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變電設備高壓試驗安全防護措施

文檔作者：金雍奧曲金秋周志昊尹曙光文檔來源：國網冀北電力有限公司廊坊供電公司		點擊數：	更新時間： 2021年05月08日
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又 電設備 高壓試驗安 全防護措施
金雍奧 曲金秋 周志昊 尹曙光
(國網冀北電力有限公司廊坊供電公司，河北廊坊065000)
技術與應用
摘要 高壓試驗是電力系統(tǒng)運行、維護的必要環(huán)節(jié)之一，具有較高的特殊性和危險性。隨著
國網公司“特高壓”建設的逐步深入，變電一次設備的電壓等級越來越高，高壓試驗的試驗電壓
也逐步升高，這就對進行試驗的工作人員人身安全產生更大的威脅。因此，采取有效的安全防護
措施來保護試驗人員人身安全顯得尤為重要。論文對現有用于變電設備高壓試驗現場的安全防護措施
進行了歸納、分類，分析了措施的方法、特點及適用場合，為日后廣泛應用及技術研究提供參考。
關鍵詞：變電設備；高壓試驗；安全防護措施
Review of Safety Security Measure for Substation Equipment
High Voltage Test
J／n Yongao Q Jinqiu ZhouZhihao }TinShuguang
(State Grid Jibei Electric Power Co．，Ltd，Langfang Power Supply Company,Langfang，Hebei 065000)
Abstract W ithing high specificity and danger，high voltage test is one of the essential aspects of
the power system’S running and maintenance．W ith the gradual deepening of the State Grid Corporation
“UHV” constru ction，substation primary equipm ent voltage level are becom ing higher and higher，the
test voltage of the high voltage test is also increasing，and this are bring some growing threat to the
personal safety of the staff．Thus，to take som e effective security measures to protect the personal safety
of test personnel is very important．A conclusion and classification of the current safety security
measures used for high voltage test of the substation equipment were presented，and analyzed the
mehods，features and suitable situation，and which can provide a reference for the further application and
technology research．
Keywords： substation equipment；high voltage test；safety security measures
高壓試驗是電力設備運行和維護工作中的一個
重要環(huán)節(jié)，是保證電力系統(tǒng)一次設備安全運行的有
效手段之一。在高壓試驗的工作現場，尤其是對于
現場大型的電力變壓器、GIS設備、母線等設備，
在進行交流耐壓、局放等試驗過程中會產生數千伏，
甚至幾十、上百千伏的高壓，這對試驗人員的人身
安全是一種較大的威脅。
因此高壓試驗人員需要在試驗現場，一方面要
滿足電力安全工作規(guī)程的規(guī)定進行作業(yè)；另一方面
要嚴格采取一定的安全防護措施，最大程度上保護
個人的人身安全。
1 高壓試驗作業(yè)現場安全要求
在高壓試驗的作業(yè)現場，試驗人員的工作范圍
