抽水蓄能電站基建期安全防觸電節能保護裝置設計與研制

劉福月，張家坤，曹南華，楊看迪，張建威

山東濰坊抽水蓄能有限公司，山東濰坊，262699

0 引言

隨著我國城市化建設水平的飛躍式發展，伴隨而來的變化就是對于電力需求呈現飛躍式增長，人們對于電氣設備的依賴性也是越來越高。我國作為人口大國，人口數量達到13億，在一定程度上也加速了我國科學技術水平的發展，相應的對人民生產和生活產生了一定影響。與此同時，隨著國內外研究機構及相關專家學者對全球升溫現象越來越關注，逐漸得出結論：人類活動毋庸置疑是造成全球增溫的主要原因，人類需加強、加快和持續推進溫室氣體減排，特別是甲烷，盡快實現凈零排放。這就要求各生產部門加快能源轉型的腳步，朝著低碳、綠色、節能的方向大力推廣節能用電新技術。然而，近年來，因線路老化問題及不安全用電引起火災及人員觸電事故，新聞報道屢見不鮮，所以安全用電、防漏電觸電成為影響人們日常生活的安全隱患，這一隱患也逐漸被重視[1]。因此，確保用電安全，提高安全生產效率具有十分重要的研究價值與意義。本文針對國內用電安全現狀及存在問題進行了淺要分析，探討了安裝安全防觸電節能裝置的必要性，并對安全防觸電節能保護裝置的研制方法進行了簡要介紹，提出了設計原理及依據，以期為確保設備安全穩定運行提供保障，為安全用電奠定一定理論基礎。

1 研究背景

由上文可知，我國電力需求的快速增長在一定程度上推動了節能裝置的的設計與研制。雖然我國電力發展起步較晚，但隨著科技化水平與信息化技術的飛躍式發展，我國電力供應量與人均消費量均已達到世界領先水平，因此，對我國用電安全現狀進行分析，探討現階段觸電事故的發生規律，加快安全防觸電節能保護裝置的設計與研制對于提高我國用電安全水平具有十分重要的研究意義與價值。

1.1 我國用電安全現狀

眾所周知，觸電事故的發生通常沒有征兆，其引發原因也多種多樣。不僅與施工作業人員違規操作有關，更與相關防觸電裝置的安裝有關。近年來，我國政府及相關部門對各生產單位用電安全情況的投入與監管力度正在逐漸增強，在一定程度上降低了觸電事故發生的概率。然而，由于我國對于安全防觸電保護裝置的研究起步較晚，在一定程度上與發達國家還存在一定差距，仍有很多亟待解決的問題。觸電事故發生原因主要有以下幾個方面。

1.1.1 工程技術不過關

顯而易見，抽水蓄能電站建設所在地通常處在潮濕的環境中，而觸電事故也更容易發生在高溫、濕熱的季節，此時決定用電安全的關鍵因素就是施工技術水平。現階段，隨著市場化競爭激烈程度的日益增加，部分電力施工企業為了最大化收益，對于施工項目往往存在僥幸心理，使用不合格的安全防觸電保護裝置，采用劣質導線或其他容易發生腐蝕的施工材料，從而容易導致安全事故的發生，影響工程質量，造成重大人員傷亡。此外，還有部分企業為了節約成本，通常雇傭沒有經過專業技能培訓的臨時工，這在一定程度上也增大了觸電風險，這就要求施工企業加快安全防觸電節能裝置的研制，并進行大力推廣與廣泛應用[2-3]。

1.1.2 工程管理不充分

電站建設施工不僅是勞動密集型行業，通常還具有很高的風險，因此在整個基建過程中，保證施工作業人員的施工安全以及用電安全就顯得尤為重要。然而現階段，很多電建公司在施工過程中并沒有一套完整的施工管理方案以及嚴格的施工標準，這就容易導致施工現場混亂，一旦出現導電性粉塵或腐蝕介質，施工現場混亂的金屬設備就容易引發施工人員發生觸電事故。除此之外，由于施工單位缺乏對于用電設備質量的管理，導致很多不合格、缺乏防觸電裝置的電動工具等電氣設備出現在施工現場，從而埋下重大安全隱患，一旦發生問題，就容易造成重大人員傷亡。

