防误入带电间隔预警装置的研制

卢俊锋+钱锋+曹康+陈朝晖+沈钢强

摘  要：当前，变电所高压开关柜内含各种电力设备及仪器，应用极其广泛。由于设备运行状态不同，内部电力环境异常复杂。因此，高压开关柜上用于防止误入带电间隔的防误闭锁装置至关重要，它直接关系到操作人员的人身安全。为了进一步提高防误闭锁装置的可靠性，根据现场实际情况设计了一种新型防误入带电间隔预警装置。该装置可靠性高，可以有效减少误入高压开关柜带电间隔的事故发生。

关键词：高压开关柜;带电间隔;预警装置;用电安全

中图分类号：TM63;TM73        文献标识码：A               DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.01.077

根据近两年国家电网公司安全事故通报统计，多数误入带电间隔的事故都造成了工作人员死亡的恶性事故。大部分事故是由于工作人员没有正确认识到安全措施的重要性，或者根本没有采取相关安全技术措施，从而误入带电间隔，造成与带电设备的安全距离不足，最终导致人员触电死亡。误入带电间隔事故的频发说明现有高压开关柜的防误闭锁装置在一定程度上尚不能保障操作安全，甚至存在致命的安全隐患，因此，有待进一步改进。

针对目前操作人员误入带电间隔所引发的事故，本文提出一种具有报警功能的防误入带电间隔预警装置，即在高压开关柜操作人员误入带电间隔时，安装在高压开关柜上的防误闭锁装置能够及时发出明显的告警信号，从而有效降低事故的发生率。

1  工况及防误闭锁装置现状

1.1  工况分析

a.运行中开关柜的危险区域  b.线路及线路压变带电，但母线     c.母线及母线压变带电，但线路及

及母线压变不带电的危险区域        线路压变不带电的危险区域

图1  不同运行情形下高压开关柜的带电情况以及危险区域

当前，各变电所所用的高压开关柜型号和规格不尽相同，但原理基本一致。因此，本文以KYN44-12型开关柜为例进行解析。该类高压开关柜的线路变压器安装于柜体侧下方。设备高压开关柜在不同的运行方式下，其带电部分也各不相同。我

们对不同运行情形下高压开关柜的带电情况以及危险区域进行了标识，如图1所示。一般开关柜的设置与KYN44-12型开关柜一样，分为柜体前部（开关室）和柜体后部（电缆室或母线室）两个作业面。而一般变电所开关室内为多个开关柜一字排开，但现场只有一个工作负责人，前、后作业面均有工作时，很可能无法随时监护另一侧的人员。此时，防误闭锁装置的告警就显得极其重要。

1.2  防误闭锁装置现状

我们首先对变电所现有防误闭锁装置进行了调研，整理、归纳结果如表1所示。

表1  防误入带电间隔装置情况

序号

类型

安装位置

安全不足

1

微机五防锁

（电子挂锁）

前柜门、后柜门、触头盒活门

有后门按键，可违章解锁

2

带电闭锁装置

（电磁锁）

前柜门、后柜门

产品闭锁强度有限，易损坏

3

地刀闭锁

后柜门

进行电缆室作业时，可解锁

4

后柜门螺丝

后柜门

可直接打开，防护强度弱

5

柜门机械锁

前柜门、后柜门

无需钥匙，可用起子解锁

6

柜内触头盒活门

手车室内

人力即可打开，防护强度弱

7

触头盒活门上锁

手车室内

使用微机挂锁，缺点同微机挂锁，且影响检修作业

由表1可知，现有的防误闭锁装置或多或少还存在某方面的不足，且无法发出明显、有效的声光告警。如果作业中出现误入带电间隔的现象，防误装置能够及时发出声光告警，就可以在很大限度上避免造成人员触电伤亡事故。

1.3  事故分析

我们对事故中工作人员的角色和工龄进行了统计分析，结果如图2所示。从图中可以看出，大部分人员伤亡事故来自设

备厂家。设备厂家员工并非专业的检修人员，对现场设备状态不是十分了解，安全意识相对薄弱。从工龄与事故的关系图中可以发现，导致事故频发的工作人员基本为工作能力、工作经验都较好的中青年员工。通过进一步调查，我们获知，随着工作技能的提升及工作经验的积累，员工的自信心也日益增长，他们相信自己的第一判断，从而可能导致违章操作。针对这两类最容易发生事故的情形，我们研发了一种能够起到预警作用的防误入带电间隔预警装置。

