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变电设备高压试验安全防护措施

文档作者：金雍奥曲金秋周志昊尹曙光文档来源：国网冀北电力有限公司廊坊供电公司		点击数：	更新时间： 2021年05月08日
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又 电设备 高压试验安 全防护措施
金雍奥 曲金秋 周志昊 尹曙光
(国网冀北电力有限公司廊坊供电公司，河北廊坊065000)
技术与应用
摘要 高压试验是电力系统运行、维护的必要环节之一，具有较高的特殊性和危险性。随着
国网公司“特高压”建设的逐步深入，变电一次设备的电压等级越来越高，高压试验的试验电压
也逐步升高，这就对进行试验的工作人员人身安全产生更大的威胁。因此，采取有效的安全防护
措施来保护试验人员人身安全显得尤为重要。论文对现有用于变电设备高压试验现场的安全防护措施
进行了归纳、分类，分析了措施的方法、特点及适用场合，为日后广泛应用及技术研究提供参考。
关键词：变电设备；高压试验；安全防护措施
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
高压试验是电力设备运行和维护工作中的一个
重要环节，是保证电力系统一次设备安全运行的有
效手段之一。在高压试验的工作现场，尤其是对于
现场大型的电力变压器、GIS设备、母线等设备，
在进行交流耐压、局放等试验过程中会产生数千伏，
甚至几十、上百千伏的高压，这对试验人员的人身
安全是一种较大的威胁。
因此高压试验人员需要在试验现场，一方面要
满足电力安全工作规程的规定进行作业；另一方面
要严格采取一定的安全防护措施，最大程度上保护
个人的人身安全。
1 高压试验作业现场安全要求
在高压试验的作业现场，试验人员的工作范围
主要分为电源控制区、加压操作区两部分，这些区
域必须满足安全要求，并且试验人员距离加压操作
区的被试品及升压设备的安全距离要满足相关规
程， 可参照DL 56—1995电业安全工作规程(高压
试验室部分)及国网公司电力安全工作规程 (变
电部分)的规定执行，如表1、表2所示。
表1 交流和直流试验安全距离
试验电压／kV 50 lO0 200 500 750 1000
安全距离／m 1．2 1．5 3 5 7 10
表2 冲击试验(峰值)安全距离
试验电压／kv 250 500 1000 l500 2000
安全距离 操作冲击 4．5 6．5 8．5 15．5 20．5
／ITI 雷电冲击 2 3 5 7 9
2015．{r-~5期电lll藏柬l 85
技术与应用
2 高压试验安全防护措施综述
目前，在对变电设备进行高压试验的工作现场，
应用较为广泛的主要有安全围栏、绳以及安全警示
带，而其它一些新型的安全防护措施也相继被提出，
并得到了一定程度的应用与推广。论文对现有的变
电设备高压试验安全防护措施进行了归纳和分类，
如图1所示。
图1 变电设备高压试验安全防护措施分类
2．1 传统防护措施[2．3]
在高压试验现场，传统的防护措施主要有安全
围栏、绳以及安全警示带。它们可以将被试品以及
试验设备围在一定的区域，该区域以外保证处于距
离带电设备以及试验电压的安全距离范围。
1)安全围栏、绳
围栏、绳一般采用绝缘性能和机械性能良好的
尼龙绳或植物纤维绳，安放于高压试验工作范围的
四周，并面向外悬挂“止步，高压危险!”的安全标
识牌，颜色为较为醒目的红绿交替或红白相问，用
以引起现场作业人员注意， 防止人员误入操作区。
2)安全警示带
安全警示带以荧光绿为主体颜色，在现场布置
时基本与安全围栏、绳相同，通常警示带上印有“止
步，高压危险!”字样的标示，荧光绿色更易引起现
场人员的注意，也可在一定程度上防止误入情况的
发生。
传统的防护措施是每个试验现场所必须采取的
安全措施，优点是成本低，布置方便，性价比高；
但其仅从视觉上对试验人员进行警示，警示效果单
一
一
o
2．2 新型防护措施
传统的安全围栏、警示带等防护工具在一定程
86 l电|_l技求2o15年第5期
度上保护了试验人员的人身安全。随着试验现场的
作业情况越来越复杂，新型的安全防护措施应运而
生，在传统防护的基础上，采用声、光、电等多方
面手段，对异常情况及时反应，保护人员及设备的
安全。
1)安全语音提示器【 ]
安全语音提示器是一种以红外探测器为核心部
件， 内涵读卡器的一种语音录播系统。
在高压试验现场，通常将语音提示器安放在传
统安全防护围栏上， 当人员靠近安全围栏，提示器
的内置红外探测器侦探到人体信号时，就会自动启
动播报语音警示语，提醒工作人员的注意。
由于其体积小巧，便于携带，并且可以随意录
制语音内容，已大量用于电力系统发电厂、变电站
等高压试验区域。
2)基于红外探测技术的安全围栏
