高壓電纜終端頭帶電顯示應(yīng)用的探討

蘇春雨

摘要：快速插接式高壓電纜終端頭廣泛應(yīng)用于露天礦山的開采中，然而由于其密閉性，使檢修人員在作業(yè)過程中無法判斷檢修線路是否帶電，操作過程中存在安全風(fēng)險(xiǎn)。為了規(guī)避該風(fēng)險(xiǎn)，在快速插接式電纜終端頭內(nèi)設(shè)計(jì)安裝一種帶電顯示裝置作為輔助，讓檢修人員更好的識(shí)別檢修線路是否帶電，避免檢修人員觸電危險(xiǎn)，提高檢修作業(yè)的安全性。

關(guān)鍵字：高壓電纜終端頭、帶電顯示、觸電、安全

一、高壓觸電對(duì)人體的危害

人體的安全電壓是36v，若觸及36v以上的電壓，人體是無法承受的。高壓電是指1000v以上電壓，一旦觸及高壓電，人體會(huì)受到致命性的傷害。觸電對(duì)人體的傷害可分為電擊和電傷兩種。電擊是指電流流經(jīng)人體內(nèi)部，引起疼痛發(fā)麻，肌肉抽搐，嚴(yán)重的會(huì)引起強(qiáng)烈痙攣、心臟顫動(dòng)或呼吸停止，甚至對(duì)心臟、呼吸系統(tǒng)以及神經(jīng)系統(tǒng)造成致命的傷害，進(jìn)而導(dǎo)致死亡。絕大部分觸電死亡事故是電擊造成的。電傷是指觸電時(shí)，人體與帶電體接觸不良部分發(fā)生的電弧灼傷，或者是人體與帶電體接觸部分的電烙印，或者是由于被電流熔化和蒸發(fā)的金屬微粒等侵入人體皮膚引起的皮膚金屬化。這些傷害會(huì)給人體留下傷痕，嚴(yán)重時(shí)也可能致人于死命。

電擊和電傷也可能同時(shí)發(fā)生，這在高壓觸電事故中是常見的。因?yàn)槿梭w觸及高壓電后是無法自動(dòng)脫離的，強(qiáng)大電流瞬間流過全身，心臟驟停，隨機(jī)而來的是人體肌肉細(xì)胞被電荷分解，水分被解析，人體燃燒。傷害程度隨電壓等級(jí)不同而不同，電壓等級(jí)越高，人體被破壞的程度越高，致死性越大。

二、露天煤礦采掘場(chǎng)供電布置情況

露天煤礦采掘場(chǎng)外部設(shè)有露天礦變電所一座，現(xiàn)有兩臺(tái)容量為50MVA ，三繞組變壓器，電壓為110/35/6kV；備用一臺(tái)容量為63MVA ，雙繞組變壓器，電壓為110/35kV。露天礦變電所將110kV電壓變?yōu)?5kV和6.3kV兩種電壓。35kV高壓電源經(jīng)311、312、313、314四趟高壓架空線環(huán)繞或半環(huán)繞采場(chǎng)南北兩側(cè)，T接多臺(tái)35/6.3kV移動(dòng)變電站，形成移動(dòng)站站群，布置在采場(chǎng)南北兩側(cè)端幫路上部，每臺(tái)移動(dòng)變電站配出2-3路6kV電源，若干趟相同型號(hào)顏色的礦用拖拽電纜并行敷設(shè)，經(jīng)高壓開關(guān)柜穿越端幫路，然后跨越臺(tái)階為各平盤大型多臺(tái)采礦設(shè)備提供電力供應(yīng)。