1.1.3 安全意識不強烈

通常情況下，在實際工程中發生觸電事故的往往是青年或者剛參加工作的工程人員。由于電站建設工程的施工過程具有很強的專業性，需要施工人員具有較強的專業素養，并且具有很強的安全責任意識。然而，現階段，很多電力施工企業為了縮短施工工期，沒有對上崗人員進行崗前培訓，導致很多施工人員缺乏專業知識以及安全意識。一方面容易在施工過程中進行違規操作，從而引發重大安全事故；另一方面來說，一旦施工現場發生問題，相關人員也無法及時有效地采取措施進行事故的處理，從而容易導致重大人員傷亡事件。

1.2 研究目的及意義

為了避免觸電與火災事故的發生，響應國家推進智能化改造，推動智慧安全用電以及智慧消防建設，同時加強施工人員安全生產、安全用電的意識，本文對安全防觸電節能保護裝置進行設計和研制。

抽水蓄能電站通常建設工期長，且工程施工作業面廣，用電安全防護差。一旦發生陰雨天氣，就容易導致現場施工人員在進行工程作業時發生觸電事故。為了更好地保障企業基建場地及業主營地員工的用電安全，本文結合抽蓄電站基建期實際需求，設計與研制了一種人身安全防觸電節能保護產品，以期可以更好地降低用電成本，為我國節能減排事業貢獻一份力量。

通過本文的研究，研制出一款科技防水防觸電節能裝置，裝置采用防觸電技術、節能技術和科學電力就地補償技術，利用特有的控電技術，通過回收彼此反向的剩余電流和無功功率，從而達到有效提高功率因素的目的，利用輔助電路絕緣性能、介電性能、射頻感應的傳導騷擾（共摸）、射頻電磁場防輻射技術等可以控制不將電流漏在水里，正常供給用電設備電流，預防觸電事故，吸收線路中漏電電流，屏蔽漏電電流，防止線路老化，對電網產生的浪涌起優化作用。以此來確?；ㄆ谟秒姲踩岣甙踩a效率，為節能減排事業作出貢獻。

2 研究方案

2.1 研究依據

當用電設備浸水漏電時，安全防觸電節能保護裝置可以防止電流漏在水里，正常供給電流，預防觸電事故。設備可以防止電子波、泄漏電流屏蔽、火災功能抑制、靜音屏蔽、落雷屏蔽、吸收線路中漏電電流，屏蔽漏電電流，防止線路老化，對電網產生的浪涌起優化作用，同時通過芯片還可以智能分配用電。因此，本文根據每年漏電、觸電事故頻發，造成人員傷亡、財產損失等需求研發一款安全防觸電節能保護裝置。

2.2 技術方案

當電力裝置與水發生接觸時，由于露出的端子之間會發生短路現象，從而產生電流，本文研究的安全防觸電節能保護裝置可以通過減小來訪點擊，從而有效避免電流漏在水里，并保證電力裝置可以正常工作。該裝置通過吸收來自裸露的帶電部分漏電電流來防止漏電或電擊，也降低了設備線路因用電負載過高造成的損耗，延長了電氣設備使用壽命。線路設備就地無功補償，平衡電流、電壓，穩定有效輸送。

同時，利用特有的控電技術，達到有效提高功率因數的目的，且對電網產生的浪涌，芮部的過壓、過載、過流起到保護。避免電力裝置受到瞬變浪涌的影響，避免線路及電力裝置過早發生老化現象，控制線路及設備過熱等現象，讓運維人員能夠全面、科學地掌握設備的運行狀態，為設備運檢工作提供決策參考，最大程度地提高電氣裝置工作狀態的控制以及運維檢查的穿透力，提高安全用電能力的同時提高工作效率，為確保設備安全穩定運行提供保障[4]。

2.3 研究內容

研究內容主要包括以下三個方面：研究不放電的電場捕集技術實現“0”電位，從而達到漏電觸電不傷人；研究電力就地補償技術和控電技術，實現節能的效果；研究安全用電防護裝置結構設計在電站基建期應用。具體內容如表1所示。

表1 研究內容與完成情況

3 研究成果

3.1 安全防觸電節能保護裝置

本文所設計的安全防觸電節能保護裝置可以在浸水時，通過有效避免瞬時電流對電力裝置所帶來的影響，利用緩沖、降溫、潔凈等方面的作用起到節能的效果，吸收來自裸露的帶電部分的漏電電流來防止漏電或電擊的同時，允許電力裝置正常操作提高生產率保障人身安全，如圖1所示。