红外线围栏是基于光束遮断式感应器(Photoelectric
Beam Detector)所开发的安全防护工具，其基本的
构造包括瞄准孔、光束强度指示灯、球面镜片、LED
指示灯等。
该装置通常成对出现，其基本原理是：一端由
发射器发射红外线，形成警戒线，另一端由受光器
接受，若有物体通过，光线被遮断，受光器信号发
生变化，经放大处理后发出电、声信号用以报警。
红外对射装置要选择合适的响应时间：太短会容易
引起不必要的干扰；太长则会发生迟报、漏报。通
常以10m／s的速度来确定最短遮光时间。若人的宽
度为20cm，则最短遮断时间为20ms。大于20ms
报警，小于20ms不报警。
红外安全围栏没有实体围栏，为了体现其良好
性能通常与传统围栏等设备配合使用，示意图如图
2所示。
红外探测器2
红外探测器3
图2 基于红外探测技术的安全围栏
文献[5．10]均提出了含有红外线围栏的安全防
护措施，应用效果较好。
为了保持红外围栏所发出的高电平信号，文献
f11．12]提出采用74HC373芯片的方法，输出锁存输
入的电平信号，使得处理单元持续响应产生报警信
号，提高了应用的可靠性。
3)基于无线射频技术的防护措施
无线射频识别(Radio Frequency Identification，
RFID)技术是一种非接触式的自动识别技术，基本
原理是利用射频信号和空间耦合(电磁耦合电磁传
播)的传输特性，实现对识别对象物体的自动识别[131。
RFID技术由RFID控制器和RFID标签2部分
组成。控制器采用低频信号进行探测，利用高频信
号(UHF信号)接收采集数据，如果RFID标签在
目标范围内出现，接收器就会收到低频信号，并通
过高频信号发出报警信息。由于具有高速移动物体
识别、多目标识别和非接触识别等特点，RFID技术
可以较好的应用于高压试验现场人员众多、多班组
交叉作业的情况。
文献『8，11，14]提出了基于RFID 技术的安全
防护措施， 并通过试验证明了该措施的灵敏性与可
靠性。
4)试验电源速断装置
传统的安全围栏等防护措施，无强制闭锁功能，
无法强行阻止试验设备及被试品带电时人员的误入
和误碰，因此不能有效地保护误入人员及设备的安
全。
试验电源速断装置的出现很好的解决了这一问
题，通常情况下， 电源速断装置会与红外线探测装
置，RFID管控系统配合使用。红外线装置感应异常，
传递给接收处理模块后，对控制线圈发出信号，控
制电源开关的导通或者关闭；在RFID系统中，RFID
控制器收到标签信息后通过信号逻辑处理输出继电
器分开信号，切断试验电源。
文献[5—9]均提出了将红外探测装置与RFID 技
术结合电源速断装置的安全防护措施，其良好的实
际应用证明了装置的快速性。
2．3 辅助防护措施
新型的防护措施在传统措施的基础上大大提升
了安全作用范围与防护效果，如果采用辅助型的防
护措施，则更能够体现出其优越性。辅助防护措施
可适用于人员较为的场合，尤其适用有外来施工人
员的工作现场或是大容量试品的长时间试验以及安
全可靠性要求较高的场合。
1)放电棒信号闭锁防护
升压控制台电源断开时， 由于操作区设备可能
技术与应用
有残余高压，尤其对于大容量的试品来说，此时若
在未接地放电的情况下接触高压设备，就可能发生
事故。放电棒的作用就是在试验人员接触试品之前
放掉其残余电荷，防止其人身受到伤害。
文献[5．6，l2]提出了一种接地棒信号闭锁防护
措施， 自主研制一种能铝合金开关，可经受频繁开
关冲击，其基本原理是一个单刀双置开关，接地棒
放到指定位置时开关被压下，动触点接通，信号为
高电平；反之动触点接地，为低电平。该电平信号
进入逻辑处理单元，可控制电源的通断。
2)脚踏控制闭锁防护
脚踏控制就是通过在操作机构或控制电源处加
装脚踏压板，压板内部的核心部件为重力感应装置，
装置的输出端与控制电源的交流接触器相连。操作
时，工作人员双脚踏在压板上，交流接触器正常工
作，电源正常；而当工作人员双脚离开压板，则相
应的重力感应装置输出高电平信号，接触器不闭合，
电源失电闭锁。
脚踏控制开关的功能主要是为了限定试验人员
的位置，只有在保证控制电源在试验人员可控的条
件下，才能满足电源有电；而在设备高压试验期间
工作人员若离开控制区，高压电源切断，进一步确
保工作现场人员的人身安全。
文献[5，8-9，11-13]均提出了脚踏控制闭锁防
护措施，并得到了良好的应用，其中文献[8]的设计
还增加了防抖功能，大大提升了设备及试验工作的
可靠性。
2．4 数字防护措施
相比于模拟技术，数字技术的优势越来越突出：
其一，数字控制基本不受元器件性能变化的影响，
可靠性高；其二，系统的软件化可简化电路结构，
减少外围器件；其三，数字控制使许多复杂算法更
易于实现。因此，数字控制取代模拟控制已成为一
种趋势_l引。数字防护措施根据多采用微处理器的不
同又可分为基于单片机和基于ARM 的数控防护。
1)基于单片机的数字防护
以单片机作为微处理器，设计简便、灵活，可
直接调用设计完善的子程序，成本较低。文献[14]
提出了基于MSP430单片机芯片为标签电路处理器
的RFID防护体系，其工作框图如图3所示。
该系统用单片机进行处理的优点是功耗低，可
以在长时间无唤醒信号的情况下进入休眠状态，从
而节省电源； 其不足是抗干扰能力相对较差。
2o15年第5期ql=qlt~I 87
技术与应用
图3 MSP430单片机的标签电路工作框图
2)基于ARM 的数字防护
ARM (Advanced RISC Machines)处理器是一
款32位的微处理器。以ARM 芯片为核心的处理单
元，具有较高的性能且第三方支持较多，功耗低。
文献[14】所提出的RFID防护体系中以LPC1768
ARM 芯片作为识别电路的微处理器，其工作框图如
图4所示。
图4 基于LPC1768为处理器的识别电路工作框图
基于ARM 的处理单元最大优势就是更加节能，
且程序的执行效率高；缺点是开发具有一定难度。
2．5 综合性系统防护措施
综合性的安全防护措施是集成基于红外探测装
置的单层或多层报警围栏，基于RFID 技术的现场
人员标签识别及报警，接收到危险信号立即断电的
多功能电源以及脚踏及放电棒闭锁断电装置于一体
的成套装置。其工作流程图如图5所示，信号采样
模块通过接收各种防护终端的输出信号，经数据处
理模块送入处理器处理后进入结果执行模块进行动
作。
红外探测信号l
RFID标签信号I
脚踏压板信号I
放电棒位置信号l
信号检测模块
1 声光报警 l
l 切断电源 I
结果执行模块
图5 综合性系统防护流程图
由于该系统信号采样种类较多，所以数据处理
模块通常用单片机、ARM 芯片等为核心处理器用来
处理采样的信号，进行逻辑判断。综合性的防护措
施成本高、布置复杂，但防护效果优异，适用于作
业现场条件较为复杂，人员众多以及安全性要求极
高的场合。
88 l 9qllllt 2ol5,~5
文献[141提出了上述的系统性安全防护措施，
并采用了GPRS网络将关键点的状况实时发送至监
控中心服务器，有效实现了工作全流程的记录。
文献[5，11]也采用了综合性的防护措施，并通
过在变电站内的实地使用，验证了措施的合理性。
3 结论
高压试验安全防护措施在高压试验现场作业的
过程中起着举足轻重的作用，传统的防护措施是进
行高压试验时安全防护的必要手段，新型、综合性
的防护措施也不断被提出，这些措施在增强试验人
员安全防患意识的同时，又提高了工作效率。实际
工作中，应以标准化作业为前提，并根据试验现场
的情况选择最佳的防护措施。智能化、数字化、系
统化将是高压试验安全防护措施的发展方向。
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(下转第94页)
技术与应用
同步施工、调试，安全隔离措施效果显著。
4 结论
随着国内特高压直流工程建设的日益成熟，在
工程建设过程中换流站设备的分阶段带电投运亦将
会成为常态，作为安全生产和工程建设的保证，针
对设备分阶段带电投运的安全隔离措施的实施也是
必须的，虽然目前国内在特高压领域采用多种技术
特点，在设备的接口形式上有一定差异，但安全隔
离措施的内容则是一致的，因此本文对后期的特高
压直流工程施工、建设、调试、投运有一定的指导
和借鉴意义。
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作者简介
贾轩涛(1982．)，男，本科，工程师，主要从事高压直流输电控制
保护系统软件设计。
(上接第84页)
接线方式下存在多条闭合的回路，感应电流可直接
泄入大地；对于单点接地、分段绝缘方式，地线上
将感应出高达上百千伏的感应电压，可能使绝缘端
的间隙击穿。
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2001(221，11．
作者简介
李燕军(1973一)，男， 陕西铜川人，现在陕西省电力公司铜川供电
公司工作，从事输电线路运行维护及事故分析方面的技术管理工
作。
(上接第88页)
[13】郭献崇，康俊霞，谢芳．基于RFID 技术的智能电网
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1 1 7
94 I电l—I藏琳2015年第5期
[15]陈亚爱，金雍奥．多相并联同步Buck变换器控制技
术进展[J]．电源技术，2011，135(11)：1467—1471．
作者简介
金雍奥(1985．)，男，辽宁丹东人，工程师，主要从事高压试验方
面工作。

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