由于露天煤礦其獨(dú)特的采剝工藝，煤層上部覆蓋層包含黃土層、巖石層，使得露天供電線路具有了線路長(zhǎng)、并列交叉、現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜和移設(shè)改設(shè)頻繁的特點(diǎn)。在日常運(yùn)行檢修工作中，若處理不當(dāng)，容易造成重大事故，造成人員傷害和設(shè)備損壞。從根本上講，事故的發(fā)生多數(shù)與露天供電現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜多變和供配電系統(tǒng)的技術(shù)障礙有關(guān)。科學(xué)、合理、可靠的供配電系統(tǒng)是煤礦供電工作實(shí)現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)、可靠、節(jié)能的重要保障和條件。因此，提高煤礦供電安全可靠性，對(duì)保護(hù)露天供電工作人員生命安全、避免煤礦遭受巨大的損失有重要意義。

提高供電作業(yè)的安全性將有助于促進(jìn)煤礦供電安全的可靠性。提高供電作業(yè)的安全性可從三方面著手：一方面，首先提升工作人員觸電防范意識(shí)，其次提高工作人員的職業(yè)素質(zhì)，防止不當(dāng)操作或誤操作造成的高壓觸電事故，實(shí)現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)、可靠、節(jié)能的生產(chǎn)目標(biāo)；另一方面，不斷完善繼電保護(hù)裝置，改進(jìn)保護(hù)設(shè)施、制定更加科學(xué)合理的保護(hù)方案，進(jìn)而有效提高供電設(shè)備在發(fā)生故障或缺陷時(shí)，繼電器能可靠靈敏動(dòng)作，開關(guān)設(shè)備快速斷電。最后一方面，也是最重要的一方面，不斷引進(jìn)并采用新的技術(shù)，配置具備先進(jìn)性、完善性和實(shí)時(shí)性的可靠現(xiàn)代化技術(shù)手段，在硬件方面為工作人員的生命安全保駕護(hù)航。

三、普通電纜終端頭的使用現(xiàn)狀分析

普通式快速插接式高壓電纜終端頭由于采用電纜、電纜頭、耦合器連接的形式，在實(shí)際應(yīng)用中檢修人員只能在接到已斷電指令后，對(duì)斷電檢修線路察看標(biāo)示牌、排查線路等人工手段確定線路是否帶電，無法使用驗(yàn)電器對(duì)其進(jìn)行直接驗(yàn)電，也無其他高效的手段進(jìn)行確定，如若運(yùn)行及檢修人員疏忽大意，排查并行的若干線路出錯(cuò)，檢修人員極易打開帶電的電纜終端頭，發(fā)生高壓觸電的生產(chǎn)事故。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，密閉性的普通式快速插接式高壓電纜終端頭，不僅會(huì)增大作業(yè)人員的觸電風(fēng)險(xiǎn)，給現(xiàn)場(chǎng)供電安全帶來了極大的安全隱患，也會(huì)降低坑下供電工作的效率，從而影響生產(chǎn)。試想如果電纜終端頭具有帶電顯示功能，直觀明了顯示電纜終端頭是否有電，運(yùn)行檢修人員能夠準(zhǔn)確判斷檢修線路是否斷電，無疑為檢修人員增加了一道安全屏障，也能提高坑下供電工作的效率。

四、新型高壓帶電顯示電纜終端頭的應(yīng)用

鑒于上述設(shè)想，經(jīng)過多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)，研發(fā)了一種新型高壓帶電顯示電纜終端頭，就是在原有電纜頭的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，給電纜終端頭加裝帶電顯示裝置，能最直觀的顯示電纜線路是否帶電，工作人員能迅速判斷出線路是否斷電，降低觸電風(fēng)險(xiǎn)，為安全生產(chǎn)添磚加瓦。

