防誤入帶電間隔預(yù)警裝置的研制

盧俊鋒+錢鋒+曹康+陳朝暉+沈鋼強(qiáng)

摘??要：當(dāng)前，變電所高壓開關(guān)柜內(nèi)含各種電力設(shè)備及儀器，應(yīng)用極其廣泛。由于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)不同，內(nèi)部電力環(huán)境異常復(fù)雜。因此，高壓開關(guān)柜上用于防止誤入帶電間隔的防誤閉鎖裝置至關(guān)重要，它直接關(guān)系到操作人員的人身安全。為了進(jìn)一步提高防誤閉鎖裝置的可靠性，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況設(shè)計(jì)了一種新型防誤入帶電間隔預(yù)警裝置。該裝置可靠性高，可以有效減少誤入高壓開關(guān)柜帶電間隔的事故發(fā)生。

關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜;帶電間隔;預(yù)警裝置;用電安全

中圖分類號：TM63;TM73????????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A???????????????DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.01.077

根據(jù)近兩年國家電網(wǎng)公司安全事故通報統(tǒng)計(jì)，多數(shù)誤入帶電間隔的事故都造成了工作人員死亡的惡性事故。大部分事故是由于工作人員沒有正確認(rèn)識到安全措施的重要性，或者根本沒有采取相關(guān)安全技術(shù)措施，從而誤入帶電間隔，造成與帶電設(shè)備的安全距離不足，最終導(dǎo)致人員觸電死亡。誤入帶電間隔事故的頻發(fā)說明現(xiàn)有高壓開關(guān)柜的防誤閉鎖裝置在一定程度上尚不能保障操作安全，甚至存在致命的安全隱患，因此，有待進(jìn)一步改進(jìn)。

針對目前操作人員誤入帶電間隔所引發(fā)的事故，本文提出一種具有報警功能的防誤入帶電間隔預(yù)警裝置，即在高壓開關(guān)柜操作人員誤入帶電間隔時，安裝在高壓開關(guān)柜上的防誤閉鎖裝置能夠及時發(fā)出明顯的告警信號，從而有效降低事故的發(fā)生率。

1??工況及防誤閉鎖裝置現(xiàn)狀

1.1??工況分析

a.運(yùn)行中開關(guān)柜的危險區(qū)域??b.線路及線路壓變帶電，但母線?????c.母線及母線壓變帶電，但線路及

及母線壓變不帶電的危險區(qū)域????????線路壓變不帶電的危險區(qū)域

圖1??不同運(yùn)行情形下高壓開關(guān)柜的帶電情況以及危險區(qū)域

當(dāng)前，各變電所所用的高壓開關(guān)柜型號和規(guī)格不盡相同，但原理基本一致。因此，本文以KYN44-12型開關(guān)柜為例進(jìn)行解析。該類高壓開關(guān)柜的線路變壓器安裝于柜體側(cè)下方。設(shè)備高壓開關(guān)柜在不同的運(yùn)行方式下，其帶電部分也各不相同。我

們對不同運(yùn)行情形下高壓開關(guān)柜的帶電情況以及危險區(qū)域進(jìn)行了標(biāo)識，如圖1所示。一般開關(guān)柜的設(shè)置與KYN44-12型開關(guān)柜一樣，分為柜體前部（開關(guān)室）和柜體后部（電纜室或母線室）兩個作業(yè)面。而一般變電所開關(guān)室內(nèi)為多個開關(guān)柜一字排開，但現(xiàn)場只有一個工作負(fù)責(zé)人，前、后作業(yè)面均有工作時，很可能無法隨時監(jiān)護(hù)另一側(cè)的人員。此時，防誤閉鎖裝置的告警就顯得極其重要。

1.2??防誤閉鎖裝置現(xiàn)狀

我們首先對變電所現(xiàn)有防誤閉鎖裝置進(jìn)行了調(diào)研，整理、歸納結(jié)果如表1所示。

表1??防誤入帶電間隔裝置情況

序號

類型

安裝位置

安全不足

1

微機(jī)五防鎖

（電子掛鎖）

前柜門、后柜門、觸頭盒活門

有后門按鍵，可違章解鎖

2

帶電閉鎖裝置

（電磁鎖）

前柜門、后柜門

產(chǎn)品閉鎖強(qiáng)度有限，易損壞

3

地刀閉鎖

后柜門

進(jìn)行電纜室作業(yè)時，可解鎖

4

后柜門螺絲

后柜門

可直接打開，防護(hù)強(qiáng)度弱

5

柜門機(jī)械鎖

前柜門、后柜門

無需鑰匙，可用起子解鎖

6

柜內(nèi)觸頭盒活門

手車室內(nèi)

