感應(yīng)電壓的理論分析與注意事項

王秀麗 王永利 張連望

摘 ?要：本文工作實際情況出發(fā)，以35kV某高壓線對已停電線路6kV首站線產(chǎn)生靜電感應(yīng)電壓為論文展開的起始點，從理論上初步分析了靜電感應(yīng)電壓和電磁感應(yīng)電壓兩者產(chǎn)生的區(qū)別與數(shù)值的計算大小。通過理論分析，結(jié)合工作實際情況，論證了靜電感應(yīng)電壓產(chǎn)生的理論分析的正確性。再從幾個類似具體實例分析帶電線路對已停電線路產(chǎn)生靜電感應(yīng)電壓，指出從事線路電氣作業(yè)，必須對靜電感應(yīng)電壓引起足夠的重視，高度重視靜電感應(yīng)電壓對線路電氣作業(yè)人員人身安全的危害性。對于線路電氣作業(yè)時，對發(fā)生靜電感應(yīng)電壓時必須采取一些相應(yīng)措施。

關(guān)鍵詞：感應(yīng)電壓;電磁感應(yīng);靜電感應(yīng);殘余電荷;殘余電壓

6kV首站線是一條架空線路，35kV某高壓線C相導(dǎo)線與6kV首站線A相導(dǎo)線相距15米，兩條線路平行排列1.5公里，周圍30米開外沒有導(dǎo)線。將6kV首站線由運行轉(zhuǎn)線路檢修前，要對6kV首站線5369開關(guān)與線路出線之間用6kV高壓驗電器進(jìn)行驗電，經(jīng)過運行操作人員驗電指示無電，運行值班員隨即在6kV首站線5369開關(guān)與線路出線之間用接地線對線路逐相放電，放電時發(fā)現(xiàn)線路有殘余電壓，當(dāng)初以為是電纜或電容“殘余電荷”引起的殘余電壓，就采取長時間對導(dǎo)線放電的策略，放了足足有2分鐘，但是發(fā)現(xiàn)“殘余電荷”長時間不能放完，我們分析認(rèn)為可能不是殘余電荷引起的，用萬用表測量電壓，發(fā)現(xiàn)A相電壓146V，B相電壓86V，C相電壓46V，隨即，我們就停下來，沒有在出線刀閘與線路出線之間裝設(shè)接地線，進(jìn)一步查找原因。

1 理論分析

感應(yīng)電壓分為電磁感應(yīng)電壓和靜電感應(yīng)電壓兩種，當(dāng)導(dǎo)線流過交流電流時，在其周圍產(chǎn)生一個交變磁場，如停電線路與其交鏈，則會在停電線路上感應(yīng)出一個縱電勢，沿導(dǎo)線方向分布，且根據(jù)停電導(dǎo)線對地絕緣程度的不同而對應(yīng)于不同的對地電位。這種由于停電導(dǎo)線與帶電導(dǎo)線之間的互感效應(yīng)而產(chǎn)生的磁耦合的結(jié)果稱為磁感應(yīng)或電磁感應(yīng)，其大小決定于電流產(chǎn)生的磁場強弱。所以當(dāng)帶電導(dǎo)線流過故障電流時，對其交鏈的停電導(dǎo)線表現(xiàn)出的磁感應(yīng)較為突出。由于停電導(dǎo)線與帶電導(dǎo)線之間存在的電容耦合效應(yīng)，依靠帶電導(dǎo)線電壓產(chǎn)生的電場，使得停電導(dǎo)線感應(yīng)出一定的對地電位，稱為靜電感應(yīng)，當(dāng)帶電導(dǎo)線正常運行時，主要表現(xiàn)為靜電感應(yīng)。

2、實際情況分析

當(dāng)日的主要情況：①天氣濕度大，由于前一天剛下過雨，空氣的絕緣性能大大降低;②風(fēng)力比較大，有4-5級風(fēng)，兩條線路導(dǎo)線之間的距離減小;③兩條導(dǎo)線之間建立有電場，由于35kV某高壓線帶電，6kV首站線與之形成電容耦合效應(yīng)，依靠帶電導(dǎo)線某高壓線電壓產(chǎn)生的電場，使停電導(dǎo)線6kV首站線感應(yīng)出一定的對地電位;④導(dǎo)線35kV某高壓線與6kV首站線并排運行的距離過長，從而使得35kV某高壓線與6kV首站線的感應(yīng)電壓增大，達(dá)到以上的測量數(shù)據(jù)。針對這一情況，我們馬上采取了措施，將35kV某高壓線由運行轉(zhuǎn)熱備用，緊接著我們再一次測量6kV首站線5369開關(guān)與線路出線之間的感應(yīng)電壓，測量數(shù)據(jù)是三相電壓均為0，隨即我們在6kV首站線5369開關(guān)與線路出線之間裝設(shè)了一組接地線，安全措施布置完畢后，由電力調(diào)度通知線路可以開始做安全措施實施電力作業(yè)。

