一種新型耐壓測(cè)試系統(tǒng)的研制與應(yīng)用

柯定芳 崔利兵 潘偉建

（國(guó)家電網(wǎng)公司電力器材安全性能檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310015）

隨著我國(guó)電力工業(yè)的不斷發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)機(jī)械化程度的不斷提高，如今在電力建設(shè)、運(yùn)行和檢修工作中，手持式電動(dòng)工具已成為必不可少的作業(yè)工具，手持式電動(dòng)工具具有的攜帶方便、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、用途廣泛、使用簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)得到了充分的體現(xiàn)，其在降低員工作業(yè)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率方面發(fā)揮了十分重要的作用。我國(guó)的手持式電動(dòng)工具生產(chǎn)起步于20世紀(jì) 50年代初，隨著手持式電動(dòng)工具制造業(yè)的發(fā)展，在手持式電動(dòng)工具的技術(shù)理論研究、標(biāo)準(zhǔn)制訂和安全管理方面也不斷地得到了發(fā)展。

在手持式電動(dòng)工具制造業(yè)迅猛發(fā)展的同時(shí)，各類手持式電動(dòng)工具由于質(zhì)量問(wèn)題而引發(fā)的事故也在不斷地增加。在某工程施工現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)一手持式電鉆的軟線護(hù)套出現(xiàn)破裂，如圖1所示，該情況極易引發(fā)觸電傷亡事故。據(jù)檢驗(yàn)，該電鉆軟線護(hù)套為低質(zhì)的塑膠材料。

圖1 電鉆軟線護(hù)套破裂

根據(jù)建設(shè)部對(duì)五年來(lái)發(fā)生的職工因工死亡的千余起事故的類別、原因和發(fā)生部位等的統(tǒng)計(jì)分析，施工現(xiàn)場(chǎng)五大傷害所占的比例分別為：高處墜落（占44.8%），觸電（占16.6%），物體打擊（占12%），機(jī)械傷害（占7.2%），坍塌事故（占6%）。施工現(xiàn)場(chǎng)因觸電導(dǎo)致的安全事故占第二位，其中由于手持式電動(dòng)工具引發(fā)的觸電事故居多，且呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)。

至2011年底，僅浙江省電力公司直屬企業(yè)，有各類手持式電動(dòng)工具近10000臺(tái)，分布見(jiàn)表1。

表1 手持式電動(dòng)工具（2011年底）統(tǒng)計(jì)表

因此，如何提升手持式電動(dòng)工具試驗(yàn)工作的規(guī)范化，確保作業(yè)人員的人身安全，滿足電網(wǎng)設(shè)備和人員的安全要求是當(dāng)務(wù)之急。

1 引發(fā)事故的主要原因

根據(jù)調(diào)研及試驗(yàn)，歸納引發(fā)手持式電動(dòng)工具觸電事故主要原因有：

1）工廠制造技術(shù)、材質(zhì)、工藝、使用者使用不當(dāng)及使用環(huán)境不良。

2）手持式電動(dòng)工具是在人的緊握之下運(yùn)行的，人與工具之間的接觸電阻較小，一旦工具外露部分帶電，將有較大的電流通過(guò)人體，同時(shí)，操作者一旦觸電，由于肌肉收縮而難以擺脫帶電體，容易造成嚴(yán)重后果。

3）手持式電動(dòng)工具有很大的移動(dòng)性，其電源線易受拉磨損而導(dǎo)致漏電，電源線連接處易脫落而使外殼帶電，導(dǎo)致觸電事故。

4）手持式電動(dòng)工具沒(méi)有固定的工位，運(yùn)行時(shí)振動(dòng)大，且可能在惡劣的條件下運(yùn)行，容易遭受機(jī)械損傷而使金屬外殼帶電，導(dǎo)致觸電事故。

5）手持式電動(dòng)工具大都采用220V單相交流電源供電,如錯(cuò)誤地將相線接在金屬外殼上或錯(cuò)誤地將保護(hù)零線斷路，均會(huì)造成金屬外殼帶電，導(dǎo)致觸電事故。

此外由于手持式電動(dòng)工具反轉(zhuǎn)力過(guò)大、起動(dòng)電流過(guò)大、連續(xù)工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而造成過(guò)熱，操作者使用不當(dāng)及安全防范意識(shí)薄弱等都可能導(dǎo)致手持式電動(dòng)工具安全事故的發(fā)生。

本文主要針對(duì)手持式電動(dòng)工具耐壓測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)。

2 試驗(yàn)方法

《GB3883.1-2008/IEC60745.1：2006 手持式電動(dòng)工具的安全第一部分：通用要求 15 電氣強(qiáng)度》規(guī)定了耐壓測(cè)試的試驗(yàn)電壓值及注意事項(xiàng)。浙江省電力公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力作業(yè)用手持式電動(dòng)工具安全性能檢驗(yàn)規(guī)程》也明確規(guī)定了試驗(yàn)步驟及判別依據(jù)。本文所研究的檢測(cè)設(shè)備主要依據(jù)上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)及研制，從而確保數(shù)據(jù)有效性。

3 常規(guī)檢測(cè)方法

手持式電動(dòng)工具常規(guī)耐壓試驗(yàn)過(guò)程為通過(guò)手工用凡士林將金屬箔布置在試樣表面或?qū)⒄承越饘俨仓迷谠嚇颖砻妫偻ㄟ^(guò)臨時(shí)接線對(duì)帶電零件和金屬箔之間施加高電壓以測(cè)試電動(dòng)工具的耐壓性能，如圖2所示。

