一種新型耐壓測試系統(tǒng)的研制與應用

柯定芳 崔利兵 潘偉建

（國家電網公司電力器材安全性能檢測技術實驗室，杭州 310015）

隨著我國電力工業(yè)的不斷發(fā)展，現場作業(yè)機械化程度的不斷提高，如今在電力建設、運行和檢修工作中，手持式電動工具已成為必不可少的作業(yè)工具，手持式電動工具具有的攜帶方便、機動性強、用途廣泛、使用簡便等優(yōu)點得到了充分的體現，其在降低員工作業(yè)強度、提高生產效率方面發(fā)揮了十分重要的作用。我國的手持式電動工具生產起步于20世紀 50年代初，隨著手持式電動工具制造業(yè)的發(fā)展，在手持式電動工具的技術理論研究、標準制訂和安全管理方面也不斷地得到了發(fā)展。

在手持式電動工具制造業(yè)迅猛發(fā)展的同時，各類手持式電動工具由于質量問題而引發(fā)的事故也在不斷地增加。在某工程施工現場檢查時，發(fā)現一手持式電鉆的軟線護套出現破裂，如圖1所示，該情況極易引發(fā)觸電傷亡事故。據檢驗，該電鉆軟線護套為低質的塑膠材料。

圖1 電鉆軟線護套破裂

根據建設部對五年來發(fā)生的職工因工死亡的千余起事故的類別、原因和發(fā)生部位等的統(tǒng)計分析，施工現場五大傷害所占的比例分別為：高處墜落（占44.8%），觸電（占16.6%），物體打擊（占12%），機械傷害（占7.2%），坍塌事故（占6%）。施工現場因觸電導致的安全事故占第二位，其中由于手持式電動工具引發(fā)的觸電事故居多，且呈逐年增長趨勢。

至2011年底，僅浙江省電力公司直屬企業(yè)，有各類手持式電動工具近10000臺，分布見表1。

表1 手持式電動工具（2011年底）統(tǒng)計表

因此，如何提升手持式電動工具試驗工作的規(guī)范化，確保作業(yè)人員的人身安全，滿足電網設備和人員的安全要求是當務之急。

1 引發(fā)事故的主要原因

根據調研及試驗，歸納引發(fā)手持式電動工具觸電事故主要原因有：

1）工廠制造技術、材質、工藝、使用者使用不當及使用環(huán)境不良。

2）手持式電動工具是在人的緊握之下運行的，人與工具之間的接觸電阻較小，一旦工具外露部分帶電，將有較大的電流通過人體，同時，操作者一旦觸電，由于肌肉收縮而難以擺脫帶電體，容易造成嚴重后果。

3）手持式電動工具有很大的移動性，其電源線易受拉磨損而導致漏電，電源線連接處易脫落而使外殼帶電，導致觸電事故。

4）手持式電動工具沒有固定的工位，運行時振動大，且可能在惡劣的條件下運行，容易遭受機械損傷而使金屬外殼帶電，導致觸電事故。

5）手持式電動工具大都采用220V單相交流電源供電,如錯誤地將相線接在金屬外殼上或錯誤地將保護零線斷路，均會造成金屬外殼帶電，導致觸電事故。

此外由于手持式電動工具反轉力過大、起動電流過大、連續(xù)工作時間過長而造成過熱，操作者使用不當及安全防范意識薄弱等都可能導致手持式電動工具安全事故的發(fā)生。

本文主要針對手持式電動工具耐壓測試系統(tǒng)進行設計及開發(fā)。

2 試驗方法

《GB3883.1-2008/IEC60745.1：2006 手持式電動工具的安全第一部分：通用要求 15 電氣強度》規(guī)定了耐壓測試的試驗電壓值及注意事項。浙江省電力公司企業(yè)標準《電力作業(yè)用手持式電動工具安全性能檢驗規(guī)程》也明確規(guī)定了試驗步驟及判別依據。本文所研究的檢測設備主要依據上述兩個標準進行設計及研制，從而確保數據有效性。

3 常規(guī)檢測方法

手持式電動工具常規(guī)耐壓試驗過程為通過手工用凡士林將金屬箔布置在試樣表面或將粘性金屬箔覆置在試樣表面，再通過臨時接線對帶電零件和金屬箔之間施加高電壓以測試電動工具的耐壓性能，如圖2所示。

