高壓設備感應電與安全防護

周建軍

摘要：現如今，隨著我國經濟的飛速發展，高壓設備是電力系統運行、維護的必要環節之一，具有較高的特殊性和危險性。隨著國網公司“特高壓”建設的逐步深入，變電一次設備的電壓等級越來越高，高壓試驗的試驗電壓也逐步升高，這就對進行試驗的工作人員人身安全產生更大的威脅。因此，采取有效的安全防護措施來保護試驗人員人身安全顯得尤為重要。論文對現有用于變電設備高壓設備現場的安全防護措施進行了歸納、分類，分析了措施的方法、特點及適用場合，為日后廣泛應用及技術研究提供參考。

關鍵詞：高壓設備;感應電;安全防護

1輸電線路感應電的產生過程

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

停電線路感應帶電線路的電流關系表達式：

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

2感應取電裝置的設計

2.1感應取電裝置工作模型的設計

采電線圈是輸電線路感應取電裝置中的主要設備，其功能是把輸電線路附近的電磁能轉化為電能供給監控設備。以下通過建立采電線圈模型，來分析和計算如何經濟、有效地將電磁能轉化為電能。圖2為采電線圈取電原理。運用采電線圈感應取電時，把采電線圈套在交流高壓輸電線路上，利用電磁感應原理，將輸電線路附近的電磁能轉化為電能輸出，輸出的能量呈交變電流形式，交變電流經過橋式整流電路后變為直流電對監控設備進行供電。

設原方線圈匝數∶副方線圈匝數=1∶n。設原方電流為i1，副方電流為i2，勵磁電流為im，可以根據電磁感應關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將所有的參數統一折算到副方進行計算，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，二是穩定輸出電壓。進一步對圖3的工作模型進行簡化，由于輸電線路屬于電流源性質，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;勵磁感抗遠遠大于勵磁電阻，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濟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轉換

由于母線電流變化范圍較大，取能線圈感應出的交流電壓經過整流、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轉換器應當在較大的輸入電壓范圍內進行電壓轉換。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直流輸入電壓轉換為5V的直流電壓輸出，最大輸出電流為200mA。

3防范感應電觸電的安全措施

在前人的研究過程中，為防止感應電觸電事故，在停電檢修作業區段的兩端三相導線、地線裝設接地線，同時在檢修作業點范圍兩側裝設個人保安線，可以有效預防“感應電”觸電傷害，從而保證了檢修人員的安全。在線路參數的測試過程中，試驗開始后，必須用高內阻電壓表或靜電電壓表測試各相對地的感應電壓及接地電流值，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，防止感應電經人體形成電流回路，在輸電線路設備相關的檢修、清理作業中，應穿戴屏蔽服，不宜使用個人保安線，戴絕緣手套，并在工作的設備間隔兩側均采取有效的接地措施，必要時每側采取兩套接地裝置，作業人員在工作前，應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，預防感應電觸電”標識牌，在整個線路參數的測試過程中，應墊好絕緣墊，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。腳踏控制閉鎖防護腳踏控制就是通過在操作機構或控制電源處加裝腳踏壓板，壓板內部的核心部件為重力感應裝置，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;而當工作人員雙腳離開壓板，則相應的重力感應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;而在設備高壓試驗期間工作人員若離開控制區，高壓電源切斷，進一步確保工作現場人員的人身安全。腳踏控制閉鎖防護措施，并得到了良好的應用，設計還增加了防抖功能，大大提升了設備及試驗工作的可靠性。試驗電源速斷裝置傳統的安全圍欄等防護措施，無強制閉鎖功能，無法強行阻止試驗設備及被試品帶電時人員的誤入和誤碰。

結語

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

參考文獻

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