防誤操作新型電力短路接地線的研制

胡旭波, 張 磊

(國網(wǎng)浙江省電力公司 寧波供電公司, 浙江 寧波 315000)

防誤操作新型電力短路接地線的研制

胡旭波, 張 磊

(國網(wǎng)浙江省電力公司 寧波供電公司, 浙江 寧波 315000)

掛接地線誤操作導(dǎo)致的惡性誤操作事故時(shí)有發(fā)生.提出了一種全新的智能化電力短路接地線,該接地線具備完善的報(bào)警功能,能有效避免帶電誤掛接地線或漏拆接地線合閘送電的誤操作事故.

接地線; 誤操作; 事故

短路接地線是電力生產(chǎn)中最常用的安全用具之一,對(duì)檢修設(shè)備接地也是保證安全生產(chǎn)的技術(shù)措施之一.現(xiàn)有技術(shù)的接地線結(jié)構(gòu)十分簡單,使用已有幾十年歷史,然而時(shí)至今日,掛接地操作導(dǎo)致的惡性誤操作事故時(shí)有發(fā)生,可見現(xiàn)有技術(shù)的接地線存在改進(jìn)余地.隨著防誤操作管理制度的深化和技術(shù)的進(jìn)步,電力行業(yè)誤操作事故逐年下降,然而帶電掛接地線的惡性誤操作事故還是每年發(fā)生.帶電掛接地線既造成嚴(yán)重設(shè)備損壞,也造成極其嚴(yán)重的人身傷害,然而該問題至今仍沒有技術(shù)層面的解決手段[1-6].為此,研制一種通過技術(shù)手段杜絕帶電掛地線的方案十分重要.

本文提出了一種性能可靠的電場模擬量監(jiān)測(cè)報(bào)警電路,使傳統(tǒng)的接地線具備完善的報(bào)警功能[7-8].在應(yīng)用過程中,當(dāng)操作人員將該接地線掛向有電設(shè)備時(shí),接地線上方觸頭上的告警裝置立即發(fā)出聲光報(bào)警,提醒操作人員設(shè)備帶電,必須立即停掛地線,從而從根本上避免了誤掛接地線造成的惡性事故;在拆卸接地線時(shí)該技術(shù)能判斷目前拆除的接地線是否是“最后一根”,防止漏拆接地線合閘送電事故的發(fā)生.

1 新型接地線防誤技術(shù)方案

采用高靈敏度的定向式電場傳感器,感受接地線接地夾頭開口方向的交流電場,如果將接地夾頭靠近帶電設(shè)備,則電場傳感器將立即啟動(dòng)聲光報(bào)警,提醒操作人員設(shè)備帶電,防止帶電掛接地;采用設(shè)計(jì)巧妙的探測(cè)觸頭,在拆除接地線時(shí),如果本回路還有接地,拆除瞬間探測(cè)觸頭與本接地線構(gòu)成回路,啟動(dòng)另一種顏色的聲光報(bào)警,提醒操作人員還有接地線未拆除,防止帶接地送電.

圖1為本方案的電路圖,圖2為其機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖.本方案在現(xiàn)有接地線的基礎(chǔ)上,研發(fā)了一種具有完善防誤報(bào)警功能的報(bào)警模塊,在現(xiàn)有接地線產(chǎn)品上加裝了該模塊,就是一副具有完備防誤功能的新型智能化接地線.該報(bào)警模塊主要由報(bào)警電路、電池、電場傳感器電路和接地探測(cè)電路構(gòu)成.