主要分為電源控制區(qū)、加壓操作區(qū)兩部分，這些區(qū)
域必須滿足安全要求，并且試驗人員距離加壓操作
區(qū)的被試品及升壓設備的安全距離要滿足相關規(guī)
程， 可參照DL 56—1995電業(yè)安全工作規(guī)程(高壓
試驗室部分)及國網公司電力安全工作規(guī)程 (變
電部分)的規(guī)定執(zhí)行，如表1、表2所示。
表1 交流和直流試驗安全距離
試驗電壓／kV 50 lO0 200 500 750 1000
安全距離／m 1．2 1．5 3 5 7 10
表2 沖擊試驗(峰值)安全距離
試驗電壓／kv 250 500 1000 l500 2000
安全距離 操作沖擊 4．5 6．5 8．5 15．5 20．5
／ITI 雷電沖擊 2 3 5 7 9
2015．{r-~5期電lll藏柬l 85
技術與應用
2 高壓試驗安全防護措施綜述
目前，在對變電設備進行高壓試驗的工作現場，
應用較為廣泛的主要有安全圍欄、繩以及安全警示
帶，而其它一些新型的安全防護措施也相繼被提出，
并得到了一定程度的應用與推廣。論文對現有的變
電設備高壓試驗安全防護措施進行了歸納和分類，
如圖1所示。
圖1 變電設備高壓試驗安全防護措施分類
2．1 傳統(tǒng)防護措施[2．3]
在高壓試驗現場，傳統(tǒng)的防護措施主要有安全
圍欄、繩以及安全警示帶。它們可以將被試品以及
試驗設備圍在一定的區(qū)域，該區(qū)域以外保證處于距
離帶電設備以及試驗電壓的安全距離范圍。
1)安全圍欄、繩
圍欄、繩一般采用絕緣性能和機械性能良好的
尼龍繩或植物纖維繩，安放于高壓試驗工作范圍的
四周，并面向外懸掛“止步，高壓危險!”的安全標
識牌，顏色為較為醒目的紅綠交替或紅白相問，用
以引起現場作業(yè)人員注意， 防止人員誤入操作區(qū)。
2)安全警示帶
安全警示帶以熒光綠為主體顏色，在現場布置
時基本與安全圍欄、繩相同，通常警示帶上印有“止
步，高壓危險!”字樣的標示，熒光綠色更易引起現
場人員的注意，也可在一定程度上防止誤入情況的
發(fā)生。
傳統(tǒng)的防護措施是每個試驗現場所必須采取的
安全措施，優(yōu)點是成本低，布置方便，性價比高；
但其僅從視覺上對試驗人員進行警示，警示效果單
一
一
o
2．2 新型防護措施
傳統(tǒng)的安全圍欄、警示帶等防護工具在一定程
86 l電|_l技求2o15年第5期
度上保護了試驗人員的人身安全。隨著試驗現場的
作業(yè)情況越來越復雜，新型的安全防護措施應運而
生，在傳統(tǒng)防護的基礎上，采用聲、光、電等多方
面手段，對異常情況及時反應，保護人員及設備的
安全。
1)安全語音提示器【 ]
安全語音提示器是一種以紅外探測器為核心部
件， 內涵讀卡器的一種語音錄播系統(tǒng)。
在高壓試驗現場，通常將語音提示器安放在傳
統(tǒng)安全防護圍欄上， 當人員靠近安全圍欄，提示器
的內置紅外探測器偵探到人體信號時，就會自動啟
動播報語音警示語，提醒工作人員的注意。
由于其體積小巧，便于攜帶，并且可以隨意錄
制語音內容，已大量用于電力系統(tǒng)發(fā)電廠、變電站
等高壓試驗區(qū)域。
2)基于紅外探測技術的安全圍欄
紅外線圍欄是基于光束遮斷式感應器(Photoelectric
Beam Detector)所開發(fā)的安全防護工具，其基本的
構造包括瞄準孔、光束強度指示燈、球面鏡片、LED
指示燈等。
該裝置通常成對出現，其基本原理是：一端由
發(fā)射器發(fā)射紅外線，形成警戒線，另一端由受光器
接受，若有物體通過，光線被遮斷，受光器信號發(fā)
生變化，經放大處理后發(fā)出電、聲信號用以報警。
紅外對射裝置要選擇合適的響應時間：太短會容易
引起不必要的干擾；太長則會發(fā)生遲報、漏報。通
常以10m／s的速度來確定最短遮光時間。若人的寬
度為20cm，則最短遮斷時間為20ms。大于20ms
報警，小于20ms不報警。
紅外安全圍欄沒有實體圍欄，為了體現其良好
性能通常與傳統(tǒng)圍欄等設備配合使用，示意圖如圖
2所示。
紅外探測器2
紅外探測器3
圖2 基于紅外探測技術的安全圍欄
文獻[5．10]均提出了含有紅外線圍欄的安全防
護措施，應用效果較好。
為了保持紅外圍欄所發(fā)出的高電平信號，文獻
f11．12]提出采用74HC373芯片的方法，輸出鎖存輸
入的電平信號，使得處理單元持續(xù)響應產生報警信
號，提高了應用的可靠性。
