電力互感器感應(yīng)電分析及防護(hù)措施

鐘貴森 許加凱 王培軍

國(guó)網(wǎng)濰坊供電公司 山東 濰坊 261000

0 引言

電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)是保證電氣設(shè)備安全運(yùn)行的重要措施，其目的在于檢查電氣設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行中是否保持良好狀態(tài)，掌握電氣設(shè)備的絕緣情況，以便發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)處理。對(duì)運(yùn)行中的電力互感器設(shè)備定期進(jìn)行維護(hù)試驗(yàn)，是針對(duì)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》［1］和有關(guān)反事故技術(shù)措施的規(guī)定，對(duì)設(shè)備狀況進(jìn)行的一項(xiàng)常規(guī)性技術(shù)監(jiān)督工作，如油浸式互感器取油樣，進(jìn)行油中溶解氣體分析和微水分析，SF6互感器運(yùn)行中的氣體含水量檢測(cè)等。

對(duì)于110kV及以上的電力互感器進(jìn)行維護(hù)試驗(yàn)時(shí)，存在較高的感應(yīng)電壓，易造成感應(yīng)電傷人、測(cè)試設(shè)備損壞等情況，危及人身、設(shè)備安全，對(duì)作業(yè)人員采取感應(yīng)電防護(hù)措施已不容忽視。

1 感應(yīng)電產(chǎn)生的原因分析

互感器設(shè)備的取樣或氣體檢測(cè)工作，一般安排在晴好天氣下進(jìn)行。當(dāng)設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行工作時(shí)，按照《電力安全工作規(guī)程》［2］中“在變、配電站的帶電區(qū)域內(nèi)禁止使用金屬梯子”的規(guī)定，從事這方面的工作將使用絕緣梯登高作業(yè)。

作業(yè)過(guò)程中，絕緣梯上的作業(yè)人員離帶電導(dǎo)線較近，且人體對(duì)地絕緣，人體上的感應(yīng)電荷較多。此時(shí)，當(dāng)作業(yè)人員肢體與互感器設(shè)備的檢測(cè)截止閥間斷性接觸或脫離的過(guò)程中，人體上的感應(yīng)電荷將通過(guò)接觸點(diǎn)對(duì)接地體放電，當(dāng)放電的能量達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，就會(huì)使人產(chǎn)生刺痛感。

圖1 互感器設(shè)備取樣人體對(duì)地放電示意圖

如圖1所示，變電站帶電導(dǎo)體是產(chǎn)生靜電感應(yīng)的主要根源，在其下面有一個(gè)對(duì)地絕緣的導(dǎo)體（被感應(yīng)物體，此時(shí)為人），帶電導(dǎo)體與被感應(yīng)物體之間具有極間電容，記作C12，被感應(yīng)物體與地之間具有對(duì)地電容，記作C20。假設(shè)帶電導(dǎo)體的對(duì)地電壓為U0（工頻，有效值），由于電容耦合的作用，被感應(yīng)物體出現(xiàn)了感應(yīng)電壓Ui，根據(jù)電容分壓原理，感應(yīng)電壓Ui可以表示為式（1）：

同理，對(duì)地絕緣的金屬物體在電場(chǎng)中因靜電感應(yīng)而積累一定量的電荷，并使其處于某一電位。此時(shí)，如果處于地電位的作業(yè)人員用手去觸摸，金屬體上的感應(yīng)電荷通過(guò)人體對(duì)地放電，同樣使人遭受電擊。地面作業(yè)人員在強(qiáng)電場(chǎng)中觸摸懸空吊起的大件金具或停電設(shè)備上的金屬部件都屬于這種情況。

2 測(cè)試分析

2.1 測(cè)試條件

為掌握現(xiàn)場(chǎng)感應(yīng)電分布情況，測(cè)試感應(yīng)電壓的強(qiáng)度和通過(guò)人體的感應(yīng)電流的大小，有針對(duì)性地采取防范措施，選擇最具有代表性的110kV和220kV兩個(gè)電壓等級(jí)的電流和電壓互感器，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試。

測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的基本條件如表1所示，試驗(yàn)測(cè)量選取在絕緣梯不同梯階上作業(yè)人員的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流，測(cè)試包括選擇220kV和110kV兩個(gè)電壓等級(jí)，電壓和電流兩種互感器，U相和V相兩種相序。

表1 測(cè)試基本條件

2.2 影響因素分析

電力互感器試驗(yàn)數(shù)據(jù)反映出，在絕緣梯上的作業(yè)人員所受到的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流，受到作業(yè)位置、設(shè)備電壓等級(jí)、相序、設(shè)備類型、導(dǎo)電體對(duì)地距離等因素的影響。

1）作業(yè)位置的影響

圖1為220kV電流互感器V相感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流測(cè)試數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示當(dāng)人體所處的梯階位置越高，距離高壓帶電體越近，其所處的電場(chǎng)強(qiáng)度越大，其所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流也越大。

圖1 220kV電流互感器V相感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流

2）設(shè)備電壓等級(jí)的影響

圖2為220kV和110kV電流互感器U相感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流，數(shù)據(jù)顯示人體所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，隨著設(shè)備電壓等級(jí)的升高而增大，即設(shè)備電壓等級(jí)越高，感應(yīng)電壓越強(qiáng)，感應(yīng)電流越大，受到感應(yīng)電的影響也將越嚴(yán)重。