圖1 新型接地線防誤技術(shù)方案電路示意

圖2 機(jī)械結(jié)構(gòu)示意

防誤模塊的電場傳感器電路由二極管D1,平波電容C1,電阻R1,穩(wěn)壓二極管D5組成,整流橋的交流輸入端采集接地夾頭與探測(cè)觸頭之間的電位,用于感應(yīng)交流電場.對(duì)于帶電設(shè)備而言,D1能將該交流電場電壓變換為直流電壓,通過平波電容C的平滑濾波后經(jīng)電阻R1分壓,輸出至場效應(yīng)管V1的柵極,一旦接地夾頭伸向帶電設(shè)備,當(dāng)與設(shè)備帶電部分接近時(shí),由于場效應(yīng)管輸入阻抗極高,因此只要稍微接近帶電設(shè)備,即使不接觸,場效應(yīng)管柵極也會(huì)得到足夠的直流電壓,當(dāng)直流電壓超過開啟電壓門檻值后,場效應(yīng)管即可導(dǎo)通,驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路的發(fā)光二極管D4閃光,同時(shí)語音有源喇叭S2報(bào)警,告知設(shè)備帶電,禁止靠近,以遏止誤操作事故的發(fā)生.該模塊具有極高的靈敏度,能夠在設(shè)備安全距離之外發(fā)出有效的告警.其原理如圖3所示.

圖3 防誤模塊電路示意

當(dāng)進(jìn)行接地線拆除作業(yè)時(shí),如果本回路有一副接地線漏拆,送電時(shí)就會(huì)發(fā)生帶接地合閘的惡性誤操作事故.本方案的探測(cè)觸頭設(shè)于接地線接地夾頭開口方向的前方上部,這樣,當(dāng)接地線拆除時(shí),接地夾頭離開被接地設(shè)備后,探測(cè)觸頭就會(huì)自然與被接地設(shè)備接觸,此時(shí)由于接地線下方匯流樁頭還未拆除,如果設(shè)備還有其他接地點(diǎn),電池的直流電壓正極就會(huì)通過二極管D2,以及探測(cè)觸頭、設(shè)備上的其他接地線、本接地線接地夾頭直至電池負(fù)極構(gòu)成回路,使得另一組報(bào)警電路得電工作,發(fā)出聲光報(bào)警,提示運(yùn)行人員設(shè)備還有接地,從而有效防止漏拆接地線事故的發(fā)生.

本方案報(bào)警裝置的工作原理如圖4所示,其漏拆接地線檢測(cè)原理十分簡潔巧妙,充分利用巧妙的探頭位置以及接地夾頭拆下離開設(shè)備后瞬間的重力,使得探測(cè)觸頭與被接地設(shè)備短時(shí)接觸,一旦設(shè)備上還有未拆的地線,回路就會(huì)溝通報(bào)警,由于其不使用任何電子電路作為中間環(huán)節(jié),因此可靠性極高,發(fā)生誤指示或拒指示的概率幾乎為零.

為了進(jìn)一步保證本方案防誤功能的可靠性,本方案仍設(shè)計(jì)了自檢電路,通過按鈕SA1和SA2就能檢測(cè)裝置的帶電掛接地防護(hù)與漏拆接地防護(hù)是否工作正常,也能防止電池耗盡所造成的拒指示隱患,使本方案的可靠性與安全性得到了充分的保證.

傳統(tǒng)交流驗(yàn)電器、近電報(bào)警器基于高阻抗運(yùn)放做電場放大器,由于運(yùn)放本身的靜態(tài)功耗,導(dǎo)致電池消耗較快,即使不使用也要幾個(gè)月更換一次,使用時(shí)經(jīng)常因電池虧電而指示不正常.本方案的電場探測(cè)電路僅含一簡單的場效應(yīng)管開關(guān)電路,由于耗盡型絕緣柵場效應(yīng)管的關(guān)斷阻抗極大,當(dāng)場效應(yīng)管柵極無電壓時(shí),漏極電流幾乎為零,這就從根本上保障了電路靜態(tài)功耗接近零,其實(shí)測(cè)靜態(tài)電流約在2～10 μA,以3 V/450 mAh容量紐扣電池為例,理論待機(jī)時(shí)間達(dá)45 000 h以上,可以有效避免電路靜態(tài)功耗高、電池消耗快所帶來的使用不便等弊端.

