淺論高壓電器二次回路耐壓出廠試驗(yàn)安全控制技術(shù)改進(jìn)

石永亮 段永磊

■引言

觸電事故指電流流經(jīng)人體致使人體組織損傷和功能障礙甚至死亡的事故，是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB6441二十個(gè)傷亡事故分類中的典型事故之一。類型主要有電擊和電傷兩種，如人體接觸帶電的設(shè)備金屬外殼或裸露的帶電線路、漏電的手持電動(dòng)工具，起重設(shè)備誤觸高壓線或感應(yīng)帶電、觸電引發(fā)的墜落摔倒、電弧燒傷、雷擊等，其最嚴(yán)重的危害會(huì)造成人員死亡，因此，企業(yè)生產(chǎn)應(yīng)重視電氣安全技術(shù)的運(yùn)用，保證用電設(shè)備設(shè)施安全標(biāo)準(zhǔn)化，預(yù)防因用電而產(chǎn)生的危害。

高壓開(kāi)關(guān)是電力系統(tǒng)中作用最重要、操作最頻繁的控制電器設(shè)備。通常，將發(fā)出電流脈沖的機(jī)構(gòu)與斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的部分稱之為操作回路，其功能主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)一次系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行工況的監(jiān)視、測(cè)量、控制、保護(hù)、調(diào)解等。

開(kāi)關(guān)的操作回路是確保電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和可靠供電不可缺少的重要組成部分，電站現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試遇到的許多問(wèn)題都跟二次控制回路有關(guān)。

河南平高電氣股份有限公司作為國(guó)內(nèi)高壓開(kāi)關(guān)研制和生產(chǎn)骨干企業(yè)，近年來(lái)，公司組合電器產(chǎn)品總裝后需要進(jìn)行的出廠前試驗(yàn)，一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是對(duì)二次控制回路進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，如何實(shí)施通電耐壓及保護(hù)操作更安全的試驗(yàn)控制措施，熟練掌握操作回路的特點(diǎn)和應(yīng)用，加強(qiáng)作業(yè)安全性，保證人身和設(shè)備安全，提高作業(yè)本質(zhì)安全水平一直是個(gè)重要話題。現(xiàn)僅以組合電器二次回路耐壓為例論述電氣設(shè)備設(shè)施本質(zhì)安全的改進(jìn)。

圖1 出廠前耐壓試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)

■電器二次回路耐壓方式

耐壓試驗(yàn)是測(cè)量火線與機(jī)殼之間的漏電流值，基本規(guī)定是：以兩倍于被測(cè)物的工作電壓再加1000V作為測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)電壓，按照IEC61010的規(guī)定，測(cè)試電壓必須在5s內(nèi)逐漸升到所要求的試驗(yàn)電壓值，保證試驗(yàn)電壓穩(wěn)定加在被測(cè)絕緣體上不少于5s，此時(shí)，所測(cè)回路的漏電流值與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的泄漏電流閾值（自動(dòng)控制系統(tǒng)中能產(chǎn)生一個(gè)校正動(dòng)作的最小輸入值）進(jìn)行比較，就可以判斷被測(cè)產(chǎn)品的絕緣性能是否符合要求。試驗(yàn)結(jié)束后，試驗(yàn)電壓必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)逐漸地降至零位。

根據(jù)GB/T 11022-2011 7.3.4要求，出廠試驗(yàn)中二次回路耐壓試驗(yàn)電壓為2kV,持續(xù)時(shí)間為1min或試驗(yàn)電壓為2.5kV，點(diǎn)擊時(shí)間為1s。人體安全電壓小于36V，如果試驗(yàn)人員作業(yè)稍有疏忽就會(huì)有觸電的危險(xiǎn)。