3)基于無線射頻技術的防護措施
無線射頻識別(Radio Frequency Identification，
RFID)技術是一種非接觸式的自動識別技術，基本
原理是利用射頻信號和空間耦合(電磁耦合電磁傳
播)的傳輸特性，實現對識別對象物體的自動識別[131。
RFID技術由RFID控制器和RFID標簽2部分
組成?？刂破鞑捎玫皖l信號進行探測，利用高頻信
號(UHF信號)接收采集數據，如果RFID標簽在
目標范圍內出現，接收器就會收到低頻信號，并通
過高頻信號發(fā)出報警信息。由于具有高速移動物體
識別、多目標識別和非接觸識別等特點，RFID技術
可以較好的應用于高壓試驗現場人員眾多、多班組
交叉作業(yè)的情況。
文獻『8，11，14]提出了基于RFID 技術的安全
防護措施， 并通過試驗證明了該措施的靈敏性與可
靠性。
4)試驗電源速斷裝置
傳統(tǒng)的安全圍欄等防護措施，無強制閉鎖功能，
無法強行阻止試驗設備及被試品帶電時人員的誤入
和誤碰，因此不能有效地保護誤入人員及設備的安
全。
試驗電源速斷裝置的出現很好的解決了這一問
題，通常情況下， 電源速斷裝置會與紅外線探測裝
置，RFID管控系統(tǒng)配合使用。紅外線裝置感應異常，
傳遞給接收處理模塊后，對控制線圈發(fā)出信號，控
制電源開關的導通或者關閉；在RFID系統(tǒng)中，RFID
控制器收到標簽信息后通過信號邏輯處理輸出繼電
器分開信號，切斷試驗電源。
文獻[5—9]均提出了將紅外探測裝置與RFID 技
術結合電源速斷裝置的安全防護措施，其良好的實
際應用證明了裝置的快速性。
2．3 輔助防護措施
新型的防護措施在傳統(tǒng)措施的基礎上大大提升
了安全作用范圍與防護效果，如果采用輔助型的防
護措施，則更能夠體現出其優(yōu)越性。輔助防護措施
可適用于人員較為的場合，尤其適用有外來施工人
員的工作現場或是大容量試品的長時間試驗以及安
全可靠性要求較高的場合。
1)放電棒信號閉鎖防護
升壓控制臺電源斷開時， 由于操作區(qū)設備可能
技術與應用
有殘余高壓，尤其對于大容量的試品來說，此時若
在未接地放電的情況下接觸高壓設備，就可能發(fā)生
事故。放電棒的作用就是在試驗人員接觸試品之前
放掉其殘余電荷，防止其人身受到傷害。
文獻[5．6，l2]提出了一種接地棒信號閉鎖防護
措施， 自主研制一種能鋁合金開關，可經受頻繁開
關沖擊，其基本原理是一個單刀雙置開關，接地棒
放到指定位置時開關被壓下，動觸點接通，信號為
高電平；反之動觸點接地，為低電平。該電平信號
進入邏輯處理單元，可控制電源的通斷。
2)腳踏控制閉鎖防護
腳踏控制就是通過在操作機構或控制電源處加
裝腳踏壓板，壓板內部的核心部件為重力感應裝置，
裝置的輸出端與控制電源的交流接觸器相連。操作
時，工作人員雙腳踏在壓板上，交流接觸器正常工
作，電源正常；而當工作人員雙腳離開壓板，則相
應的重力感應裝置輸出高電平信號，接觸器不閉合，
電源失電閉鎖。
腳踏控制開關的功能主要是為了限定試驗人員
的位置，只有在保證控制電源在試驗人員可控的條
件下，才能滿足電源有電；而在設備高壓試驗期間
工作人員若離開控制區(qū)，高壓電源切斷，進一步確
保工作現場人員的人身安全。
文獻[5，8-9，11-13]均提出了腳踏控制閉鎖防
護措施，并得到了良好的應用，其中文獻[8]的設計
還增加了防抖功能，大大提升了設備及試驗工作的
可靠性。
2．4 數字防護措施
相比于模擬技術，數字技術的優(yōu)勢越來越突出：
其一，數字控制基本不受元器件性能變化的影響，
可靠性高；其二，系統(tǒng)的軟件化可簡化電路結構，
減少外圍器件；其三，數字控制使許多復雜算法更
易于實現。因此，數字控制取代模擬控制已成為一
種趨勢_l引。數字防護措施根據多采用微處理器的不
同又可分為基于單片機和基于ARM 的數控防護。
1)基于單片機的數字防護
以單片機作為微處理器，設計簡便、靈活，可
直接調用設計完善的子程序，成本較低。文獻[14]
提出了基于MSP430單片機芯片為標簽電路處理器
的RFID防護體系，其工作框圖如圖3所示。
該系統(tǒng)用單片機進行處理的優(yōu)點是功耗低，可
以在長時間無喚醒信號的情況下進入休眠狀態(tài)，從
而節(jié)省電源； 其不足是抗干擾能力相對較差。
2o15年第5期ql=qlt~I 87
技術與應用
圖3 MSP430單片機的標簽電路工作框圖
2)基于ARM 的數字防護
ARM (Advanced RISC Machines)處理器是一