圖2 試樣表面包裹粘性鋁箔

由于金屬箔和測(cè)試樣表面難以做到完全接觸，局部總會(huì)出現(xiàn)細(xì)小間隙，從而造成測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確，帶來(lái)安全隱患。同時(shí)，對(duì)電源線的考核不能進(jìn)行。此外，通過(guò)臨時(shí)接線進(jìn)行電氣強(qiáng)度試驗(yàn)，安全性差；在試樣表面包裹金屬箔大量大，金屬箔上的粘性物質(zhì)會(huì)污染試樣表面，且金屬箔只能使用一次，不能重復(fù)使用，測(cè)試成本較高。

4 手持式電動(dòng)工具交流耐壓智能測(cè)試系統(tǒng)的研制

本文中研制的測(cè)試系統(tǒng)由全自動(dòng)高壓試驗(yàn)箱、控制系統(tǒng)和空氣壓縮機(jī)三部分組成，如圖3所示。

圖3 手持式電動(dòng)工具交流耐壓智能測(cè)試系統(tǒng)

該測(cè)試系統(tǒng)無(wú)需手工對(duì)試樣的試驗(yàn)電極進(jìn)行布置，只需將試樣放入絕緣試驗(yàn)箱，將試樣的插頭插入相應(yīng)的插座中，如圖4所示。

圖4 試樣放入絕緣試驗(yàn)箱示意圖

通過(guò)控制系統(tǒng)，即可對(duì)試樣的試驗(yàn)電極進(jìn)行自動(dòng)布置，如圖5所示。

圖5 試驗(yàn)電極自動(dòng)布置裝置動(dòng)作示意圖

試樣電極布置完畢，如圖6所示。對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置（樣機(jī)序號(hào)、試驗(yàn)電壓、試驗(yàn)時(shí)間和電流），便可對(duì)手持式電動(dòng)工具進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。

圖6 試驗(yàn)電極布置完畢效果圖

耐壓試驗(yàn)完畢后，通過(guò)控制電路，對(duì)試樣電極進(jìn)行回收，如圖7所示。

圖7 試驗(yàn)電極回收自動(dòng)裝置動(dòng)作示意圖

電極回收完畢后，將試樣從絕緣試驗(yàn)箱取出，試驗(yàn)完畢。測(cè)試系統(tǒng)還設(shè)置了料斗運(yùn)行下限位，在全自動(dòng)高壓試驗(yàn)箱門(mén)打開(kāi)時(shí)，保護(hù)氣缸運(yùn)作，限制漏斗運(yùn)行的下限，防止壓傷手，如圖8所示。

與常規(guī)試驗(yàn)方式相比，新研制的測(cè)試系統(tǒng)只需將試樣整體放入全自動(dòng)高壓試驗(yàn)箱，把試樣插頭插入相應(yīng)的插座，就可通過(guò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程的全自動(dòng)化，大大提高了工作效率，保證了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖8 料斗下限位器

5 工作原理及性能指標(biāo)

本文中研制的耐壓測(cè)試系統(tǒng)工作原理如圖9所示。

圖9 工作原理方框圖

5.1 系統(tǒng)特點(diǎn)

1）交流耐壓測(cè)試儀中儀器輸出交流高壓施加在被測(cè)物上，在被測(cè)物回路中形成一個(gè)電流；在采樣電阻兩端產(chǎn)生一個(gè)電壓，電壓大小與電流成正比，當(dāng)電流超過(guò)設(shè)定報(bào)警電流值時(shí)，儀器立即切斷高壓輸出并發(fā)出聲光報(bào)警。

2）全自動(dòng)高壓試驗(yàn)箱由料斗、絕緣測(cè)試箱、周轉(zhuǎn)箱、鏈輪、鏈輪支撐桿及箱體框架等組成，通過(guò)控制部分使各氣缸工作，完成試驗(yàn)電極的布置和回收。

3）控制部分由控制程序和控制電路組成。主要包括電源部分、邏輯電路、過(guò)電流檢測(cè)、定時(shí)部分、汽缸、限位開(kāi)關(guān)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。

4）測(cè)試時(shí)無(wú)需手工對(duì)試樣的試驗(yàn)電極進(jìn)行布置，只需將試樣放入全自動(dòng)高壓試驗(yàn)箱，通過(guò)控制電路，即可對(duì)試樣的試驗(yàn)電極進(jìn)行自動(dòng)布置，便可對(duì)手持式電動(dòng)工具進(jìn)行耐電壓試驗(yàn)。

5.2 系統(tǒng)性能指標(biāo)

1）輸出電壓：0～5kV/AC,精度：±（3%+1個(gè)字）；分辨力：0.01kV。

2）使用條件：環(huán)境溫度：（0～40）℃；相對(duì)濕度：≤80%RH。

3）供電電源：AC220V，允許誤差±10%，50Hz。4）消耗功率：200W。

5）報(bào)警電流、容量、試驗(yàn)時(shí)間見(jiàn)表2。

表2 耐壓測(cè)試系統(tǒng)報(bào)警電流、容量、試驗(yàn)時(shí)間

5.3 系統(tǒng)流程圖

通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)可以完成交流耐壓試驗(yàn)的控制及操作，初始界面見(jiàn)圖10。

圖10 交流耐壓智能測(cè)試系統(tǒng)界面

6 結(jié)論

與傳統(tǒng)試驗(yàn)方法相比，本文中研制的手持式電動(dòng)工具交流耐壓智能測(cè)試系統(tǒng)具有方便、快捷、無(wú)損等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了檢測(cè)效率，更好地完善了標(biāo)準(zhǔn)中的檢測(cè)方法。

[1] GB3883.1-2008/IEC60745.1：2006手持式電動(dòng)工具的安全第一部分：通用要求 15 電氣強(qiáng)度.

[2] 《電力作業(yè)用手持式電動(dòng)工具安全性能檢驗(yàn)規(guī)程》,浙江省電力公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn).