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探析新型高压试验安全防护装置设计

文档作者：张成文档来源：上饶供电公司运维检修部高试		点击数：	更新时间： 2020年12月28日
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【文章编号]1673—0038(2012)36—0183-02
探析新型高压试验安全防护装置设计
张成
(上饶供电公司运维检修部高试班江西省上饶市334000)
摘要：针对高压试验的危险性介绍了一种新型的高压试验安全防护装置，并分析了装置的设计原理与功能。
关键词：高压试验；安全；装置；红外探测
引言
高压试验作为电力系统运行维护的必要环节之
一，很多试验项目都是要通过给设备加高电压和局部
放电来获取试验结果的，具有一定的危险性。在试验过
程中，由于不同电气设备电压的等级不同而造成了进
行此项工作时电压的不同，所以每次的高压电气试验
都具有其特殊性和不确定性，在这样的条件下极易形
成安全隐患，对人身和设备安全造成了威胁。
目前，国内针对高压试验制定了一系列的安全规
范和措施，如规定了高压试验安全距离，规定了安全操
作规程，加强了试验人员的安全意识，实行互相监督制
度等。但实践中仍然会发生因为试验人员安全意识淡
薄、经验不足，或者违章作业、监护疏忽而导致人身伤
亡的悲剧。
随着技术发展和高压试验任务的繁重，开发一套
能够彻底对试验人员人身安全起防护作用的系统就显
得十分迫切，并且具有重要的现实意义；同时，其也有
利于提高高压试验工作效率，增强人员安全意识。借助
安全检测装置，在试验过程中任何时候进入试验室，试
验台都会随即自动切断供电电源，给试验人员增加一
道安全屏障。
本文讲述的安全防范装置采用了基本电子技术，
通过人体无线感应、红外探测、信号采集、信号处理、逻
辑处理、继电保护、控制输出、触发报警、自动跳闸等设
计，并充分考虑了各种不安全因素，具有较高的安全防
护能力。
l整体设计
装置设计了多种感应器，可实时感知试验人员的
位置，同时结合高压试验安全操作流程，控制高压电源
继电器开闸与合闸，从而实现安全防范的目标。
1．1设计方案
高电压试验区及安全防范系统主要由两大部分组
成，如图1所示。
(1)高压试验区。高压试验区设有多种人体感应传
感器，其四周为安全遮拦和红外探测器，中心位置安装
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图1现场示霖图
低频无线探测设备，两个传感器均可感知工作人员是
否进入或在高压区内；可防止工作人员在高压区内工
作时高压线路接通。
(2)电源控制区。控制区应该位于安全位置，其安
全距离在DL560—1995《电业安全工作规程》(高压试验
室部分)中有规定，当试验电压为50kV时，安全距离为
1．2m。控制区放置本系统的电源箱、控制电路以及安全
脚踏板。
1．2系统防护措施
(1)试验设备处于试验过程时，若此时有人员进入
试验区接近或触摸高压带电体，极易威胁到人身安全。
本装置通过红外感应探测是否有人员穿过，以此确定
是否自动跳闸，防止发生事故。
(2)设备处于试验接线时，如果有人误合闸升压，
也可能导致事故。本系统是通过低频装置实时探测试
验区是否有工作人员(要求工作人员佩戴安全标签)，
若探测器检测到试验区有安全标签则禁止合闸动作。
(3)在设备试验过程中防止工作人员离开安全控
制区，系统在控制区放置脚踏开关，工作人员只有踩住
脚踏才能保持交流接触器控制线圈不跳闸，如果离开，
交流接触器合闸线圈将断路，保证了人员的安全性。
2电路设计原理
图2为装置的设计结构图，主要包括了三部分电
路：传感检测单元(红外探测器、低频无线传感器、踏板
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万方数据
