高压设备感应电与安全防护

周建军

摘要：现如今，随着我国经济的飞速发展，高压设备是电力系统运行、维护的必要环节之一，具有较高的特殊性和危险性。随着国网公司“特高压”建设的逐步深入，变电一次设备的电压等级越来越高，高压试验的试验电压也逐步升高，这就对进行试验的工作人员人身安全产生更大的威胁。因此，采取有效的安全防护措施来保护试验人员人身安全显得尤为重要。论文对现有用于变电设备高压设备现场的安全防护措施进行了归纳、分类，分析了措施的方法、特点及适用场合，为日后广泛应用及技术研究提供参考。

关键词：高压设备;感应电;安全防护

1输电线路感应电的产生过程

毕奥-萨伐尔定律给出了通电导线产生的磁场大小计算方法，磁场强度B与导线的上的电流I成正比，在带电水平导线的每一小段的磁场强度计算公式为：

停电线路感应带电线路的电流关系表达式：

式中：r为曲面导线的总电阻;S为曲面。在输电线路中，由于平行架设的线路杆塔，安全距离已经足够，线路与线路之间电容效应产生的电荷量聚集不多，随着工频电流的变化此消彼长，远不及带电的3条回路聚集的电荷，产生的感应电主要来源于交变磁场作用。停电线路感应电过程示意图如图1所示。

2感应取电装置的设计

2.1感应取电裝置工作模型的设计

采电线圈是输电线路感应取电装置中的主要设备，其功能是把输电线路附近的电磁能转化为电能供给监控设备。以下通过建立采电线圈模型，来分析和计算如何经济、有效地将电磁能转化为电能。图2为采电线圈取电原理。运用采电线圈感应取电时，把采电线圈套在交流高压输电线路上，利用电磁感应原理，将输电线路附近的电磁能转化为电能输出，输出的能量呈交变电流形式，交变电流经过桥式整流电路后变为直流电对监控设备进行供电。

设原方线圈匝数∶副方线圈匝数=1∶n。设原方电流为i1，副方电流为i2，励磁电流为im，可以根据电磁感应关系以及变压器磁动势方程i1=n×im+n×i2，得到输电线路取电模型如图3所示。

图2将所有的参数统一折算到副方进行计算，其中：电流源电流is=i1/n，Rm和Lm为励磁电阻和励磁电感，R1和L1为原方漏电阻和原方漏电感，R2和L2为次级漏电阻和次级漏电感，C为电容，C有两个作用，一是抵消绕组所带来的电感，二是稳定输出电压。进一步对图3的工作模型进行简化，由于输电线路属于电流源性质，因此原方漏阻和原方漏感都可以忽略不计;副方漏阻和副方漏感与励磁电阻和励磁电感相比很小，可以忽略不计;励磁感抗远远大于励磁电阻，因此取电线圈的输出功率主要是由励磁电感决定的，所以忽略励磁电阻，可以得到进一步简化的工作模型如图4所示。利用建立的简化工作模型来分析和计算如何通过最经济的采电线圈获取输电线路取电的最大功率。

2.2超宽电压DC-DC转换

由于母线电流变化范围较大，取能线圈感应出的交流电压经过整流、滤波处理后，将得到一个较宽范围的直流电压。因此，选用的DC-DC转换器应当在较大的输入电压范围内进行电压转换。为此，选用了型号为PI-05V-B4、具有微功耗和宽输入的DC-DC模块。该模块可以将13～380V直流输入电压转换为5V的直流电压输出，最大输出电流为200mA。

3防范感应电触电的安全措施

在前人的研究过程中，为防止感应电触电事故，在停电检修作业区段的两端三相导线、地线装设接地线，同时在检修作业点范围两侧装设个人保安线，可以有效预防“感应电”触电伤害，从而保证了检修人员的安全。在线路参数的测试过程中，试验开始后，必须用高内阻电压表或静电电压表测试各相对地的感应电压及接地电流值，测试时必须佩戴绝缘手套、穿绝缘鞋，更改试验接线时，必须先合上地刀，戴绝缘手套将测试引下线与仪器断开，完成接线后，戴绝缘手套连接仪器，然后断开地刀开始测量。为保证人身安全，防止感应电经人体形成电流回路，在输电线路设备相关的检修、清理作业中，应穿戴屏蔽服，不宜使用个人保安线，戴绝缘手套，并在工作的设备间隔两侧均采取有效的接地措施，必要时每侧采取两套接地装置，作业人员在工作前，应将牢固可靠接地作为一项重要的安全措施，用红色丝带扎紧，并悬挂“保证可靠接地，预防感应电触电”标识牌，在整个线路参数的测试过程中，应垫好绝缘垫，戴好绝缘手套，穿戴绝缘鞋及屏蔽服，更改接线前，必须先合上地刀，使用绝缘手套更改测试引线。脚踏控制闭锁防护脚踏控制就是通过在操作机构或控制电源处加装脚踏压板，压板内部的核心部件为重力感应装置，装置的输出端与控制电源的交流接触器相连。操作时，工作人员双脚踏在压板上，交流接触器正常工作，电源正常;而当工作人员双脚离开压板，则相应的重力感应装置输出高电平信号，接触器不闭合，电源失电闭锁。脚踏控制开关的功能主要是为了限定试验人员的位置，只有在保证控制电源在试验人员可控的条件下，才能满足电源有电;而在设备高压试验期间工作人员若离开控制区，高压电源切断，进一步确保工作现场人员的人身安全。脚踏控制闭锁防护措施，并得到了良好的应用，设计还增加了防抖功能，大大提升了设备及试验工作的可靠性。试验电源速断装置传统的安全围栏等防护措施，无强制闭锁功能，无法强行阻止试验设备及被试品带电时人员的误入和误碰。

结语

本文分析了电磁感应原理，重点分析了并行架设的线路中由工频交流电产生交变的感应磁场，并由交变的磁场在闭合的回路中产生感应电流，从电路原理和电流回路图的角度详细分析了感应电的作用过程，分析了近期出现的感应电事故案例，提出应对感应电的安全措施;以供借鉴。

参考文献

[1]蒋坤，冯文诚，陈旭.感应电伤人事故分析及预防[J].河南科技，2019（10）：32-32.

[2]韩杏朵.超高压输电线路电磁环境预测模型的研究[D].东北大学，2027.