圖2 220kV和110kV電流互感器U相感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流

3）相序的影響

圖3為220kV電壓互感器U相和V相感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流，數(shù)據(jù)顯示在同一電壓等級(jí)下，設(shè)備相序位置不同，也同樣會(huì)產(chǎn)生不同強(qiáng)度的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流。

邊相（U、W相）的感應(yīng)電壓較V相的感應(yīng)電壓高，其原因是由于V相處于U、W兩相之間，U、W兩相對(duì)V相被感應(yīng)物體（作業(yè)人員）的距離相同。它們?cè)赩相產(chǎn)生的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)空間矢量合成后存在一定的相互抵消。

圖3 220kV電壓互感器U相和V相感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流

4）設(shè)備類型的影響

圖4為220kV電壓互感器和電流互感器U相感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流，結(jié)果顯示在同一電壓等級(jí)，在不考慮負(fù)荷電流大小的情況下，電壓互感器所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓較電流互感器所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓要高，感應(yīng)電流要大。

圖4 220kV電壓互感器和電流互感器U相感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流

5）導(dǎo)電體對(duì)地距離的影響

如表2所示。

表2 220kV和110kV電壓和電流互感器A相在地面上的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流

從表2中可看出，設(shè)備自身高度越高（電流互感器高度大于電壓互感器），相當(dāng)于帶電體對(duì)地距離就越大，則其在地面附近產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度就越小，感應(yīng)電壓越低。

2.3 對(duì)作業(yè)人員的影響

電擊對(duì)人體造成損傷的主要因素是流經(jīng)人體的電流數(shù)值，國(guó)際電工委員會(huì)交流電通過(guò)人體生理效應(yīng)的推薦值，如表3所示。

表3 交流電通過(guò)人體生理效應(yīng)推薦值［3］

通過(guò)以上測(cè)量數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，在互感器設(shè)備帶電取樣檢測(cè)的工作中，通過(guò)人體的電流是相當(dāng)小的，一般為微安級(jí)，比人體工頻擺脫電流值5～10mA要小得多，但人體在工作高度所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，可以高達(dá)150～1100V之間。頻繁的作業(yè)，不僅給作業(yè)人員造成嚴(yán)重的工作畏懼心理，影響工作的安全性和效率，而且由于突然的電擊會(huì)使作業(yè)人員的神經(jīng)系統(tǒng)受到刺激而失去控制，從而引發(fā)高處墜落事故。

3 防護(hù)措施及應(yīng)用效果

電力互感器設(shè)備的取樣等預(yù)防性試驗(yàn)作業(yè)過(guò)程中所產(chǎn)生的感應(yīng)電，具有隱蔽性、欺騙性和危險(xiǎn)性等特點(diǎn)，嚴(yán)重威脅作業(yè)人員的人身安全。本文根據(jù)工作實(shí)際提出了以下感應(yīng)電防護(hù)措施，用以指導(dǎo)生產(chǎn)作業(yè)。

1）組織作業(yè)人員學(xué)習(xí)感應(yīng)電產(chǎn)生的原理及預(yù)防措施，提高作業(yè)人員對(duì)感應(yīng)電隱蔽性和危險(xiǎn)性的認(rèn)識(shí)，自覺執(zhí)行預(yù)防感應(yīng)電觸電的措施。

2）嚴(yán)格執(zhí)行工作現(xiàn)場(chǎng)勘察制度，對(duì)危險(xiǎn)點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的臨近平行或交叉帶電場(chǎng)所進(jìn)行實(shí)地勘察，作業(yè)前應(yīng)制定明確的防范措施。

3）在帶電進(jìn)行絕緣油樣品采集、SF6氣體測(cè)試工作時(shí)，采取等電位法對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，采用有透明護(hù)套的多股軟銅線編制成專用接地線，在登高作業(yè)前將接地線一端扣接在手腕上，將另一端連接（或?qū)Ｓ脢A）到互感器設(shè)備的接地體引下線上，由此始終保持人體與設(shè)備的直接接觸，使二者電位保持平衡。

4）在進(jìn)行試驗(yàn)接線時(shí)，先將試驗(yàn)線與儀器連接好后，試驗(yàn)人員戴絕緣手套，使用絕緣桿將試驗(yàn)引線掛接到被試設(shè)備上，同時(shí)保持與試驗(yàn)帶電體的距離。

5）工作中傳遞金屬物品（包括工器具、材料等）時(shí)，構(gòu)架或地面上作業(yè)人員應(yīng)先將金屬物品接地后再接觸，以防電擊。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)開展電力互感器感應(yīng)電研究，闡述了感應(yīng)電發(fā)生的原因，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試論證了影響感應(yīng)電大小的各個(gè)因素。根據(jù)工作實(shí)際提出了感應(yīng)電防護(hù)措施，有助于指導(dǎo)生產(chǎn)作業(yè)，增強(qiáng)辨識(shí)感應(yīng)電危害的能力，提高自我防護(hù)意識(shí)和技能。

［1］DLT 596-2005電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程［S］.2005.

［2］Q／GDW 1799.1-2013，國(guó)家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程［S］.2013.

［3］ IEC／TS 60479，Effect of current on human beings and livestock［S］.