3.2 安全防觸電節能保護裝置效益

本文所研制的安全防觸電節能保護裝置，其效益主要體現在以下兩個方面：

3.2.1 直接經濟效益

安全防觸電節能保護裝置的研究與應用主要收益體現在①消除潛在漏電人員觸電安全事故；②降低生產成本節能率達到5%~15%；③提高生產效率加快基建進度。

3.2.2 間接效益

安全用電防護裝置研制成功后可以降低基建期抽蓄惡劣環境下施工作業人員人身觸電風險，達到漏電觸電不傷人，從根本上解決人身用電安全隱患，提高安全生產效率；裝置所采用的控電技術，可以顯著提高功率因素，從而避免電力資源的浪費，在一定程度上降低了施工成本，助力企業實現收益最大化。與此同時，也可以推動節能技術的應用與推廣，更好地助力我國走資源節約型道路。

3.3 電力施工企業的發展趨勢

安全防觸電節能保護裝置是根據漏電、觸電等事故頻發，造成人們生命財產損失及日常家庭隱藏用電隱患而啟動研發的。本文所研制的產品利用了很多新型技術，以便更好地實現節能效果。隨著我國科技化水平與信息化技術的飛速發展，顯然會有更多的節能保護裝置出現在市場上。為了更好地保證用電安全，這就要求各電力施工企業做好如下幾方面工作。

3.3.1 充分應用防觸電技術

近年來，隨著我國科技化水平以及電力建設行業的飛速發展，相應的安全防觸電節能保護技術與裝置也層出不窮。因此，為確?；ㄆ诘氖┕ぐ踩?，施工單位應根據工程所在地的環境情況，進行電力施工技術的優化升級，結合自身實際水平，推廣新型技術的應用。對于施工方案進行合理的優化升級，最大程度地保證施工安全[5]。

3.3.2 全面考慮事故發生因素

由上文可知，觸電事故的發生與多方面因素相關，現場施工作業人員應最大程度地進行全方位考慮，嚴格參照相關規范及標準進行現場作業，確保現場施工更加合理、有序的進行，為電力工程的基建期的施工安全保駕護航。與此同時，施工企業在工程開工前應會同設計師、項目負責人、相關專業人員對施工設計進行全面的評審，全面分析可能引發觸電安全事故的隱患，并及時有效地提出解決方案，不斷優化施工方案的各個環節，確保施工方案的可操作性。

除此之外，針對抽水蓄能電站的實際情況，還需安排專業人員進行現場排查，首先要做好電氣設備的質檢工作，避免出現低劣、不合格設備，導致不必要的人員傷亡；其次，對容易發生漏電的老化設備進行實時監督，及時淘汰，并對容易發生磨損、腐蝕的線路進行定期維護，一旦有異常現象發生時，需及時進行相關檢測并進行更換；最后，還要做好日常巡視工作，包括定期巡視、故障巡視、特殊巡視以及監察性巡視，最大程度地避免觸電事故的發生，保證人員安全。

3.3.3 提升工程技術人員水平

電力建設施工過程的用電安全很大程度上依賴于施工作業人員的技術水平，這就要求電力企業做到如下三方面工作。一是對現場施工作業人員提前進行專業技術培訓，提高施工人員的專業技能，提升工程人員的綜合實力，以便更好地應對現場發生的隨機情況；二是建立完善的監管標準與服務模式，定期對施工作業人員進行專業水平與安全意識的考察，一方面提高工程技術人員專業水平，另一方面強化安全意識；三是強化安全防觸電節能保護裝置的設計與研發，由于技術的升級優化不是一朝一夕的工作，這就要求工程施工人員與研發人員進行長期積累與總結，并加大科研人員與現場工作人員的技術交流，針對不同的天氣情況、氣候條件等因素，對相關裝置進行優化升級。

4 結語

綜上所述，本文所設計與研制的安全防觸電節能保護裝置性能良好，系統穩定，不僅可以避免觸電事故的發生，還允許電力設備正常運轉，對于保證濰坊公司基建期的安全用電具有十分重要的意義，同時可以為社會帶來一定的經濟價值。