由一台频率为50Hz 、电压有效值为600V 的正弦波电压发生器;专用电极是由一个圆柱形电极和负载电阻为2M Ω的电阻构成,电极总重要求3kg 是为了使电极与衣料有良好接触。电极外壳要良好接地,接收电极与圆柱形接地极的水平距离为lmm ,为了防止因试样的不平整而造成试样与接收电极之间短路,可以在接收电极的表面粘贴一张很薄的塑料薄膜与试样隔开;发射电极用直径为300mm 的黄铜板,在其上放置一块大于发射电极直径的橡胶板,避免试验人员触电,规定橡胶板的表面硬度是为了与接收装置有良好接触,将电极装置放在一块绝缘板上。输入阻抗大于10M Ω的电压表,用来测量基准电压(U ref )和屏蔽后接收电极上的电压U),按照计算公式求取屏蔽效率。

标准规定,屏蔽效率不得小于40分贝。IEC60895规定屏蔽服装的屏蔽效率大于或等于40分贝,这项指标可以满足800kV 及以下电压等级带电作业屏蔽电场、保护人体安全的要求。

5.1.2 衣料电阻

衣料电阻试验使用一台输出电压为10V 、负荷电流为2A 的直流稳压稳流电源,用来做为直流双臂电桥的外接电源;一台精度为0.2级的直流双臂电桥,用以测量衣料电阻值;一个圆柱形四端环形电极和电极附加重块,作为屏蔽服衣料电阻的测

试电极,与直流双臂电桥配套使用。使用电极附加重块是为了使电极与试品接触良

好,减小衣料电阻的测量分散性。

我国标准采用四端环形电极,而IEC60895采用的是两端环形电极,由于我国生产的屏蔽服装和衣料电阻均较小,一般在1Ω以下,最小值甚至为10几mΩ。如此小的阻值若采用两端电极、单臂电桥方法来测量,其接触电阻和引线电阻都无法排除,影响测试结果。因此,经反复试验,采用四端环形电极(表面镀厚度为5mm黄金,防止黄铜在空气中氧化而造成接触电阻增加的影响)、双臂电桥方法来测量屏蔽服装衣料电阻,消除了接触电阻及引线电阻的影响,使测量结果准确。

四端坏形电极的中心电极为一个圆柱形,其余三端电极为与圆柱形电极同心的圆环。内、外两端电极与直流双臂电桥的电流端子相接,中间两个圆环电极与直流双臂电桥的电压端子相接。被测试衣料电阻的实际表面积为两个电压端环形电极之间的一个环形面积。被测试的环形衣料的表面积为S=π/4(1142-442)

(单位:mm)。

标准规定:用于制作屏蔽服装的衣料,其电阻不得大于800m 。我国标准比

IEC60895规定屏蔽服装的衣料电阻不得大于1Ω更严格。

5.1.3 熔断电流

IEC60895标准中没有此项试验,这是根据我国多年的经验总结出来的。此项试验的目的在于检查比较各种屏蔽服装衣料的熔断电流极限值,观察布样在各级试验电流情况下的变化情况,以检查不同衣料通过电流的相对能力。熔断电流在反映金属纤维电阻能力的同时,也可以反映阻燃纤维的耐燃能力。

