电力互感器感应电分析及防护措施

钟贵森 许加凯 王培军

国网潍坊供电公司 山东 潍坊 261000

0 引言

电气设备的预防性试验是保证电气设备安全运行的重要措施，其目的在于检查电气设备在长期运行中是否保持良好状态，掌握电气设备的绝缘情况，以便发现缺陷及时处理。对运行中的电力互感器设备定期进行维护试验，是针对《电力设备预防性试验规程》［1］和有关反事故技术措施的规定，对设备状况进行的一项常规性技术监督工作，如油浸式互感器取油样，进行油中溶解气体分析和微水分析，SF6互感器运行中的气体含水量检测等。

对于110kV及以上的电力互感器进行维护试验时，存在较高的感应电压，易造成感应电伤人、测试设备损坏等情况，危及人身、设备安全，对作业人员采取感应电防护措施已不容忽视。

1 感应电产生的原因分析

互感器设备的取样或气体检测工作，一般安排在晴好天气下进行。当设备处于运行状态下进行工作时，按照《电力安全工作规程》［2］中“在变、配电站的带电区域内禁止使用金属梯子”的规定，从事这方面的工作将使用绝缘梯登高作业。

作业过程中，绝缘梯上的作业人员离带电导线较近，且人体对地绝缘，人体上的感应电荷较多。此时，当作业人员肢体与互感器设备的检测截止阀间断性接触或脱离的过程中，人体上的感应电荷将通过接触点对接地体放电，当放电的能量达到一定数值时，就会使人产生刺痛感。

图1 互感器设备取样人体对地放电示意图

如图1所示，变电站带电导体是产生静电感应的主要根源，在其下面有一个对地绝缘的导体（被感应物体，此时为人），带电导体与被感应物体之间具有极间电容，记作C12，被感应物体与地之间具有对地电容，记作C20。假设带电导体的对地电压为U0（工频，有效值），由于电容耦合的作用，被感应物体出现了感应电压Ui，根据电容分压原理，感应电压Ui可以表示为式（1）：

同理，对地绝缘的金属物体在电场中因静电感应而积累一定量的电荷，并使其处于某一电位。此时，如果处于地电位的作业人员用手去触摸，金属体上的感应电荷通过人体对地放电，同样使人遭受电击。地面作业人员在强电场中触摸悬空吊起的大件金具或停电设备上的金属部件都属于这种情况。

2 测试分析

2.1 测试条件

为掌握现场感应电分布情况，测试感应电压的强度和通过人体的感应电流的大小，有针对性地采取防范措施，选择最具有代表性的110kV和220kV两个电压等级的电流和电压互感器，对现场作业人员进行了实际测试。

测试现场的基本条件如表1所示，试验测量选取在绝缘梯不同梯阶上作业人员的感应电压和感应电流，测试包括选择220kV和110kV两个电压等级，电压和电流两种互感器，U相和V相两种相序。

表1 测试基本条件

2.2 影响因素分析

电力互感器试验数据反映出，在绝缘梯上的作业人员所受到的感应电压和感应电流，受到作业位置、设备电压等级、相序、设备类型、导电体对地距离等因素的影响。

1）作业位置的影响

图1为220kV电流互感器V相感应电压和感应电流测试数据，结果显示当人体所处的梯阶位置越高，距离高压带电体越近，其所处的电场强度越大，其所产生的感应电压和感应电流也越大。

图1 220kV电流互感器V相感应电压和感应电流

2）设备电压等级的影响

图2为220kV和110kV电流互感器U相感应电压和感应电流，数据显示人体所产生的感应电压，随着设备电压等级的升高而增大，即设备电压等级越高，感应电压越强，感应电流越大，受到感应电的影响也将越严重。

图2 220kV和110kV电流互感器U相感应电压和感应电流

3）相序的影响

图3为220kV电压互感器U相和V相感应电压和感应电流，数据显示在同一电压等级下，设备相序位置不同，也同样会产生不同强度的感应电压和感应电流。

边相（U、W相）的感应电压较V相的感应电压高，其原因是由于V相处于U、W两相之间，U、W两相对V相被感应物体（作业人员）的距离相同。它们在V相产生的静电感应和电磁感应空间矢量合成后存在一定的相互抵消。

图3 220kV电压互感器U相和V相感应电压和感应电流

4）设备类型的影响

图4为220kV电压互感器和电流互感器U相感应电压和感应电流，结果显示在同一电压等级，在不考虑负荷电流大小的情况下，电压互感器所产生的感应电压较电流互感器所产生的感应电压要高，感应电流要大。

图4 220kV电压互感器和电流互感器U相感应电压和感应电流

5）导电体对地距离的影响

如表2所示。

表2 220kV和110kV电压和电流互感器A相在地面上的感应电压和感应电流

从表2中可看出，设备自身高度越高（电流互感器高度大于电压互感器），相当于带电体对地距离就越大，则其在地面附近产生的电场强度就越小，感应电压越低。

2.3 对作业人员的影响

电击对人体造成损伤的主要因素是流经人体的电流数值，国际电工委员会交流电通过人体生理效应的推荐值，如表3所示。

表3 交流电通过人体生理效应推荐值［3］

通过以上测量数据可发现，在互感器设备带电取样检测的工作中，通过人体的电流是相当小的，一般为微安级，比人体工频摆脱电流值5～10mA要小得多，但人体在工作高度所产生的感应电压，可以高达150～1100V之间。频繁的作业，不仅给作业人员造成严重的工作畏惧心理，影响工作的安全性和效率，而且由于突然的电击会使作业人员的神经系统受到刺激而失去控制，从而引发高处坠落事故。

3 防护措施及应用效果

电力互感器设备的取样等预防性试验作业过程中所产生的感应电，具有隐蔽性、欺骗性和危险性等特点，严重威胁作业人员的人身安全。本文根据工作实际提出了以下感应电防护措施，用以指导生产作业。

1）组织作业人员学习感应电产生的原理及预防措施，提高作业人员对感应电隐蔽性和危险性的认识，自觉执行预防感应电触电的措施。

2）严格执行工作现场勘察制度，对危险点及现场实际的临近平行或交叉带电场所进行实地勘察，作业前应制定明确的防范措施。

3）在带电进行绝缘油样品采集、SF6气体测试工作时，采取等电位法对设备进行检测，采用有透明护套的多股软铜线编制成专用接地线，在登高作业前将接地线一端扣接在手腕上，将另一端连接（或专用夹）到互感器设备的接地体引下线上，由此始终保持人体与设备的直接接触，使二者电位保持平衡。

4）在进行试验接线时，先将试验线与仪器连接好后，试验人员戴绝缘手套，使用绝缘杆将试验引线挂接到被试设备上，同时保持与试验带电体的距离。

5）工作中传递金属物品（包括工器具、材料等）时，构架或地面上作业人员应先将金属物品接地后再接触，以防电击。

4 结束语

本文通过开展电力互感器感应电研究，阐述了感应电发生的原因，并通过现场测试论证了影响感应电大小的各个因素。根据工作实际提出了感应电防护措施，有助于指导生产作业，增强辨识感应电危害的能力，提高自我防护意识和技能。

［1］DLT 596-2005电力设备预防性试验规程［S］.2005.

［2］Q／GDW 1799.1-2013，国家电网公司电力安全工作规程［S］.2013.

［3］ IEC／TS 60479，Effect of current on human beings and livestock［S］.