圖2 試樣表面包裹粘性鋁箔

由于金屬箔和測試樣表面難以做到完全接觸，局部總會出現細小間隙，從而造成測試結果不準確，帶來安全隱患。同時，對電源線的考核不能進行。此外，通過臨時接線進行電氣強度試驗，安全性差；在試樣表面包裹金屬箔大量大，金屬箔上的粘性物質會污染試樣表面，且金屬箔只能使用一次，不能重復使用，測試成本較高。

4 手持式電動工具交流耐壓智能測試系統(tǒng)的研制

本文中研制的測試系統(tǒng)由全自動高壓試驗箱、控制系統(tǒng)和空氣壓縮機三部分組成，如圖3所示。

圖3 手持式電動工具交流耐壓智能測試系統(tǒng)

該測試系統(tǒng)無需手工對試樣的試驗電極進行布置，只需將試樣放入絕緣試驗箱，將試樣的插頭插入相應的插座中，如圖4所示。

圖4 試樣放入絕緣試驗箱示意圖

通過控制系統(tǒng)，即可對試樣的試驗電極進行自動布置，如圖5所示。

圖5 試驗電極自動布置裝置動作示意圖

試樣電極布置完畢，如圖6所示。對控制系統(tǒng)進行參數設置（樣機序號、試驗電壓、試驗時間和電流），便可對手持式電動工具進行耐壓試驗。

圖6 試驗電極布置完畢效果圖

耐壓試驗完畢后，通過控制電路，對試樣電極進行回收，如圖7所示。

圖7 試驗電極回收自動裝置動作示意圖

電極回收完畢后，將試樣從絕緣試驗箱取出，試驗完畢。測試系統(tǒng)還設置了料斗運行下限位，在全自動高壓試驗箱門打開時，保護氣缸運作，限制漏斗運行的下限，防止壓傷手，如圖8所示。

與常規(guī)試驗方式相比，新研制的測試系統(tǒng)只需將試樣整體放入全自動高壓試驗箱，把試樣插頭插入相應的插座，就可通過控制系統(tǒng)，實現試驗過程的全自動化，大大提高了工作效率，保證了試驗結果的準確性。

圖8 料斗下限位器

5 工作原理及性能指標

本文中研制的耐壓測試系統(tǒng)工作原理如圖9所示。

圖9 工作原理方框圖

5.1 系統(tǒng)特點

1）交流耐壓測試儀中儀器輸出交流高壓施加在被測物上，在被測物回路中形成一個電流；在采樣電阻兩端產生一個電壓，電壓大小與電流成正比，當電流超過設定報警電流值時，儀器立即切斷高壓輸出并發(fā)出聲光報警。

2）全自動高壓試驗箱由料斗、絕緣測試箱、周轉箱、鏈輪、鏈輪支撐桿及箱體框架等組成，通過控制部分使各氣缸工作，完成試驗電極的布置和回收。

3）控制部分由控制程序和控制電路組成。主要包括電源部分、邏輯電路、過電流檢測、定時部分、汽缸、限位開關、傳動機構等組成。

4）測試時無需手工對試樣的試驗電極進行布置，只需將試樣放入全自動高壓試驗箱，通過控制電路，即可對試樣的試驗電極進行自動布置，便可對手持式電動工具進行耐電壓試驗。

5.2 系統(tǒng)性能指標

1）輸出電壓：0～5kV/AC,精度：±（3%+1個字）；分辨力：0.01kV。

2）使用條件：環(huán)境溫度：（0～40）℃；相對濕度：≤80%RH。

3）供電電源：AC220V，允許誤差±10%，50Hz。4）消耗功率：200W。

5）報警電流、容量、試驗時間見表2。

表2 耐壓測試系統(tǒng)報警電流、容量、試驗時間

5.3 系統(tǒng)流程圖

通過自主開發(fā)的計算機測試系統(tǒng)可以完成交流耐壓試驗的控制及操作，初始界面見圖10。

圖10 交流耐壓智能測試系統(tǒng)界面

6 結論

與傳統(tǒng)試驗方法相比，本文中研制的手持式電動工具交流耐壓智能測試系統(tǒng)具有方便、快捷、無損等優(yōu)點，大大提高了檢測效率，更好地完善了標準中的檢測方法。

[1] GB3883.1-2008/IEC60745.1：2006手持式電動工具的安全第一部分：通用要求 15 電氣強度.

[2] 《電力作業(yè)用手持式電動工具安全性能檢驗規(guī)程》,浙江省電力公司企業(yè)標準.