款32位的微處理器。以ARM 芯片為核心的處理單
元，具有較高的性能且第三方支持較多，功耗低。
文獻[14】所提出的RFID防護體系中以LPC1768
ARM 芯片作為識別電路的微處理器，其工作框圖如
圖4所示。
圖4 基于LPC1768為處理器的識別電路工作框圖
基于ARM 的處理單元最大優(yōu)勢就是更加節(jié)能，
且程序的執(zhí)行效率高；缺點是開發(fā)具有一定難度。
2．5 綜合性系統(tǒng)防護措施
綜合性的安全防護措施是集成基于紅外探測裝
置的單層或多層報警圍欄，基于RFID 技術的現場
人員標簽識別及報警，接收到危險信號立即斷電的
多功能電源以及腳踏及放電棒閉鎖斷電裝置于一體
的成套裝置。其工作流程圖如圖5所示，信號采樣
模塊通過接收各種防護終端的輸出信號，經數據處
理模塊送入處理器處理后進入結果執(zhí)行模塊進行動
作。
紅外探測信號l
RFID標簽信號I
腳踏壓板信號I
放電棒位置信號l
信號檢測模塊
1 聲光報警 l
l 切斷電源 I
結果執(zhí)行模塊
圖5 綜合性系統(tǒng)防護流程圖
由于該系統(tǒng)信號采樣種類較多，所以數據處理
模塊通常用單片機、ARM 芯片等為核心處理器用來
處理采樣的信號，進行邏輯判斷。綜合性的防護措
施成本高、布置復雜，但防護效果優(yōu)異，適用于作
業(yè)現場條件較為復雜，人員眾多以及安全性要求極
高的場合。
88 l 9qllllt 2ol5,~5
文獻[141提出了上述的系統(tǒng)性安全防護措施，
并采用了GPRS網絡將關鍵點的狀況實時發(fā)送至監(jiān)
控中心服務器，有效實現了工作全流程的記錄。
文獻[5，11]也采用了綜合性的防護措施，并通
過在變電站內的實地使用，驗證了措施的合理性。
3 結論
高壓試驗安全防護措施在高壓試驗現場作業(yè)的
過程中起著舉足輕重的作用，傳統(tǒng)的防護措施是進
行高壓試驗時安全防護的必要手段，新型、綜合性
的防護措施也不斷被提出，這些措施在增強試驗人
員安全防患意識的同時，又提高了工作效率。實際
工作中，應以標準化作業(yè)為前提，并根據試驗現場
的情況選擇最佳的防護措施。智能化、數字化、系
統(tǒng)化將是高壓試驗安全防護措施的發(fā)展方向。
參考文獻
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(下轉第94頁)
技術與應用
同步施工、調試，安全隔離措施效果顯著。
4 結論
隨著國內特高壓直流工程建設的日益成熟，在
工程建設過程中換流站設備的分階段帶電投運亦將
會成為常態(tài)，作為安全生產和工程建設的保證，針
對設備分階段帶電投運的安全隔離措施的實施也是
必須的，雖然目前國內在特高壓領域采用多種技術
特點，在設備的接口形式上有一定差異，但安全隔
離措施的內容則是一致的，因此本文對后期的特高
壓直流工程施工、建設、調試、投運有一定的指導
和借鑒意義。
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作者簡介
賈軒濤(1982．)，男，本科，工程師，主要從事高壓直流輸電控制
保護系統(tǒng)軟件設計。
(上接第84頁)
接線方式下存在多條閉合的回路，感應電流可直接
泄入大地；對于單點接地、分段絕緣方式，地線上
將感應出高達上百千伏的感應電壓，可能使絕緣端
的間隙擊穿。
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2001(221，11．
作者簡介
李燕軍(1973一)，男， 陜西銅川人，現在陜西省電力公司銅川供電
公司工作，從事輸電線路運行維護及事故分析方面的技術管理工
作。
(上接第88頁)
[13】郭獻崇，康俊霞，謝芳．基于RFID 技術的智能電網
MIS的構建[J】．電源技術，2012，36(6)：832—833．
[14]鄭杰，林之，孔金根．基于RFID 的高壓試驗安全
防護與管控系統(tǒng)[J]．電源技術應用，2014(2)：116-
1 1 7
94 I電l—I藏琳2015年第5期
[15]陳亞愛，金雍奧．多相并聯同步Buck變換器控制技
術進展[J]．電源技術，2011，135(11)：1467—1471．
作者簡介
金雍奧(1985．)，男，遼寧丹東人，工程師，主要從事高壓試驗方
面工作。

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