人力即可打開，防護(hù)強(qiáng)度弱

7

觸頭盒活門上鎖

手車室內(nèi)

使用微機(jī)掛鎖，缺點(diǎn)同微機(jī)掛鎖，且影響檢修作業(yè)

由表1可知，現(xiàn)有的防誤閉鎖裝置或多或少還存在某方面的不足，且無法發(fā)出明顯、有效的聲光告警。如果作業(yè)中出現(xiàn)誤入帶電間隔的現(xiàn)象，防誤裝置能夠及時發(fā)出聲光告警，就可以在很大限度上避免造成人員觸電傷亡事故。

1.3??事故分析

我們對事故中工作人員的角色和工齡進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如圖2所示。從圖中可以看出，大部分人員傷亡事故來自設(shè)

備廠家。設(shè)備廠家員工并非專業(yè)的檢修人員，對現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)不是十分了解，安全意識相對薄弱。從工齡與事故的關(guān)系圖中可以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致事故頻發(fā)的工作人員基本為工作能力、工作經(jīng)驗(yàn)都較好的中青年員工。通過進(jìn)一步調(diào)查，我們獲知，隨著工作技能的提升及工作經(jīng)驗(yàn)的積累，員工的自信心也日益增長，他們相信自己的第一判斷，從而可能導(dǎo)致違章操作。針對這兩類最容易發(fā)生事故的情形，我們研發(fā)了一種能夠起到預(yù)警作用的防誤入帶電間隔預(yù)警裝置。

圖2??事故角色和工齡統(tǒng)計(jì)分析

2??新型防誤入帶電間隔預(yù)警裝置

2.1??設(shè)計(jì)原理

分析上述調(diào)研結(jié)果可以看出，已熟練掌握違章解鎖技能的工作人員在精神狀態(tài)不佳，且失去監(jiān)護(hù)的情形下，容易發(fā)生違章事故。再加上無法斷定設(shè)備帶電與否，從而極易發(fā)生誤入帶電間隔違章事故。針對這些問題，新型防誤入帶電間隔預(yù)警裝置應(yīng)具備以下要素：①帶電設(shè)備間隔與不帶電設(shè)備間隔應(yīng)能明顯區(qū)分開來。針對不同操作，工作人員可以一眼認(rèn)出帶電間隔。②當(dāng)有人員誤入帶電間隔違章時，第一時間報警，告知違章人員停止繼續(xù)作業(yè)，等待現(xiàn)場負(fù)責(zé)人來處理。③在發(fā)生誤入帶電間隔報警的同時，工作負(fù)責(zé)人可以收到訊息前往現(xiàn)場檢查、監(jiān)護(hù)。④無后臺解鎖程序，無論是廠家，還是現(xiàn)場工作人員均無法解除。⑤裝置應(yīng)安全、可靠，不影響原有設(shè)備的工作可靠性。

2.2??預(yù)警裝置組成

系統(tǒng)方案通過聲、光輔助告警達(dá)到預(yù)警目的。將預(yù)警裝置分為5個模塊：信號模塊、電源模塊、預(yù)警模塊、區(qū)分模塊和通知模塊，具體如圖3所示。

圖3??預(yù)警系統(tǒng)工作流程初步設(shè)計(jì)

將設(shè)備狀況、人員行為等實(shí)際信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，通過預(yù)警系統(tǒng)判別轉(zhuǎn)換，輸出針對工作人員和負(fù)責(zé)人的信號。下面針對5個模塊分別展開說明。