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检测开关)、信号检测处理单元、报警与分合闸执行单
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国2系统模块化设计框图
2．1传感检测单元
(1)红外探测器。红外侦测原理是利用红外线经
LED红外光发射二极体，再经光学镜面做聚焦处理以
使光线传至很远距离，由受光器接受。当有人横跨过监
控防护区时，光线被遮断就会发出警报，在报警时红外
接收器继电器闭合。红外探测器分布在试验现场四周，
可根据试验区实际情况安放对数。
(2)低频无线传感器。低频无线设备由低频控制器
和RFID标签2个部分组成。低频控制器采用125kHz
的电磁场对监控区域进行信号覆盖，当配备RFID标签
的工作人员在监控区域内，125kHz的电磁场可触发标
签发送无线报警信号；信号检测处理单元收到报警信
号后，将分合闸执行单元始终保持在分离状态。
125kHz低频信号不但具有很好的场穿透特性：不
仅可穿透非磁性材料(如水、混凝土、塑胶等)，而且还
可精确的控制工作区域，一般控制半径2～3m可调。
(3)脚踏开关。脚踏控制开关的功能主要是为了限
定试验人员的位置，在设备高压试验期问工作人员若
离开控制区，脚踏自动断开，高压电源切断，进一步确
保试验人员安全。脚踏开关设计时需具有防抖动功能，
且触点接触优良。
2．2信号检测与处理单元
信号检测与处理单元运用基本的数字电路和单片
机对信号采集单元输出信号进行处理，决定是否发出
报警跳闸信号。单片机跳闸逻辑控制遵循以下四种危
险逻辑组合：
(1)升压控制台脚踏开关接通时，低频无线控制器
检测到标签报警信号，表示工作人员滞留在试验区。低
频无线控制器输出高电平信号，处理单元检测到该信
号立即输出报警跳闸信号。
(2)升压控制脚踏开关接通时，试验人员或外来人
员越过红外警戒线并遮挡红外传感器，传感器输出一
个宽度不小于50ms的高电平脉冲，处理单元一旦检测
到有一路红外被触发将立即输出报警跳闸信号。
(3)升压控制台电源出于合闸状态，试验人员离开
控制区放开脚踏开关时，处理单元输出跳闸信号。
(4)脚踏开关断开时，始终保持升压控制台电源断
开，清除报警信号，并使装置处于待机状态。
2．3报警单元与分合闸执行单元
本文设计的报警单元与分合闸执行单元是2个独
立的电路，电路主要采用三极管、继电器及交流接触器
进行驱动，电路的控制端与单片机连接。报警器与继电
器的驱动电流都小于200mA，可用8050三极管驱动。
分合闸执行电路是把单片机输出的信号经三极管
驱动后对继电器5V侧线圈进行控制，继电器常开触点
与交流接触器的辅助线圈连接，实现对交流接触器的
拉合闸操作。
本装置在试验过程中始终存在高压电磁干扰，应
该适当采取可靠性保护措施，主要包含两点：①减少干
扰源从高压区的导线引入，试验中使用的红外探测及
低频传感器的连接线必须采用带屏蔽的线；②防止设
备上电瞬间继电器误动作，我们在继电器接点及继电
器控制端增加RC吸收回路，以减少线路上的电压波
动。
3结语
本文研制的高电压试验人身安全防护装置集自动
识别技术和现代安全管理措施为一体，充分考虑了各
种不安全因素，具有较高的安全防护能力。尤其是装置
采用了低频无线感应、红外探测等多重传感技术，极大
地提高了装置的可靠性，增强了对试验人员操作的安
全保护。
装置采用单片机进行智能控制，具有较强的可扩
展性，便于今后的功能添加，比如增加接地棒及短路检
测，进一步提高了工作人员的操作安全性，具有很高的
实用价值。
参考文献
『1]DL560—1995电业安全工作规程(高压试验室部分)．
f2l秦曾煌．电工学(电工技术)．北京：高等教育出版社，1999．
『31陈化钢．电力设备预防性试验方法及诊断技术．北京：水利电力
出版社，2009．
『41蒋国雄．避雷器及其高压试验．西安：西安交通大学出版社，
1989

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