3、理論與實際情況結(jié)合說明

從本文中所闡述的35kV某高壓線對已經(jīng)停電的6kV首站線產(chǎn)生感應(yīng)電壓進(jìn)行分析。已經(jīng)通過前面大量的理論分析和數(shù)據(jù)計算，靜電感應(yīng)電壓U大致為153伏，電磁感應(yīng)電壓U2大致為20.5伏。實際中我們測量到6kV首站線靜電感應(yīng)電壓為A相146伏、B相86伏、C相46伏。之所以三相電壓值不一樣，原因是6kV首站線三相導(dǎo)線與35kV某高壓線帶電導(dǎo)體的感應(yīng)距離不同，則感應(yīng)電壓不同。從以上數(shù)據(jù)可以看出，測量電壓值與理論計算電壓基本相符，證明了理論計算分析是正確合理的。

4、分析35kV某高壓線與6kV首站線產(chǎn)生感應(yīng)電壓的其他情況

4.1 35kV某高壓線帶負(fù)荷運行，6kV首站線停電

此時，35kV某高壓線導(dǎo)線通過有交流電流，在其周圍產(chǎn)生一個交變磁場，已經(jīng)停電的6kV首站線與其產(chǎn)生交鏈，在6kV首站線上會感應(yīng)出一個縱電勢，沿導(dǎo)線方向分布，這種由停電6kV首站線與35kV某高壓線導(dǎo)線之間的互感效應(yīng)而產(chǎn)生的磁耦合，稱之為電磁感應(yīng)。在產(chǎn)生有電磁感應(yīng)電壓的同時，由于6kV首站線與35kV某高壓線電容耦合效應(yīng)依然存在，此時的感應(yīng)電壓應(yīng)該是兩個電壓的疊加。假設(shè)35kV某高壓線帶負(fù)荷50A，通過相關(guān)的計算公式，可以計算出產(chǎn)生電磁感應(yīng)電壓為19.85伏，產(chǎn)生的靜電感應(yīng)電壓同樣為153伏。

4.2 35kV某高壓線發(fā)生三相短路故障，6kV首站線停電

此時，與4.1的差別就是35kV某高壓線中流經(jīng)了大量的短路電流，引起極高的磁通變化，從而在6kV首站線中產(chǎn)生的電磁感應(yīng)電壓應(yīng)該比較大。首先通過的三相短路電流I假設(shè)為4500A，通過經(jīng)驗計算出來，產(chǎn)生的電磁感應(yīng)電壓大致為5967伏。6kV首站線與35kV某高壓線產(chǎn)生的靜電感應(yīng)電壓仍然是153V，此時產(chǎn)生的電磁感應(yīng)電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于靜電感應(yīng)電壓。但是此時產(chǎn)生的電磁感應(yīng)電壓是瞬時達(dá)到高電壓，35kV某高壓線由于三相短路故障跳閘后，6kV首站線中的電磁感應(yīng)電壓和靜電感應(yīng)電壓均為0。

5、對于感應(yīng)電壓的注意事項

5.1 感應(yīng)電壓存在的范圍非常廣泛

運行線路對停電線路的感應(yīng)電壓，可分為很多種情況，有空載運行、帶負(fù)荷正常運行，瞬間短路故障運行狀況，在不同情況下，運行線路對已停電線路的感應(yīng)電壓不盡相同，有低壓和瞬時高壓，但是這些電壓對線路工作人員來說都是非安全電壓，對線路上桿工作人員人身安全是個極大的威脅。在遇到線路感應(yīng)電壓問題時必須認(rèn)真對待，并采取正確完備的應(yīng)對措施。

5.2 要正確認(rèn)識驗電器驗電工作性能

《國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程》（變電站和發(fā)電廠電氣部分）保證安全的技術(shù)措施是：停電;驗電;接地;懸掛標(biāo)示牌和裝設(shè)遮攔（圍欄）。其中停電是基礎(chǔ)步驟，驗電是一項核心關(guān)鍵工作，是接地工作進(jìn)行的極為關(guān)鍵步驟。如何正確認(rèn)識驗電器的工作性能呢。對于高壓驗電器：它主要用來檢驗設(shè)備對地電壓在250V以上的高壓電氣設(shè)備。它們一般都是由檢測部分（指示器部分或風(fēng)車）、絕緣部分、握手部分三大部分組成。絕緣部分系指自指示器下部金屬銜接螺絲起至罩護(hù)環(huán)止的部分，握手部分系指罩護(hù)環(huán)以下的部分。其中絕緣部分、握手部分根據(jù)電壓等級的不同其長度也不相同。在使用高壓驗電器進(jìn)行驗電時，首先必須認(rèn)真執(zhí)行操作監(jiān)護(hù)制，一人操作，一人監(jiān)護(hù)。操作者在前，監(jiān)護(hù)人在后。使用驗電器時，必須注意其額定電壓要和被測電氣設(shè)備的電壓等級相適應(yīng)，否則可能會危及操作人員的人身安全或造成錯誤判斷。驗電時，操作人員一定要戴絕緣手套，穿絕緣靴，防止跨步電壓或接觸電壓對人體的傷害。操作者應(yīng)手握罩護(hù)環(huán)以下的握手部分，先在有電設(shè)備上進(jìn)行檢驗。檢驗時，應(yīng)漸漸地移近帶電設(shè)備至發(fā)光或發(fā)聲止，以驗證驗電器的完好性。然后再在需要進(jìn)行驗電的設(shè)備上檢測。同桿架設(shè)的多層線路驗電時，應(yīng)先驗低壓，后驗高壓，先驗下層，后驗上層。