■改進(jìn)措施

為保障出廠試驗(yàn)二次回路耐壓的作業(yè)人員人身安全，保證100%不發(fā)生二次耐壓人員傷亡事故，應(yīng)將可能發(fā)現(xiàn)的安全事故扼殺于搖籃中。因二次耐壓試驗(yàn)中要求電壓頻率必須為50Hz無(wú)法改變，而通過(guò)人體電流的時(shí)間以毫秒計(jì)量，人體通電的時(shí)間越短，傷害越輕，反之，電流持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)人體的傷害越嚴(yán)重，觸電后果越可怕。就電流頻率而言，直流電流對(duì)人體的影響較小，當(dāng)電流的頻率超過(guò)20KHz時(shí)，對(duì)人體的危害作用明顯地減小，故觸電電流持續(xù)時(shí)間才是解決觸電事故傷害的決定性因素。為了降低觸電電流時(shí)間，針對(duì)現(xiàn)有耐壓設(shè)備安全防護(hù)性能欠缺的現(xiàn)狀，使安全系數(shù)提升到100%，并達(dá)到即使發(fā)生觸電事件也不會(huì)造成人身危險(xiǎn)，對(duì)現(xiàn)有耐壓設(shè)備進(jìn)行三方面的技術(shù)改造。

（1）增加耐壓報(bào)警電路

為了達(dá)到耐壓設(shè)備電源開(kāi)啟后，設(shè)備立刻輸出聲光報(bào)警信號(hào)提醒作業(yè)人員高電壓的存在。設(shè)計(jì)的基于555聲光報(bào)警的耐壓設(shè)備電路如圖2所示。當(dāng)設(shè)備電源合上后，繼電器KM1-2、KM3-4、常開(kāi)觸點(diǎn)由斷開(kāi)轉(zhuǎn)換成閉合，使得發(fā)光二極管和蜂鳴器得電發(fā)出聲光報(bào)警提醒作業(yè)者危險(xiǎn)的存在。

圖2 耐壓設(shè)備聲光報(bào)警電路

（2）電壓歸零電路

在二次耐壓試驗(yàn)時(shí)，可能出現(xiàn)上一個(gè)作業(yè)人員完成耐壓試驗(yàn)時(shí)，沒(méi)有將電壓歸零而直接切斷設(shè)備電源的情況。下一個(gè)作業(yè)人員進(jìn)行二次耐壓時(shí)打開(kāi)設(shè)備電源，此時(shí)設(shè)備直接輸出高壓。

為了解決這一問(wèn)題，在二次耐壓設(shè)備電源回路加入調(diào)壓器零位位置開(kāi)關(guān)SF。當(dāng)二次耐壓回路加壓完畢后，未緩慢降壓而是直接將開(kāi)關(guān)電壓斷開(kāi)，未將電壓旋鈕旋至零位，此時(shí)調(diào)壓器零位位置開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)。下一次升壓時(shí)，電壓無(wú)法直接突變成高壓如圖3所示。

圖3 電壓歸零電路

（3）發(fā)生觸電事故切斷電源回路

在作業(yè)人員發(fā)生意外觸電事故時(shí)，為了最大限度地減小觸電電流持續(xù)時(shí)間，在耐壓設(shè)備二次回路中增加漏電保護(hù)回路。在電壓輸出回路中增加電流繼電器，當(dāng)發(fā)生觸電事故后，通過(guò)電流繼電器中的電流急劇的增大，使得電流繼電器動(dòng)作，電流繼電器的常閉觸點(diǎn)LJ由閉合轉(zhuǎn)換成斷開(kāi)，此時(shí)交流繼電器KM斷電，其中電源回路中的KM輔助觸點(diǎn)斷電，使得整個(gè)耐壓設(shè)備斷電，大大減小了電流持續(xù)時(shí)間，保障了人身安全。

■結(jié)語(yǔ)

經(jīng)改進(jìn)后的效果驗(yàn)證，試驗(yàn)班組成員在現(xiàn)場(chǎng)使用中，采取對(duì)策后二次耐壓設(shè)備與普通耐壓設(shè)備相比，操作方法相同、操作時(shí)間相同、保管方法相同，安全性普遍增加，效果良好。

圖4 觸電事故切斷電源電路

二次回路耐壓安全措施的有效改進(jìn)，大大提高了產(chǎn)品出廠試驗(yàn)的安全性，在可靠地保證人身安全的前提下，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了作業(yè)效率，且已常態(tài)化用于電工裝備制造出廠試驗(yàn)作業(yè)中，為更高電壓等級(jí)的電器產(chǎn)品出廠試驗(yàn)提供了更可靠的安全保障。