基于變電站裸母線帶電顯示裝置的研究

【摘要】在電力系統(tǒng)中，防止電氣誤操作，保證發(fā)、配電設(shè)備以及配電線路安全可靠地運行是最基本也是最重要的要求，一旦發(fā)生事故，將造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至還可能會危及到人身安全。為此，在電力行業(yè)中普遍采用帶電顯示裝置來判斷設(shè)備是否帶電，本文針對變電站裸母線的帶電顯示裝置，對各種帶電顯示裝置的特點進(jìn)行探討，以便大家結(jié)合實際情況能夠正確選用帶電顯示裝置，同時，筆者在此提出帶電顯示裝置安裝方案的確定方法。

【關(guān)鍵詞】變電站；裸母線；帶電顯示裝置

一、前言

目前，我國與高壓線路安全操作的有關(guān)法律對不同電壓等級的安全操作距離有明確的規(guī)定。在對高壓線路進(jìn)行操作時，雖然操作人員處在安全操作規(guī)定的范圍內(nèi)，但是有時還會發(fā)生傷害事故，這主要是由于高壓線路的安全操作的距離會受到高壓線路所處環(huán)境的影響，從而發(fā)生不可預(yù)知的變化。近年來，我國輸變電線路中的電壓急劇升高，如果在電路四周所產(chǎn)生的增力口一旦出現(xiàn)些什么故障，都會給操作人員帶來很嚴(yán)重的傷害。如果對輸變電設(shè)備檢修時，需要對其進(jìn)行停電處理，那么此時被停電的輸變電設(shè)備會與在其附近的帶電設(shè)備之間形成靜電耦合或者是電磁耦合，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流和感應(yīng)電壓，這對電力操作人員的人身安全帶來嚴(yán)重的威脅。

相關(guān)統(tǒng)計表明，如果流過人體的電流達(dá)到10-30mA，此時人體會出現(xiàn)呼吸困難、不能言語等現(xiàn)象，而且還無法主動地擺脫帶電物體；若流經(jīng)人體的電流超過30mA，那么人體就會出現(xiàn)抽撞或者昏迷等現(xiàn)象，若流過人體的電流超過了50mA，側(cè)人體的心臟就會停止跳動。在一般情況下，允許長時間流過人體的電流（50Hz交流電）不可以超過1mA，人體可以承受的直流電流稍微比交流電大點，其允許值可以達(dá)到50mA以上，如果有高達(dá)500mA的電流流過人體3秒鐘，心臟就會出現(xiàn)不規(guī)則跳動。當(dāng)電力設(shè)備出現(xiàn)故障時，那么其電流值往往都會超過人體能夠承受的范圍。在近幾年以來，我國曾出現(xiàn)過多起嚴(yán)重的觸電事故，究其原因除了操作人員不遵守輸變電線路安全操作的章程以外，更重要的是需要檢修的輸變電線路所處的周圍環(huán)境以及感應(yīng)電場等都會給操作人員流下重大的安全隱患，為了降低隱患，確保工作人員的生命安全，在電力系統(tǒng)中普遍都安裝有高壓帶電顯示裝置。

二、各種帶電顯示裝置的特點及其適用范圍

1、帶電顯示裝置的分類

目前，我國的高壓帶電顯示裝置主要可以分為帶地線和不帶地線兩種類型，這主要是根據(jù)帶電顯示裝置是否有地線來區(qū)分的。不帶地線的高壓帶電顯示裝置的優(yōu)點是功能較多，其缺點是設(shè)計較為復(fù)雜，而且成本較高，在實際當(dāng)中比較少應(yīng)用；帶地線的高壓帶電顯示裝置的優(yōu)點是成本低下、設(shè)計簡單，但其缺點是功能較少，而且還安裝限流電容或者限流電阻。從工作原理上來對我國的帶電顯示裝置進(jìn)行分類的話，又可以分為：接觸式帶電顯示裝置、感應(yīng)式帶電顯示裝置和等電位式帶電顯示裝置三種，感應(yīng)式的高壓帶電顯示裝置應(yīng)用最為廣泛。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能電能越來越普及，更有在線監(jiān)測功能被應(yīng)用到我國的高壓帶電顯示裝置中，還有的研究者將電容分壓原理作為研究的基礎(chǔ)，衍生出一種新型的光電類型的帶電顯示裝置，但是，目前還只是停留在接觸式裝置的階段，還是存在著一定的安全隱患。雖然新型光電類型的帶電顯示裝置屬于接觸式裝置，但是它的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

2、帶電顯示裝置的特點及其應(yīng)用

（1）接觸式高壓帶電顯示和閉鎖裝置

陶瓷電容的芯棒是構(gòu)成接觸式帶電顯示裝置主體的最重要元件，是在電容分壓原理的基礎(chǔ)上來實現(xiàn)對電力設(shè)備帶電狀態(tài)檢測的目的，接觸式帶電顯示裝置的外殼是由電瓷構(gòu)成的，電瓷具有良好的絕緣性能和耐環(huán)境性能，能夠有效保護(hù)操作人員的人身安全。接觸式高壓帶電顯示裝置是由傳感器、顯示器和整流元件共同組成，其核心部件是瓷傳感器，瓷傳感器通過其電容分壓作用，將分得的電壓轉(zhuǎn)化為顯示裝置正常運行時需要的能量，這時，即使顯示裝置沒有電源接入，也可以正常顯示了。