衣料熔断电流试验采用标准规定的测试电极板和电极支撑架,用以固定试样并作电气连接用;检测仪表使用一台输出为0~10A的大电流发生器及相应量程的交流电流表。

标准规定:衣料的熔断电流不得小于5A。

5.1.4耐电火花

用电火花真空检测仪产生的电火花,模拟带电作业中屏蔽服装接触带电体或脱离带电体时产生的电容放电现象,用以检验屏蔽服装衣料的阻燃和自熄性。

电火花真空检测仪工作电压为220V±20V、电源频率为50Hz、输入功率不

大于60W、火舌长度不小于25mm。

衣料应具有一定的耐电火花的能力,在人体电位转移时充电电容产生的高频火花放电时,对屏蔽服装来说,应具有不然烧、无明火而仅有炭化点的能力。

标准规定:经过耐电火花试验2min以后,衣料炭化破坏面积不得大于300mm2。5.1.5 耐燃

衣料耐燃试验的目的在于检验衣料与明火接触时阻燃火势蔓延的能力及良好的自

熄性能。

衣料耐燃试验设备和试验方法均等同采用IEC标准推荐的试验设备和方法。

试验结果除测量试样的烧坏面积外,本标准还增加了测量试样炭长的要求。主要目的还是控制屏蔽服装应具有良好的阻燃性能。

标准规定:试样的碳长不得大于300mm,烧坏面积不得大于100cm2。

5.2.6耐洗涤

耐洗涤试验方法是等同采用IEC标准推荐的方法。

一项完整的洗涤试验需要经过10次“洗涤—烘干”过程。将洗涤后的衣料平整后,分别进行电气性能三个项目的测试,即:衣料屏蔽效率试验、衣料电阻试验和衣料熔断电流试验,同时还需要进行耐燃性能试验。

耐洗涤试验的目的在于确定衣料经多次洗涤后,其电气性能和阻燃性能是否在允许限度内。

标准规定:衣料经受10次“水洗—烘干”过程后,其屏蔽效率、熔断电流和燃烧炭化面积不得降低,衣料电阻不得大于1Ω。

5.2.7耐磨损

耐磨损试验的目的是检验屏蔽服装耐磨损程度,以保证屏蔽服装有一定的使用寿命。耐磨损试验是通过衣料的耐磨转数、用电气性能来衡量屏蔽服装的相对耐磨损程度。屏蔽服装衣料经过500转摩檫试验后,检测衣料屏蔽效率和衣料电阻是否符合要求。

标准规定:耐磨试验后衣料电阻值不得大于lΩ,衣料屏蔽效率不得低于40dB。5.2.8断裂强度和断裂伸长率

衣料的断裂强度和断裂伸长率试验是织物常规试验项目之—,用以检验衣料的抗拉性能,使得屏蔽服装经久耐穿,又不致于产生太大的变形。标准中规定的技术指标系引用纺织行业提出的标准值,用以控制屏蔽服装的变形质量。

标准规定:对导电纤维类衣料,衣料的径向断裂强度不得小于343N,纬向断裂强度不得小于294N,径、纬向断裂伸长率不得小于10%;对导电涂层类衣料,衣料的径向断裂强度不得小于245N,纬向断裂强度不得小于245N。径、纬向断裂伸长率均不得小于10%。

5.3成品技术要求

屏蔽服装成品试验方法共有7项,技术要求结合试验方法介绍。

其中上衣、裤子,手套、短袜及整套衣服电阻试验是在参照IEC60895标准的基础上根据我国实际情况提出来的。鞋子电阻试验方法等同采用IEC60895标准制定;整套衣服内部电场强度试验和整套衣服通流容量试验是我国标准增加的内容;整套衣服内流

经人体电流试验是参照IEC60895标准中屏蔽效率测量方法修改后制定的。

5.3.1 上衣、裤子

上衣、裤子电阻试验采用一套专用试验电极,要求电极重量为1 kg ,电极底面接触面积为1cm2。在试验时避免屏蔽服装之间层间短接,可以用不导电的物体隔开,其目的防止由于层间电气短路而造成测量误差,保证测量的准确性。

分别测量上衣和裤子两个最远点之间的电阻,标准规定两个最远点之间的电阻值不得大于15Ω。

5.3.2 手套、短袜

试验设备和方法均与上衣、裤子电阻试验相同。手套测试部位除中指指尖外,对其他各指指尖也应做相应的检查。对于用屏蔽服装布缝制的短袜,若袜底和袜面由两块以上的裁片组成,则应测量各块裁片的袜尖处与袜子开口处分流连接线间的电阻。