雖然正常使用的高壓驗電器能驗電大部分工作電壓，但是高壓驗電器有沒有工作盲區(qū)呢？經(jīng)過查閱電容型驗電器的啟動電壓試驗標(biāo)準(zhǔn)，啟動電壓不高于額定電壓的40%，不低于額定電壓的15%，也就是線路電壓超過啟動低壓時，高壓驗電器才能夠正常驗出有電。對于6kV線路來說，高壓驗電器的啟動電壓最低為900伏，在線路電壓低于900伏時，高壓驗電器都顯示沒有電壓，這很顯然會漏掉一些線路的非正常狀態(tài)下的電壓，比如感應(yīng)電壓或靜電電壓和殘余電壓。

5.3 正確對停電設(shè)備放電和接地

從5.2已經(jīng)論述了高壓驗電器存在工作盲區(qū)，它驗明線路無電壓就是沒有超過其啟動電壓的工作電壓，但是線路有沒有低于其啟動電壓的感應(yīng)電壓、靜電電壓或殘余電荷電壓呢，還不能確定。驗電線路“無電”后，下一步一個很重要的工作是對已停電設(shè)備放電。要先裝設(shè)接地端，并保證接地良好，然后在設(shè)備上安裝接地線前，應(yīng)事先對設(shè)備進(jìn)行充分放電，如果此時發(fā)現(xiàn)有放電火花或殘余電荷長時間不能放完，這是可能是線路的感應(yīng)電壓，電壓可能還不低，可能大于人體的安全工作電壓，一定要停止裝設(shè)接地線，待查明原因并采取措施消除線路感應(yīng)電壓后，再繼續(xù)下面的后續(xù)操作。接地線截面應(yīng)符合短路電流的要求，不得小于25平方毫米的多股裸銅軟導(dǎo)線，禁止用纏繞方式進(jìn)行接地或短路。對已停電設(shè)備放電或接地時，操作人員必須戴上絕緣手套。

5.4正確對待線路感應(yīng)電壓和殘余電荷電壓

根據(jù)《電力安全工作規(guī)程》，在設(shè)備裝設(shè)接地線之前，必須對已經(jīng)停電的設(shè)備驗電，在驗明確無電壓后，才能安裝接地線。由于高壓帶電線路對已停電線路感應(yīng)電壓或殘余電荷引起的電壓往往較小，小于高壓驗電器的啟動電壓，致使高壓驗電器不能顯示有電壓。變電站值班操作人員驗明線路確“無電壓”時，要對設(shè)備進(jìn)行正確的放電，5.3已經(jīng)做了說明，如果電壓能短時間內(nèi)通過接地放掉，則此電壓就是殘余電荷引起的電壓，隨即，就可以完成后續(xù)接地工作。如果長時間放電也不能將電壓通過接地放掉，則可能帶電高壓線路對已經(jīng)停電的該線路產(chǎn)生感應(yīng)電壓，此時，要采取進(jìn)一步措施排查原因，待原因消除后再完成后續(xù)工作內(nèi)容。

5.5 正確對待線路交叉跨越產(chǎn)生的感應(yīng)電壓

變電站操作人員完成了線路停電的安全措施后，線路工作人員就可以在工作地段上桿做安全措施，首先還是驗電、裝設(shè)接地線。對于線路工作地段兩端必須安裝接地線，在有交叉跨越線路感應(yīng)電壓時，要在此地段裝設(shè)流動接地線，這樣才能保證線路工作人員安全施工。

6 結(jié)束語：

本文從實際工作出發(fā)，運行線路35kV某高壓線對已停電的6kV首站線產(chǎn)生靜電感應(yīng)電壓，我們對這次線路靜電感應(yīng)電壓高度重視，查出原因后果斷采取將35kV某高壓線由運行轉(zhuǎn)熱備用，消除了對6kV首站線的靜電感應(yīng)電壓，消除了感應(yīng)電壓對線路工作人員的安全威脅。本文通過理論分析計算和實際測量實例相結(jié)合的方式，膚淺地對線路感應(yīng)電壓產(chǎn)生的幾種特殊方式進(jìn)行分析說明。對正確對待線路感應(yīng)電壓的注意事項進(jìn)行粗略的分析說明。由于線路靜電感應(yīng)電壓存在非常普遍，如果不正確對待并采取有效措施，對人身的安全威脅是非常大的，在以后的工作中，我們要認(rèn)真對待線路感應(yīng)電壓，采取細(xì)致有效的處理措施，處理好線路感應(yīng)電壓所造成的不安全因素。

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