雖然接觸式帶電顯示裝置在正常運行時不需要外供電源給提供能量，但是它的傳感器結(jié)構(gòu)存在著特殊性，一旦顯示裝置的外殼出現(xiàn)絕緣閃絡(luò)或者是芯棒被擊穿的現(xiàn)象時，裝置就會出現(xiàn)單相接地故障。接觸式帶電顯示裝置受到整體絕緣高度的約束，既不能對電壓等級在35kv以上的輸變電線路進(jìn)行檢測，也不適合在戶外使用。

（2）電容型聲光驗電器

對高壓和特高壓的電力設(shè)備進(jìn)行檢測時，常用的檢測方法就是把電容型驗電器與長桿結(jié)合起來進(jìn)行驗電，現(xiàn)階段，這類型的帶電顯示裝置在我國電力系統(tǒng)中的應(yīng)用最為廣泛。電容型聲光驗電器主要是由握手、絕緣和檢測等部分組成，裝置下部的金屬銜接和罩護(hù)環(huán)之間的部分屬于裝置的絕緣部分，罩護(hù)環(huán)以下的部分為指示器的握手部分，握手部分和絕緣部分的長度會根據(jù)不同的電壓等級作相應(yīng)的調(diào)整。按照連接方式的不同，可將其分為分體組裝式和整體式；按照顯示方式，可以分為聲類、光類和組合類三種，其中組合類是指光類和聲類的有機(jī)結(jié)合，顯示效果也是這三種類型中最好的；按照組成方式的不同，可將其分為拉桿式、分離式以及單件式。

電力系統(tǒng)中的帶電設(shè)備都不可避免的出現(xiàn)對地電容，而對地電容中又有電壓差的存在，驗電器就是在這個原理的基礎(chǔ)上研究開發(fā)出的。既然對地電容中存在著電壓，那么對地電容就可以形成回路，也就能夠在電容中測得流經(jīng)它的電流了。對電容中的電流進(jìn)行測量主要是為了能夠判斷電壓是否存在。一旦電流經(jīng)過驗電器，驗電器將會發(fā)出報警，操作人員也很容易的就做出帶電信號的判斷。

（3）感應(yīng)式高壓帶電顯示和閉鎖裝置

感應(yīng)式高壓帶電顯示裝置的工作原理是：對地絕緣中的感應(yīng)電極與高壓線路或者是電力設(shè)備靠近時，它們之間會有電容產(chǎn)生，輸變電線路中的交變電壓信號會被稱合到電容上，隨后交變電壓信號會被送到控制裝置中進(jìn)行處理，這時，裝置也就具備了帶電顯示功能。

在感應(yīng)式高壓帶電顯示裝置的應(yīng)用過程中，帶電顯示裝置會被安裝在變電站的進(jìn)線側(cè)和出線側(cè)的隔離開關(guān)上，不僅可以顯示進(jìn)出線側(cè)是否帶電，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的閉鎖功能。把閉鎖接點和接地開關(guān)之間進(jìn)行聯(lián)鎖，能夠有效的防止操作人員出現(xiàn)錯誤的操作行為，大大降低了人為原因帶來的經(jīng)濟(jì)損失。感應(yīng)電極在敞開式變電站中應(yīng)用時，是需要后期加裝上的，但是在GIS系統(tǒng)中使用時，就需要事先安裝好感應(yīng)電極，這二者之間存在的主要區(qū)別就是絕緣介質(zhì)決定著電極和線路、高壓設(shè)備的安全距離，也就是說不同的絕緣介質(zhì)，它的安全距離也就不相同，在進(jìn)行感應(yīng)電極的安裝時，要保證它能夠一直在安全距離的范圍內(nèi)。

三、帶電顯示裝置安裝方案的確定方法

據(jù)有關(guān)資料顯示，電力安全事故中由誤操作造成事故所占比例較大；誤操作引起事故一直是困擾電力安全供電的一個重要原因，由此而造成的經(jīng)濟(jì)損失也是巨大的。安裝高壓帶電顯示裝置可以有效地防止將有電當(dāng)無電，將強(qiáng)電當(dāng)弱電的錯誤判斷，減輕操作人員的工作量、降低勞動強(qiáng)度、增加工作效率，怎么用低的成本去把作用發(fā)揮到最大，同時將該安全距離提示更加明顯化，這就要求帶電顯示裝置的安裝方案必須做到科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)，帶電顯示裝置的安裝方案可以按照以下步驟方法進(jìn)行確定：

1、收集、整理各站帶電裸母線的電壓等級、布置結(jié)構(gòu)及運行環(huán)境等信息，對該項研究進(jìn)行深入分析和反復(fù)論證；

2、結(jié)合分析因為工作人員對帶電設(shè)備不明確誤入危險距離而造成的安全事故，提出裸母線帶電裝置的可行性方案；

3、對安全事故特性進(jìn)行研究，對實施處理的難度進(jìn)行綜合分析；

4、對收集數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理，綜合上述研究結(jié)果，對變電站誤入危險距離的研究進(jìn)行綜合評估。

四、結(jié)束語

目前，變電站裸母線帶電顯示裝置的種類繁多，每種類型的帶電顯示裝置有著不同的電氣特性，相關(guān)設(shè)計人員必須根據(jù)實際情況正確選用帶電顯示裝置，并且還要按照本文上述的方法步驟來確定帶電顯示裝置的安裝方案，從而達(dá)到用低的成本去把作用發(fā)揮到最大以及把安全距離提示更加明顯化的雙重目的。

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