（一）新型高壓帶電顯示電纜終端頭原理及構(gòu)造

1.新型高壓帶電顯示電纜頭原理

快速插接式電纜終端頭電極間會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，感應(yīng)電的實(shí)質(zhì)是通過一定的方法改變空間中靜電荷的分布，就是在電場(chǎng)中引入一個(gè)金屬片(金屬中含有自由電子)，金屬片在外電場(chǎng)的作用下,原來做熱運(yùn)動(dòng)的自由電子運(yùn)動(dòng)將會(huì)出現(xiàn)傾向性,最終達(dá)到一個(gè)新的平衡狀態(tài)。金屬片中自由電子由原來的均勻分布變成不均勻分布，所以從外面看來似乎產(chǎn)生了電荷，但是產(chǎn)生的正電荷和負(fù)電荷總是相同的，因?yàn)殡姾墒睾恪⒏袘?yīng)電輸送到顯示電路中，即可實(shí)現(xiàn)帶電顯示功能。將電路集成在FPC軟性線路板上（簡(jiǎn)稱軟板也叫撓性線路板），采用單面膠貼在電纜頭單相絕緣套管上。在電纜終端頭側(cè)壁上開一個(gè)透視窗，使電路板發(fā)光二極管正對(duì)透視窗，通過透視窗即可看到Led閃爍，判斷電纜終端頭有電無電。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??2.新型高壓帶電顯示電纜頭原理圖解

圖1 新型高壓帶電顯示裝置原理圖

感應(yīng)電由 U0,U1 端子輸入，當(dāng)感應(yīng)強(qiáng)度（功率足夠啟動(dòng)后端負(fù)載時(shí)）足夠時(shí)，感應(yīng)電壓隨著一次側(cè)電壓不斷升高，當(dāng)感應(yīng)電壓達(dá)到 26V以上時(shí)，后端 DB3雙向觸發(fā)二極管導(dǎo)通，此時(shí)發(fā)光二極管形成回路，LED1和LED2 指示燈亮,感應(yīng)電壓越高指示燈越亮,如此反復(fù)，指示燈按規(guī)律閃爍說明高壓已帶電。

（二）新型高壓帶電顯示電纜終端頭的可靠性

在發(fā)光二極管電路兩端反向并聯(lián)一個(gè)反向二極管，可利用二極管的單相導(dǎo)通特性，防止該電路反向電壓擊穿發(fā)光二極管，從而保護(hù)發(fā)光二極管。在發(fā)光二極管電路中串聯(lián)一個(gè)220Ω電阻，分擔(dān)部分電壓，達(dá)到限制電流的目的，使發(fā)光二極管的工作電流能在正常范圍內(nèi)，確保發(fā)光二極管穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

（三）新型高壓電纜頭帶電顯示裝置的應(yīng)用效果

新型高壓電纜頭帶電顯示裝置可廣泛用于露天煤礦坑下供電使用的高壓電纜頭，其特征是能最直觀的顯示電纜線路是否帶電，有效的攻克了如何識(shí)別電纜線路有電無電的難題。為檢修人員增加了一道安全屏障，也能提高坑下供電工作的效率。

該裝置具有技術(shù)成熟、適合現(xiàn)場(chǎng)使用、顯示可靠、安全性高的特點(diǎn)，可以在露天煤礦、高壓電纜線路中廣泛推廣使用。新型高壓帶電顯示電纜終端頭的推廣使用，能夠提高線路檢修工作的效率，也為檢修人員豎起一道安全屏障，更能為安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。

五、結(jié)束語

本文從高壓觸電對(duì)人體危害、露天煤礦采掘場(chǎng)供電布置情況及普通電纜終端頭的使用現(xiàn)狀分析出發(fā)，詳細(xì)的分析了使用新型高壓電纜頭帶電顯示裝置的重要性及必要性，并介紹了其原理及構(gòu)造，同時(shí)總結(jié)了新型高壓帶電顯示電纜終端頭的可靠性及其應(yīng)用效果，該裝置具有技術(shù)成熟、適合現(xiàn)場(chǎng)使用、顯示可靠、安全性高的特點(diǎn)，可以在露天煤礦、高壓電纜線路中廣泛推廣使用。本文的研究與探討為電纜頭上使用高壓帶電顯示裝置提供經(jīng)驗(yàn)分享。

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作者簡(jiǎn)介：蘇春雨（1985-），男，助理工程師，現(xiàn)任職于神華準(zhǔn)能集團(tuán)黑岱溝露天煤礦機(jī)電管理部供電主管，主要從事露天礦移動(dòng)變電站、開關(guān)柜以及地面供配電設(shè)施檢修管理工作。