在IEC60895标准中,测量短袜开口处与袜底面之间的电阻,测量方法与鞋子电阻测量方法基本相同。

5.3.3 鞋子电阻试验

本项试验的目的在于检测导电鞋鞋底的体积电阻。对装有分流连接线的鞋子电阻测量,可在分流连接线与平板电极之间测量。如果鞋内衬里用导电布,则用圆柱形电极测量:

标准规定,鞋子的电阻不得大于500Ω,与IEC60895标准规定一致。

5.3.4 整套屏蔽服装电阻试验

整套屏蔽服装包括:上衣、裤于,手套、短裤、帽子和鞋子。

标准规定,整套屏蔽服装电阻值不得大于20Ω。IEC60895标准规定整套屏蔽服装电阻值不得大于100Ω,我国标准要求更高。

对整套屏蔽服装进行电阻试验,应首先检查屏蔽服装各个部件连接是否良好,然后测量最远端点之间的电阻。测试部位应包括:

a)两只手套之间;

b)两只短袜之间;

c)每只手套与每只短袜之间;

d)帽顶与短袜之间;

e)上衣领口与短袜之间。

以上4个电阻试验项目的目的在于保证整套屏蔽服装电阻值足够小,使屏蔽服装在正常作业或在作业中发生意外事故的情况下,能够起到较好的分流作用。

5.3.5 整套屏蔽服装内部电场强度试验

整套屏蔽服装内部电场强度试验的目的是为了检查作业人员穿着屏蔽服装后,人体表面电场强度的强弱,达到直接检验屏蔽服装屏蔽高压强电场作用的效果,用以判断屏蔽服装的屏蔽能力。

该项试验一般在模拟人身上进行,也可由真人来完成(但应对屏蔽服装有足够的把握时才可进行)。测量可以在模拟线路上进行,也可以在实际运行线路上进行。当在实际线路上测试时,为避免绝缘子分布电压引起的测量误差,测试人员应在距离悬垂绝缘子串lm以外的导线上进行。

对于330kV及以下电压等级的输电线路,在即有单导线又有双分裂导线的情况下,应模拟条件较为苛刻的单导线线路上进行。

测试部位应测三个点,即胸前、背后和帽内头项处。

标准规定,整套屏蔽服装内部电场强度均不得大于15kV/m。

另外,测量人体外露部位的体表局部电场强度(指面部),其值不得大于

240kV/m(240kV/m为“电场感知水平”)。

对II型屏蔽服装,增加了屏蔽面罩。面罩是由导电材料和阻燃材料编织的网格状织物,确定网格的大小的原则是:即要不影响视力又要屏蔽电场。因此,标准规定,用于750 kV屏蔽面罩的屏蔽效率不得小于20dB,可以满足750 kV输电线路带电作业的要求。

在施加工频电压为300kV时,身穿屏蔽服装人员的面部附近场强为(270~380)kV /m。据有关试验,当施加电压为318kV时,试验人员戴上军便帽后,只是耳、鼻尖等突出部位有风吹感。对750kV带电作业用屏蔽服装进行面部场强试验,施加工频相电压462kV,在面部无屏蔽时,面部场强达到710~714kV/m,戴上屏蔽面罩后,屏蔽面罩内面部场强为157~163.6kV/m,低于“电场感知水平”。

在均匀电场中,若不考虑因电场畸变而发生局部电场过高的情况,电位梯度在25kV /m时,人体没有不正常反映,人体感觉刺痛时的均匀电场在(30~40)kV/m。根据实测资料,人站地面时头顶部实际电场比均匀电场高18~22倍。地面场强l0kV/m时,人头感知顶局部场强180kV/m,此时人体仍是安全的,因为“电场水平”为240kV/m。