图2  事故角色和工龄统计分析

2  新型防误入带电间隔预警装置

2.1  设计原理

分析上述调研结果可以看出，已熟练掌握违章解锁技能的工作人员在精神状态不佳，且失去监护的情形下，容易发生违章事故。再加上无法断定设备带电与否，从而极易发生误入带电间隔违章事故。针对这些问题，新型防误入带电间隔预警装置应具备以下要素：①带电设备间隔与不带电设备间隔应能明显区分开来。针对不同操作，工作人员可以一眼认出带电间隔。②当有人员误入带电间隔违章时，第一时间报警，告知违章人员停止继续作业，等待现场负责人来处理。③在发生误入带电间隔报警的同时，工作负责人可以收到讯息前往现场检查、监护。④无后台解锁程序，无论是厂家，还是现场工作人员均无法解除。⑤装置应安全、可靠，不影响原有设备的工作可靠性。

2.2  预警装置组成

系统方案通过声、光辅助告警达到预警目的。将预警装置分为5个模块：信号模块、电源模块、预警模块、区分模块和通知模块，具体如图3所示。

图3  预警系统工作流程初步设计

将设备状况、人员行为等实际信号转化为数字信号，通过预警系统判别转换，输出针对工作人员和负责人的信号。下面针对5个模块分别展开说明。

2.2.1  信号模块

该模块是用于采集、判别间隔是否带电的模块，利用稳定可靠、不影响原有系统的信号源采集相关信息。据调查，一般变电所均安装有高压带电显示装置传感器，可靠性强、安全性好。考虑到开关柜内复杂的电磁环境，可通过高压带电显示装置传感器的低压信号，输出端子经导线接入预警装置。新增回路与原回路属于并联接线，互不影响。高压带电显示装置传感器为分相安装，相应的信号模块也分别对各相信号进行采集，全面监察间隔的带电情况。

2.2.2  电源模块

该模块是为预警装置提供能源的模块，能够确保预警装置稳定、有效地工作。根据变电所的实际情况，电源模块采用外部110 V或220 V直流电源接入。

2.2.3  预警模块

该模块主要针对人员误入带电间隔的行为进行信息采集和反馈。预警时间应该在误入带电间隔后，即当人员误入带电间隔时，预警系统发出告警信号，提醒违章人员此间隔是带电间隔。

该模块可以选择安装于柜外部分和柜内部分。柜外部分主要针对误入后违章前的预警，柜内部分主要针对违章后，做到双层保险。柜体的打开应遵循“先主门，后副门”的原则，柜内的预警部分可选择安装在主门上。

主要设备可选择红外传感器或者位置传感器。当主门动作时，安装在上面的传感器接收到变化的传感信号，可立刻发出声光信号进行预警。

2.2.4  区分模块

该模块主要用于区分带电间隔和无电间隔，通过特定颜色的灯光，反映当前该间隔的运行状态。根据调查统计，红色更具穿透效果，有强烈的心理暗示，而无色灯对人的感官刺激最小，因此，带电间隔使用红色灯光，不带电间隔使用无色灯光，即灯不亮。在间隔正常运行和间隔不带电的情况下，该模块的灯处于不亮的状态。只有当间隔带电且有人进入时，显示红色灯光，以示提醒。另外，该模块不应设置后台解锁程序，无论是厂家，还是现场工作人员，均无法解除。

2.2.5  通知模块

该模块通过音频信号将工作人员误入带电间隔的信号转化成音频通知相关人员。

3  结束语

本文分析了当前变电所误入带电间隔事故频发的现状，并针对当前市场上的防误闭锁装置的不足设计了一种新型防误入带电间隔的预警装置。希望通过本预警装置的应用，降低人身伤亡事故的发生率。

参考文献

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[2]吴昊.浅谈变电检修中存在的问题[J].黑龙江科技信息，2011，8（36）.

[3]中国电力科学研究院.DL/T 538—2006 高压带电显示装置[S].北京：中国电力出版社，2006.

[4]李彦国，张立丹.关于实施状态检修的研究与分析[J].中国电力教育，2010（S1）.

〔编辑：刘晓芳〕

Development of Anti Mistakenly Charged Interval Warning Device

Lu Junfeng， Qian Feng， Cao Kang， Chen Zhaohui， Shen Gangqiang

Abstract： Currently， high voltage switchgear substation containing various electrical equipment and instrumentation， application is extremely broad. Because of different equipment operating status， the internal power environment is very complex. Therefore， the high voltage switchgear is used to prevent anti mistakenly charged interval crucial error lockout device， it is directly related to the safety of operating personnel. In order to further improve the reliability of error lockout prevention device， according to the actual situation to design a new anti mistakenly charged interval warning devices. This means high reliability， can effectively reduce the high voltage switchgear mistakenly charged interval accident occurred.

Key words： high voltage switchgear; charged interval; warning devices; electrical safety