感應電壓的理論分析與注意事項

王秀麗 王永利 張連望

摘 ?要：本文工作實際情況出發，以35kV某高壓線對已停電線路6kV首站線產生靜電感應電壓為論文展開的起始點，從理論上初步分析了靜電感應電壓和電磁感應電壓兩者產生的區別與數值的計算大小。通過理論分析，結合工作實際情況，論證了靜電感應電壓產生的理論分析的正確性。再從幾個類似具體實例分析帶電線路對已停電線路產生靜電感應電壓，指出從事線路電氣作業，必須對靜電感應電壓引起足夠的重視，高度重視靜電感應電壓對線路電氣作業人員人身安全的危害性。對于線路電氣作業時，對發生靜電感應電壓時必須采取一些相應措施。

關鍵詞：感應電壓;電磁感應;靜電感應;殘余電荷;殘余電壓

6kV首站線是一條架空線路，35kV某高壓線C相導線與6kV首站線A相導線相距15米，兩條線路平行排列1.5公里，周圍30米開外沒有導線。將6kV首站線由運行轉線路檢修前，要對6kV首站線5369開關與線路出線之間用6kV高壓驗電器進行驗電，經過運行操作人員驗電指示無電，運行值班員隨即在6kV首站線5369開關與線路出線之間用接地線對線路逐相放電，放電時發現線路有殘余電壓，當初以為是電纜或電容“殘余電荷”引起的殘余電壓，就采取長時間對導線放電的策略，放了足足有2分鐘，但是發現“殘余電荷”長時間不能放完，我們分析認為可能不是殘余電荷引起的，用萬用表測量電壓，發現A相電壓146V，B相電壓86V，C相電壓46V，隨即，我們就停下來，沒有在出線刀閘與線路出線之間裝設接地線，進一步查找原因。

1 理論分析

感應電壓分為電磁感應電壓和靜電感應電壓兩種，當導線流過交流電流時，在其周圍產生一個交變磁場，如停電線路與其交鏈，則會在停電線路上感應出一個縱電勢，沿導線方向分布，且根據停電導線對地絕緣程度的不同而對應于不同的對地電位。這種由于停電導線與帶電導線之間的互感效應而產生的磁耦合的結果稱為磁感應或電磁感應，其大小決定于電流產生的磁場強弱。所以當帶電導線流過故障電流時，對其交鏈的停電導線表現出的磁感應較為突出。由于停電導線與帶電導線之間存在的電容耦合效應，依靠帶電導線電壓產生的電場，使得停電導線感應出一定的對地電位，稱為靜電感應，當帶電導線正常運行時，主要表現為靜電感應。

2、實際情況分析

當日的主要情況：①天氣濕度大，由于前一天剛下過雨，空氣的絕緣性能大大降低;②風力比較大，有4-5級風，兩條線路導線之間的距離減小;③兩條導線之間建立有電場，由于35kV某高壓線帶電，6kV首站線與之形成電容耦合效應，依靠帶電導線某高壓線電壓產生的電場，使停電導線6kV首站線感應出一定的對地電位;④導線35kV某高壓線與6kV首站線并排運行的距離過長，從而使得35kV某高壓線與6kV首站線的感應電壓增大，達到以上的測量數據。針對這一情況，我們馬上采取了措施，將35kV某高壓線由運行轉熱備用，緊接著我們再一次測量6kV首站線5369開關與線路出線之間的感應電壓，測量數據是三相電壓均為0，隨即我們在6kV首站線5369開關與線路出線之間裝設了一組接地線，安全措施布置完畢后，由電力調度通知線路可以開始做安全措施實施電力作業。

3、理論與實際情況結合說明

從本文中所闡述的35kV某高壓線對已經停電的6kV首站線產生感應電壓進行分析。已經通過前面大量的理論分析和數據計算，靜電感應電壓U大致為153伏，電磁感應電壓U2大致為20.5伏。實際中我們測量到6kV首站線靜電感應電壓為A相146伏、B相86伏、C相46伏。之所以三相電壓值不一樣，原因是6kV首站線三相導線與35kV某高壓線帶電導體的感應距離不同，則感應電壓不同。從以上數據可以看出，測量電壓值與理論計算電壓基本相符，證明了理論計算分析是正確合理的。