圖4 報(bào)警裝置工作原理

防誤模塊的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于能否起到正常的防誤報(bào)警效果也至關(guān)重要.接地線產(chǎn)品由于本身的重量以及接地導(dǎo)線的重量,在使用時(shí)很容易遭受高處墜落的沖擊,巨大的沖擊動(dòng)能對(duì)于絕大部分塑殼材質(zhì)的電氣設(shè)備都難以承受,為此防誤模塊的機(jī)械沖擊耐受能力是研發(fā)的重要內(nèi)容之一.本方案的防誤模塊的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖5所示.它采用高強(qiáng)度工程塑料、硅橡膠保護(hù)套與柔性填充膠相結(jié)合的方法,有效地保證了防誤模塊的耐機(jī)械沖擊性能.

圖5 防誤模塊機(jī)械結(jié)構(gòu)

2 新型接地線性能測(cè)試

為保證本方案的性能達(dá)到設(shè)定目標(biāo),對(duì)本方案的兩個(gè)典型電壓等級(jí)對(duì)應(yīng)的樣機(jī)進(jìn)行了技術(shù)指標(biāo)測(cè)試.由于尚無接地線的技術(shù)國標(biāo),其電場感應(yīng)功能參考IEC電容式交流驗(yàn)電器的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),最后接地線判別功能采用阻抗檢測(cè)方法,對(duì)樣機(jī)的性能進(jìn)行了較全面的檢測(cè).檢測(cè)分為同心圓環(huán)標(biāo)準(zhǔn)電場動(dòng)作性能測(cè)試與變電站實(shí)際環(huán)境補(bǔ)充測(cè)試,項(xiàng)目樣品的性能基本達(dá)到設(shè)定的技術(shù)要求.現(xiàn)場測(cè)試結(jié)顯示,藍(lán)燈亮?xí)r提示“還有接地”,紅燈亮?xí)r提示“設(shè)備帶電”.

2.1 電場報(bào)警功能測(cè)試

采用標(biāo)準(zhǔn)同心圓環(huán)電場,考查防誤模塊在進(jìn)入電場區(qū)域啟動(dòng)報(bào)警距離與時(shí)間是否符合設(shè)定要求,兩個(gè)樣機(jī)檢測(cè)結(jié)果如表1所示.

2.2 最后接地線報(bào)警功能測(cè)試

采用連續(xù)可變電阻測(cè)量方法,考查防誤模塊在經(jīng)過過渡電阻接地后是否符合設(shè)定要求的時(shí)間內(nèi)可靠報(bào)警.兩個(gè)樣機(jī)檢測(cè)結(jié)果如表2所示.

表1 樣機(jī)檢測(cè)結(jié)果1

表2 樣機(jī)檢測(cè)結(jié)果2

3 結(jié) 語

本文提出了一種性能可靠的電場模擬量監(jiān)測(cè)報(bào)警電路,利用場效應(yīng)管電壓導(dǎo)通原理設(shè)計(jì)的高靈敏度的定向式電場傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)周圍電場強(qiáng)度的測(cè)量,實(shí)現(xiàn)對(duì)有電狀態(tài)的報(bào)警;利用接地線所構(gòu)成的回路,可實(shí)現(xiàn)對(duì)檢修設(shè)備掛接地線狀態(tài)的檢測(cè),從而避免了帶接地線合閘事故的發(fā)生.

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DevelopmentofaNewTypeofPowerShortGroundingWireforPreventingMisoperation

HU Xubo, ZHANG Lei

(StateGridZhejiangNingboPowerSupplyCompany,Ningbo315000,China)

Nowadays,hang malignant misoperation accidents occur from time to time.A new intelligent power short circuit grounding,whose grounding wire has the alarm function,can effectively avoid the misoperation accidents as a result of the ground or drain down misoperation grounding switch on power.

grounding wire; misoperation; accident

10.3969/j.issn.1006-4729.2017.05.004

2016-10-10

胡旭波(1986-),男,本科,工程師,浙江寧波人.主要研究方向?yàn)榕潆娋W(wǎng)運(yùn)檢技術(shù)研究.E-mail:a414154521@163.com.

TM862.3;TM774.4

A

1006-4729(2017)05-0430-04

(編輯 胡小萍)