高壓設(shè)備感應(yīng)電與安全防護(hù)

周建軍

摘要：現(xiàn)如今，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，高壓設(shè)備是電力系統(tǒng)運行、維護(hù)的必要環(huán)節(jié)之一，具有較高的特殊性和危險性。隨著國網(wǎng)公司“特高壓”建設(shè)的逐步深入，變電一次設(shè)備的電壓等級越來越高，高壓試驗的試驗電壓也逐步升高，這就對進(jìn)行試驗的工作人員人身安全產(chǎn)生更大的威脅。因此，采取有效的安全防護(hù)措施來保護(hù)試驗人員人身安全顯得尤為重要。論文對現(xiàn)有用于變電設(shè)備高壓設(shè)備現(xiàn)場的安全防護(hù)措施進(jìn)行了歸納、分類，分析了措施的方法、特點及適用場合，為日后廣泛應(yīng)用及技術(shù)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：高壓設(shè)備;感應(yīng)電;安全防護(hù)

1輸電線路感應(yīng)電的產(chǎn)生過程

畢奧-薩伐爾定律給出了通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場大小計算方法，磁場強(qiáng)度B與導(dǎo)線的上的電流I成正比，在帶電水平導(dǎo)線的每一小段的磁場強(qiáng)度計算公式為：

停電線路感應(yīng)帶電線路的電流關(guān)系表達(dá)式：

式中：r為曲面導(dǎo)線的總電阻;S為曲面。在輸電線路中，由于平行架設(shè)的線路桿塔，安全距離已經(jīng)足夠，線路與線路之間電容效應(yīng)產(chǎn)生的電荷量聚集不多，隨著工頻電流的變化此消彼長，遠(yuǎn)不及帶電的3條回路聚集的電荷，產(chǎn)生的感應(yīng)電主要來源于交變磁場作用。停電線路感應(yīng)電過程示意圖如圖1所示。

2感應(yīng)取電裝置的設(shè)計

2.1感應(yīng)取電裝置工作模型的設(shè)計

采電線圈是輸電線路感應(yīng)取電裝置中的主要設(shè)備，其功能是把輸電線路附近的電磁能轉(zhuǎn)化為電能供給監(jiān)控設(shè)備。以下通過建立采電線圈模型，來分析和計算如何經(jīng)濟(jì)、有效地將電磁能轉(zhuǎn)化為電能。圖2為采電線圈取電原理。運用采電線圈感應(yīng)取電時，把采電線圈套在交流高壓輸電線路上，利用電磁感應(yīng)原理，將輸電線路附近的電磁能轉(zhuǎn)化為電能輸出，輸出的能量呈交變電流形式，交變電流經(jīng)過橋式整流電路后變?yōu)橹绷麟妼ΡO(jiān)控設(shè)備進(jìn)行供電。

設(shè)原方線圈匝數(shù)∶副方線圈匝數(shù)=1∶n。設(shè)原方電流為i1，副方電流為i2，勵磁電流為im，可以根據(jù)電磁感應(yīng)關(guān)系以及變壓器磁動勢方程i1=n×im+n×i2，得到輸電線路取電模型如圖3所示。

圖2將所有的參數(shù)統(tǒng)一折算到副方進(jìn)行計算，其中：電流源電流is=i1/n，Rm和Lm為勵磁電阻和勵磁電感，R1和L1為原方漏電阻和原方漏電感，R2和L2為次級漏電阻和次級漏電感，C為電容，C有兩個作用，一是抵消繞組所帶來的電感，二是穩(wěn)定輸出電壓。進(jìn)一步對圖3的工作模型進(jìn)行簡化，由于輸電線路屬于電流源性質(zhì)，因此原方漏阻和原方漏感都可以忽略不計;副方漏阻和副方漏感與勵磁電阻和勵磁電感相比很小，可以忽略不計;勵磁感抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于勵磁電阻，因此取電線圈的輸出功率主要是由勵磁電感決定的，所以忽略勵磁電阻，可以得到進(jìn)一步簡化的工作模型如圖4所示。利用建立的簡化工作模型來分析和計算如何通過最經(jīng)濟(jì)的采電線圈獲取輸電線路取電的最大功率。