4、分析35kV某高壓線與6kV首站線產生感應電壓的其他情況

4.1 35kV某高壓線帶負荷運行，6kV首站線停電

此時，35kV某高壓線導線通過有交流電流，在其周圍產生一個交變磁場，已經停電的6kV首站線與其產生交鏈，在6kV首站線上會感應出一個縱電勢，沿導線方向分布，這種由停電6kV首站線與35kV某高壓線導線之間的互感效應而產生的磁耦合，稱之為電磁感應。在產生有電磁感應電壓的同時，由于6kV首站線與35kV某高壓線電容耦合效應依然存在，此時的感應電壓應該是兩個電壓的疊加。假設35kV某高壓線帶負荷50A，通過相關的計算公式，可以計算出產生電磁感應電壓為19.85伏，產生的靜電感應電壓同樣為153伏。

4.2 35kV某高壓線發生三相短路故障，6kV首站線停電

此時，與4.1的差別就是35kV某高壓線中流經了大量的短路電流，引起極高的磁通變化，從而在6kV首站線中產生的電磁感應電壓應該比較大。首先通過的三相短路電流I假設為4500A，通過經驗計算出來，產生的電磁感應電壓大致為5967伏。6kV首站線與35kV某高壓線產生的靜電感應電壓仍然是153V，此時產生的電磁感應電壓遠遠大于靜電感應電壓。但是此時產生的電磁感應電壓是瞬時達到高電壓，35kV某高壓線由于三相短路故障跳閘后，6kV首站線中的電磁感應電壓和靜電感應電壓均為0。

5、對于感應電壓的注意事項

5.1 感應電壓存在的范圍非常廣泛

運行線路對停電線路的感應電壓，可分為很多種情況，有空載運行、帶負荷正常運行，瞬間短路故障運行狀況，在不同情況下，運行線路對已停電線路的感應電壓不盡相同，有低壓和瞬時高壓，但是這些電壓對線路工作人員來說都是非安全電壓，對線路上桿工作人員人身安全是個極大的威脅。在遇到線路感應電壓問題時必須認真對待，并采取正確完備的應對措施。

5.2 要正確認識驗電器驗電工作性能

《國家電網公司電力安全工作規程》（變電站和發電廠電氣部分）保證安全的技術措施是：停電;驗電;接地;懸掛標示牌和裝設遮攔（圍欄）。其中停電是基礎步驟，驗電是一項核心關鍵工作，是接地工作進行的極為關鍵步驟。如何正確認識驗電器的工作性能呢。對于高壓驗電器：它主要用來檢驗設備對地電壓在250V以上的高壓電氣設備。它們一般都是由檢測部分（指示器部分或風車）、絕緣部分、握手部分三大部分組成。絕緣部分系指自指示器下部金屬銜接螺絲起至罩護環止的部分，握手部分系指罩護環以下的部分。其中絕緣部分、握手部分根據電壓等級的不同其長度也不相同。在使用高壓驗電器進行驗電時，首先必須認真執行操作監護制，一人操作，一人監護。操作者在前，監護人在后。使用驗電器時，必須注意其額定電壓要和被測電氣設備的電壓等級相適應，否則可能會危及操作人員的人身安全或造成錯誤判斷。驗電時，操作人員一定要戴絕緣手套，穿絕緣靴，防止跨步電壓或接觸電壓對人體的傷害。操作者應手握罩護環以下的握手部分，先在有電設備上進行檢驗。檢驗時，應漸漸地移近帶電設備至發光或發聲止，以驗證驗電器的完好性。然后再在需要進行驗電的設備上檢測。同桿架設的多層線路驗電時，應先驗低壓，后驗高壓，先驗下層，后驗上層。