2.2.1 ?信號模塊

該模塊是用于采集、判別間隔是否帶電的模塊，利用穩(wěn)定可靠、不影響原有系統(tǒng)的信號源采集相關(guān)信息。據(jù)調(diào)查，一般變電所均安裝有高壓帶電顯示裝置傳感器，可靠性強(qiáng)、安全性好。考慮到開關(guān)柜內(nèi)復(fù)雜的電磁環(huán)境，可通過高壓帶電顯示裝置傳感器的低壓信號，輸出端子經(jīng)導(dǎo)線接入預(yù)警裝置。新增回路與原回路屬于并聯(lián)接線，互不影響。高壓帶電顯示裝置傳感器為分相安裝，相應(yīng)的信號模塊也分別對各相信號進(jìn)行采集，全面監(jiān)察間隔的帶電情況。

2.2.2??電源模塊

該模塊是為預(yù)警裝置提供能源的模塊，能夠確保預(yù)警裝置穩(wěn)定、有效地工作。根據(jù)變電所的實(shí)際情況，電源模塊采用外部110?V或220?V直流電源接入。

2.2.3??預(yù)警模塊

該模塊主要針對人員誤入帶電間隔的行為進(jìn)行信息采集和反饋。預(yù)警時間應(yīng)該在誤入帶電間隔后，即當(dāng)人員誤入帶電間隔時，預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出告警信號，提醒違章人員此間隔是帶電間隔。

該模塊可以選擇安裝于柜外部分和柜內(nèi)部分。柜外部分主要針對誤入后違章前的預(yù)警，柜內(nèi)部分主要針對違章后，做到雙層保險。柜體的打開應(yīng)遵循“先主門，后副門”的原則，柜內(nèi)的預(yù)警部分可選擇安裝在主門上。

主要設(shè)備可選擇紅外傳感器或者位置傳感器。當(dāng)主門動作時，安裝在上面的傳感器接收到變化的傳感信號，可立刻發(fā)出聲光信號進(jìn)行預(yù)警。

2.2.4??區(qū)分模塊

該模塊主要用于區(qū)分帶電間隔和無電間隔，通過特定顏色的燈光，反映當(dāng)前該間隔的運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，紅色更具穿透效果，有強(qiáng)烈的心理暗示，而無色燈對人的感官刺激最小，因此，帶電間隔使用紅色燈光，不帶電間隔使用無色燈光，即燈不亮。在間隔正常運(yùn)行和間隔不帶電的情況下，該模塊的燈處于不亮的狀態(tài)。只有當(dāng)間隔帶電且有人進(jìn)入時，顯示紅色燈光，以示提醒。另外，該模塊不應(yīng)設(shè)置后臺解鎖程序，無論是廠家，還是現(xiàn)場工作人員，均無法解除。

2.2.5??通知模塊

該模塊通過音頻信號將工作人員誤入帶電間隔的信號轉(zhuǎn)化成音頻通知相關(guān)人員。

3??結(jié)束語

本文分析了當(dāng)前變電所誤入帶電間隔事故頻發(fā)的現(xiàn)狀，并針對當(dāng)前市場上的防誤閉鎖裝置的不足設(shè)計(jì)了一種新型防誤入帶電間隔的預(yù)警裝置。希望通過本預(yù)警裝置的應(yīng)用，降低人身傷亡事故的發(fā)生率。

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〔編輯：劉曉芳〕

Development?of?Anti?Mistakenly?Charged?Interval?Warning?Device

Lu?Junfeng，?Qian?Feng，?Cao?Kang，?Chen?Zhaohui，?Shen?Gangqiang

Abstract：?Currently，?high?voltage?switchgear?substation?containing?various?electrical?equipment?and?instrumentation，?application?is?extremely?broad.?Because?of?different?equipment?operating?status，?the?internal?power?environment?is?very?complex.?Therefore，?the?high?voltage?switchgear?is?used?to?prevent?anti?mistakenly?charged?interval?crucial?error?lockout?device，?it?is?directly?related?to?the?safety?of?operating?personnel.?In?order?to?further?improve?the?reliability?of?error?lockout?prevention?device，?according?to?the?actual?situation?to?design?a?new?anti?mistakenly?charged?interval?warning?devices.?This?means?high?reliability，?can?effectively?reduce?the?high?voltage?switchgear?mistakenly?charged?interval?accident?occurred.

Key?words：?high?voltage?switchgear;?charged?interval;?warning?devices;?electrical?safety