2.2超寬電壓DC-DC轉(zhuǎn)換

由于母線電流變化范圍較大，取能線圈感應(yīng)出的交流電壓經(jīng)過整流、濾波處理后，將得到一個較寬范圍的直流電壓。因此，選用的DC-DC轉(zhuǎn)換器應(yīng)當(dāng)在較大的輸入電壓范圍內(nèi)進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。為此，選用了型號為PI-05V-B4、具有微功耗和寬輸入的DC-DC模塊。該模塊可以將13～380V直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為5V的直流電壓輸出，最大輸出電流為200mA。

3防范感應(yīng)電觸電的安全措施

在前人的研究過程中，為防止感應(yīng)電觸電事故，在停電檢修作業(yè)區(qū)段的兩端三相導(dǎo)線、地線裝設(shè)接地線，同時在檢修作業(yè)點范圍兩側(cè)裝設(shè)個人保安線，可以有效預(yù)防“感應(yīng)電”觸電傷害，從而保證了檢修人員的安全。在線路參數(shù)的測試過程中，試驗開始后，必須用高內(nèi)阻電壓表或靜電電壓表測試各相對地的感應(yīng)電壓及接地電流值，測試時必須佩戴絕緣手套、穿絕緣鞋，更改試驗接線時，必須先合上地刀，戴絕緣手套將測試引下線與儀器斷開，完成接線后，戴絕緣手套連接儀器，然后斷開地刀開始測量。為保證人身安全，防止感應(yīng)電經(jīng)人體形成電流回路，在輸電線路設(shè)備相關(guān)的檢修、清理作業(yè)中，應(yīng)穿戴屏蔽服，不宜使用個人保安線，戴絕緣手套，并在工作的設(shè)備間隔兩側(cè)均采取有效的接地措施，必要時每側(cè)采取兩套接地裝置，作業(yè)人員在工作前，應(yīng)將牢固可靠接地作為一項重要的安全措施，用紅色絲帶扎緊，并懸掛“保證可靠接地，預(yù)防感應(yīng)電觸電”標(biāo)識牌，在整個線路參數(shù)的測試過程中，應(yīng)墊好絕緣墊，戴好絕緣手套，穿戴絕緣鞋及屏蔽服，更改接線前，必須先合上地刀，使用絕緣手套更改測試引線。腳踏控制閉鎖防護(hù)腳踏控制就是通過在操作機(jī)構(gòu)或控制電源處加裝腳踏壓板，壓板內(nèi)部的核心部件為重力感應(yīng)裝置，裝置的輸出端與控制電源的交流接觸器相連。操作時，工作人員雙腳踏在壓板上，交流接觸器正常工作，電源正常;而當(dāng)工作人員雙腳離開壓板，則相應(yīng)的重力感應(yīng)裝置輸出高電平信號，接觸器不閉合，電源失電閉鎖。腳踏控制開關(guān)的功能主要是為了限定試驗人員的位置，只有在保證控制電源在試驗人員可控的條件下，才能滿足電源有電;而在設(shè)備高壓試驗期間工作人員若離開控制區(qū)，高壓電源切斷，進(jìn)一步確保工作現(xiàn)場人員的人身安全。腳踏控制閉鎖防護(hù)措施，并得到了良好的應(yīng)用，設(shè)計還增加了防抖功能，大大提升了設(shè)備及試驗工作的可靠性。試驗電源速斷裝置傳統(tǒng)的安全圍欄等防護(hù)措施，無強(qiáng)制閉鎖功能，無法強(qiáng)行阻止試驗設(shè)備及被試品帶電時人員的誤入和誤碰。

結(jié)語

本文分析了電磁感應(yīng)原理，重點分析了并行架設(shè)的線路中由工頻交流電產(chǎn)生交變的感應(yīng)磁場，并由交變的磁場在閉合的回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，從電路原理和電流回路圖的角度詳細(xì)分析了感應(yīng)電的作用過程，分析了近期出現(xiàn)的感應(yīng)電事故案例，提出應(yīng)對感應(yīng)電的安全措施;以供借鑒。

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