雖然正常使用的高壓驗電器能驗電大部分工作電壓，但是高壓驗電器有沒有工作盲區呢？經過查閱電容型驗電器的啟動電壓試驗標準，啟動電壓不高于額定電壓的40%，不低于額定電壓的15%，也就是線路電壓超過啟動低壓時，高壓驗電器才能夠正常驗出有電。對于6kV線路來說，高壓驗電器的啟動電壓最低為900伏，在線路電壓低于900伏時，高壓驗電器都顯示沒有電壓，這很顯然會漏掉一些線路的非正常狀態下的電壓，比如感應電壓或靜電電壓和殘余電壓。

5.3 正確對停電設備放電和接地

從5.2已經論述了高壓驗電器存在工作盲區，它驗明線路無電壓就是沒有超過其啟動電壓的工作電壓，但是線路有沒有低于其啟動電壓的感應電壓、靜電電壓或殘余電荷電壓呢，還不能確定。驗電線路“無電”后，下一步一個很重要的工作是對已停電設備放電。要先裝設接地端，并保證接地良好，然后在設備上安裝接地線前，應事先對設備進行充分放電，如果此時發現有放電火花或殘余電荷長時間不能放完，這是可能是線路的感應電壓，電壓可能還不低，可能大于人體的安全工作電壓，一定要停止裝設接地線，待查明原因并采取措施消除線路感應電壓后，再繼續下面的后續操作。接地線截面應符合短路電流的要求，不得小于25平方毫米的多股裸銅軟導線，禁止用纏繞方式進行接地或短路。對已停電設備放電或接地時，操作人員必須戴上絕緣手套。

5.4正確對待線路感應電壓和殘余電荷電壓

根據《電力安全工作規程》，在設備裝設接地線之前，必須對已經停電的設備驗電，在驗明確無電壓后，才能安裝接地線。由于高壓帶電線路對已停電線路感應電壓或殘余電荷引起的電壓往往較小，小于高壓驗電器的啟動電壓，致使高壓驗電器不能顯示有電壓。變電站值班操作人員驗明線路確“無電壓”時，要對設備進行正確的放電，5.3已經做了說明，如果電壓能短時間內通過接地放掉，則此電壓就是殘余電荷引起的電壓，隨即，就可以完成后續接地工作。如果長時間放電也不能將電壓通過接地放掉，則可能帶電高壓線路對已經停電的該線路產生感應電壓，此時，要采取進一步措施排查原因，待原因消除后再完成后續工作內容。

5.5 正確對待線路交叉跨越產生的感應電壓

變電站操作人員完成了線路停電的安全措施后，線路工作人員就可以在工作地段上桿做安全措施，首先還是驗電、裝設接地線。對于線路工作地段兩端必須安裝接地線，在有交叉跨越線路感應電壓時，要在此地段裝設流動接地線，這樣才能保證線路工作人員安全施工。

6 結束語：

本文從實際工作出發，運行線路35kV某高壓線對已停電的6kV首站線產生靜電感應電壓，我們對這次線路靜電感應電壓高度重視，查出原因后果斷采取將35kV某高壓線由運行轉熱備用，消除了對6kV首站線的靜電感應電壓，消除了感應電壓對線路工作人員的安全威脅。本文通過理論分析計算和實際測量實例相結合的方式，膚淺地對線路感應電壓產生的幾種特殊方式進行分析說明。對正確對待線路感應電壓的注意事項進行粗略的分析說明。由于線路靜電感應電壓存在非常普遍，如果不正確對待并采取有效措施，對人身的安全威脅是非常大的，在以后的工作中，我們要認真對待線路感應電壓，采取細致有效的處理措施，處理好線路感應電壓所造成的不安全因素。

參考文獻

[1] ?《電工技術》2009年第4期

[2] ?《電力》 石油工業出版社 1994年第五版 主編：王泰富

[3] ?《變電運行工實用教材》 ?石油大學出版社出版

[4] ?《國家電網公司電力安全工作規程》

[5] ?《山西電力技術》 輸電線路感應電壓分析與計算 2000年第6期 作者：尤愛秀