高壓電纜終端頭帶電顯示應用的探討

蘇春雨

摘要：快速插接式高壓電纜終端頭廣泛應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險。為了規避該風險，在快速插接式電纜終端頭內設計安裝一種帶電顯示裝置作為輔助，讓檢修人員更好的識別檢修線路是否帶電，避免檢修人員觸電危險，提高檢修作業的安全性。

關鍵字：高壓電纜終端頭、帶電顯示、觸電、安全

一、高壓觸電對人體的危害

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，人體會受到致命性的傷害。觸電對人體的傷害可分為電擊和電傷兩種。電擊是指電流流經人體內部，引起疼痛發麻，肌肉抽搐，嚴重的會引起強烈痙攣、心臟顫動或呼吸停止，甚至對心臟、呼吸系統以及神經系統造成致命的傷害，進而導致死亡。絕大部分觸電死亡事故是電擊造成的。電傷是指觸電時，人體與帶電體接觸不良部分發生的電弧灼傷，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。這些傷害會給人體留下傷痕，嚴重時也可能致人于死命。

電擊和電傷也可能同時發生，這在高壓觸電事故中是常見的。因為人體觸及高壓電后是無法自動脫離的，強大電流瞬間流過全身，心臟驟停，隨機而來的是人體肌肉細胞被電荷分解，水分被解析，人體燃燒。傷害程度隨電壓等級不同而不同，電壓等級越高，人體被破壞的程度越高，致死性越大。

二、露天煤礦采掘場供電布置情況

露天煤礦采掘場外部設有露天礦變電所一座，現有兩臺容量為50MVA ，三繞組變壓器，電壓為110/35/6kV；備用一臺容量為63MVA ，雙繞組變壓器，電壓為110/35kV。露天礦變電所將110kV電壓變為35kV和6.3kV兩種電壓。35kV高壓電源經311、312、313、314四趟高壓架空線環繞或半環繞采場南北兩側，T接多臺35/6.3kV移動變電站，形成移動站站群，布置在采場南北兩側端幫路上部，每臺移動變電站配出2-3路6kV電源，若干趟相同型號顏色的礦用拖拽電纜并行敷設，經高壓開關柜穿越端幫路，然后跨越臺階為各平盤大型多臺采礦設備提供電力供應。

由于露天煤礦其獨特的采剝工藝，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、并列交叉、現場情況復雜和移設改設頻繁的特點。在日常運行檢修工作中，若處理不當，容易造成重大事故，造成人員傷害和設備損壞。從根本上講，事故的發生多數與露天供電現場情況復雜多變和供配電系統的技術障礙有關。科學、合理、可靠的供配電系統是煤礦供電工作實現安全、經濟、可靠、節能的重要保障和條件。因此，提高煤礦供電安全可靠性，對保護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。

提高供電作業的安全性將有助于促進煤礦供電安全的可靠性。提高供電作業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，其次提高工作人員的職業素質，防止不當操作或誤操作造成的高壓觸電事故，實現安全、經濟、可靠、節能的生產目標；另一方面，不斷完善繼電保護裝置，改進保護設施、制定更加科學合理的保護方案，進而有效提高供電設備在發生故障或缺陷時，繼電器能可靠靈敏動作，開關設備快速斷電。最后一方面，也是最重要的一方面，不斷引進并采用新的技術，配置具備先進性、完善性和實時性的可靠現代化技術手段，在硬件方面為工作人員的生命安全保駕護航。

三、普通電纜終端頭的使用現狀分析

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，在實際應用中檢修人員只能在接到已斷電指令后，對斷電檢修線路察看標示牌、排查線路等人工手段確定線路是否帶電，無法使用驗電器對其進行直接驗電，也無其他高效的手段進行確定，如若運行及檢修人員疏忽大意，排查并行的若干線路出錯，檢修人員極易打開帶電的電纜終端頭，發生高壓觸電的生產事故。因此，在實際生產中，密閉性的普通式快速插接式高壓電纜終端頭，不僅會增大作業人員的觸電風險，給現場供電安全帶來了極大的安全隱患，也會降低坑下供電工作的效率，從而影響生產。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，運行檢修人員能夠準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用

鑒于上述設想，經過多次反復實驗，研發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構基礎上，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，降低觸電風險，為安全生產添磚加瓦。

（一）新型高壓帶電顯示電纜終端頭原理及構造

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產生電場，感應電的實質是通過一定的方法改變空間中靜電荷的分布，就是在電場中引入一個金屬片(金屬中含有自由電子)，金屬片在外電場的作用下,原來做熱運動的自由電子運動將會出現傾向性,最終達到一個新的平衡狀態。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生了電荷，但是產生的正電荷和負電荷總是相同的，因為電荷守恒。將感應電輸送到顯示電路中，即可實現帶電顯示功能。將電路集成在FPC軟性線路板上（簡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。在電纜終端頭側壁上開一個透視窗，使電路板發光二極管正對透視窗，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

感應電由 U0,U1 端子輸入，當感應強度（功率足夠啟動后端負載時）足夠時，感應電壓隨著一次側電壓不斷升高，當感應電壓達到 26V以上時，后端 DB3雙向觸發二極管導通，此時發光二極管形成回路，LED1和LED2 指示燈亮,感應電壓越高指示燈越亮,如此反復，指示燈按規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

在發光二極管電路兩端反向并聯一個反向二極管，可利用二極管的單相導通特性，防止該電路反向電壓擊穿發光二極管，從而保護發光二極管。在發光二極管電路中串聯一個220Ω電阻，分擔部分電壓，達到限制電流的目的，使發光二極管的工作電流能在正常范圍內，確保發光二極管穩定可靠運行。

（三）新型高壓電纜頭帶電顯示裝置的應用效果

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。

該裝置具有技術成熟、適合現場使用、顯示可靠、安全性高的特點，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，更能為安全生產保駕護航。

五、結束語

本文從高壓觸電對人體危害、露天煤礦采掘場供電布置情況及普通電纜終端頭的使用現狀分析出發，詳細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造，同時總結了新型高壓帶電顯示電纜終端頭的可靠性及其應用效果，該裝置具有技術成熟、適合現場使用、顯示可靠、安全性高的特點，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驗分享。

參考文獻：

1、李世林.電氣安全技術手冊.北京：中國計量出版社，1995

2、徐啟，高磊.電氣事故的危害程度分析及預防措施研究[J].甘肅科技；2011

作者簡介：蘇春雨（1985-），男，助理工程師，現任職于神華準能集團黑岱溝露天煤礦機電管理部供電主管，主要從事露天礦移動變電站、開關柜以及地面供配電設施檢修管理工作。