5.3.6整套屏蔽服内流经人体电流试验

人体的感知电流为1000μA,长期工作时允许电流80~120μA。因此,标准规定屏蔽服装内流经人体电流不得超过50μA是安全的。

试验设备中,测量用的交流微安表应有良好的屏蔽,交流微安表的引线使用同轴电缆,以防止高压电磁场的干扰。

时的连线。根据测量原理图10可知,此按照标准中图9的方式连接好测量电流I

2

时测得的电流即为流经屏蔽服装内的人体电流;而流经屏蔽服装的电流未通过测量表计。

按照标准中图9的方式连接好测量电流I

1

时的连线,根据测量原理图10可知,此时测得的电流包括流经屏蔽服装的电流和屏蔽服装内的人体电流的两部分电流的总和。

此项试验也可在运行线路上进行。作业人员穿着屏蔽服后,等电位在运行线路上。测量表计的两个连接端分别接在作业人员的腰部(或双脚踝部)和屏蔽服装上。即可测得流经屏蔽服装内的人体电流。

所测得的电流I

1和I

2

,通过计算公式也可以求得屏蔽服装的屏蔽效率。

屏蔽效率用电磁场对屏蔽物穿透前后的能量比来表示,也可以用产生电磁

波的电压源之比来表示。

SE=201gU

ref

/U 或

SE=201gE

ref

/E

当屏蔽服装外部的电压(或电场强度)与屏蔽服装内部的电压(或电场强度)比为100倍时,屏蔽效率为40dB。

因此,当试验测得的电流比等于100时,则屏蔽服装的屏蔽效率为40dB。

5.3.7整套屏蔽服装通流容量试验

整套屏蔽服装通流容量试验可以检验屏蔽服装分流连接线的质量和缝纫质量。试验电极加在手套中指尖和短袜足尖与帽子顶部和短袜足尖两个不同部位。整套屏蔽服装通流容量试验是以温度升高50℃时来确定的,此时的电流值即为屏蔽服装的通流容量。

6 带电作业用屏蔽服装与高压静电防护服装的异同

750kV和1000kV特高压输电相继投入运行,高压静电防护服装的使用也会越来越来广泛。这里着重强调,高压静电防护服装的使用对象主要是在110kV(66kV)以上电压等级的交流输电线路和变电站巡视及地电位作业人员。进行等电位作业不允许穿高压静电防护服装,这两种服装有共同处,但更有本质的区别。一是金属纤维的含量不同;二是纺织纤维的燃烧性能不同,屏蔽服装使用阻燃纤维,而静电防护服装不要求阻燃,使用的是一般纤维,在电位转移时,火花放电将导致引燃服装而发生危险;三是缝制工艺不同,屏蔽服装有两条金属分流连接线。高压静电防护服装是地面作业、巡视,防静电感应使用,带电作业用屏蔽服装是等电位作业时使用,所以二者是有区别的,应有清楚的概念。

7 结束语

目前,我国屏蔽服装的材料大多为不锈钢纤维与阻燃纤维混纺制成。按规程要求应进行现场测试整套衣服电阻,一般使用万用表测量最远端点之间的电阻。据反映,在现

场测量电阻值超过标准规定值,但外观检查合格,询问能否使用。根据个人多年检测经验,屏蔽服装电阻测量的分散性较大。因为:现在使用的屏蔽服装的导电材料采用φ8μ的不锈钢纤维与阻燃纤维混纺,在混纺时,相互包缚缠绕,当使用万用表测量时,一般为针式接触,接触电阻较大,严重情况也有可能尚未接触到导电材料,所以会发生电阻过高现象,应反复测量,寻找接触好的点。另外,评价屏蔽服装是否符合标准要求,还要进行屏蔽效率检测,屏蔽效率检测是利同电磁波穿透原理,可以较为全面反映屏蔽服装衣料中导电金属分布情况,测量分散性小。对试验通过的屏蔽服装,在使用前还应检查组装好的全套衣服连接是否可靠,对旧屏蔽服装应有检查有无孔洞、撕裂等损坏。

我国开展带电作业有五十多年的历史,为保障生产和生活用电稳定发挥了极大的作用,给人们生活带来了极大的方便。正确理解和认真贯彻执行BG/T6568《带电作业用屏蔽服装》国家标准,促进和安全开展带电作业是我们由衷的愿望,让我们共同努力,为电力系统安稳定运行和进一步提高人民生活水平做出积极的贡献。

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