抽水蓄能电站基建期安全防触电节能保护装置设计与研制

2022-06-17刘福月张家坤曹南华杨看迪张建威

新型工业化 2022年5期

刘福月，张家坤，曹南华，杨看迪，张建威

山东潍坊抽水蓄能有限公司，山东潍坊，262699

0 引言

随着我国城市化建设水平的飞跃式发展，伴随而来的变化就是对于电力需求呈现飞跃式增长，人们对于电气设备的依赖性也是越来越高。我国作为人口大国，人口数量达到13亿，在一定程度上也加速了我国科学技术水平的发展，相应的对人民生产和生活产生了一定影响。与此同时，随着国内外研究机构及相关专家学者对全球升温现象越来越关注，逐渐得出结论：人类活动毋庸置疑是造成全球增温的主要原因，人类需加强、加快和持续推进温室气体减排，特别是甲烷，尽快实现净零排放。这就要求各生产部门加快能源转型的脚步，朝着低碳、绿色、节能的方向大力推广节能用电新技术。然而，近年来，因线路老化问题及不安全用电引起火灾及人员触电事故，新闻报道屡见不鲜，所以安全用电、防漏电触电成为影响人们日常生活的安全隐患，这一隐患也逐渐被重视[1]。因此，确保用电安全，提高安全生产效率具有十分重要的研究价值与意义。本文针对国内用电安全现状及存在问题进行了浅要分析，探讨了安装安全防触电节能装置的必要性，并对安全防触电节能保护装置的研制方法进行了简要介绍，提出了设计原理及依据，以期为确保设备安全稳定运行提供保障，为安全用电奠定一定理论基础。

1 研究背景

由上文可知，我国电力需求的快速增长在一定程度上推动了节能装置的的设计与研制。虽然我国电力发展起步较晚，但随着科技化水平与信息化技术的飞跃式发展，我国电力供应量与人均消费量均已达到世界领先水平，因此，对我国用电安全现状进行分析，探讨现阶段触电事故的发生规律，加快安全防触电节能保护装置的设计与研制对于提高我国用电安全水平具有十分重要的研究意义与价值。

1.1 我国用电安全现状

众所周知，触电事故的发生通常没有征兆，其引发原因也多种多样。不仅与施工作业人员违规操作有关，更与相关防触电装置的安装有关。近年来，我国政府及相关部门对各生产单位用电安全情况的投入与监管力度正在逐渐增强，在一定程度上降低了触电事故发生的概率。然而，由于我国对于安全防触电保护装置的研究起步较晚，在一定程度上与发达国家还存在一定差距，仍有很多亟待解决的问题。触电事故发生原因主要有以下几个方面。

1.1.1 工程技术不过关

显而易见，抽水蓄能电站建设所在地通常处在潮湿的环境中，而触电事故也更容易发生在高温、湿热的季节，此时决定用电安全的关键因素就是施工技术水平。现阶段，随着市场化竞争激烈程度的日益增加，部分电力施工企业为了最大化收益，对于施工项目往往存在侥幸心理，使用不合格的安全防触电保护装置，采用劣质导线或其他容易发生腐蚀的施工材料，从而容易导致安全事故的发生，影响工程质量，造成重大人员伤亡。此外，还有部分企业为了节约成本，通常雇佣没有经过专业技能培训的临时工，这在一定程度上也增大了触电风险，这就要求施工企业加快安全防触电节能装置的研制，并进行大力推广与广泛应用[2-3]。

1.1.2 工程管理不充分

电站建设施工不仅是劳动密集型行业，通常还具有很高的风险，因此在整个基建过程中，保证施工作业人员的施工安全以及用电安全就显得尤为重要。然而现阶段，很多电建公司在施工过程中并没有一套完整的施工管理方案以及严格的施工标准，这就容易导致施工现场混乱，一旦出现导电性粉尘或腐蚀介质，施工现场混乱的金属设备就容易引发施工人员发生触电事故。除此之外，由于施工单位缺乏对于用电设备质量的管理，导致很多不合格、缺乏防触电装置的电动工具等电气设备出现在施工现场，从而埋下重大安全隐患，一旦发生问题，就容易造成重大人员伤亡。

1.1.3 安全意识不强烈

通常情况下，在实际工程中发生触电事故的往往是青年或者刚参加工作的工程人员。由于电站建设工程的施工过程具有很强的专业性，需要施工人员具有较强的专业素养，并且具有很强的安全责任意识。然而，现阶段，很多电力施工企业为了缩短施工工期，没有对上岗人员进行岗前培训，导致很多施工人员缺乏专业知识以及安全意识。一方面容易在施工过程中进行违规操作，从而引发重大安全事故；另一方面来说，一旦施工现场发生问题，相关人员也无法及时有效地采取措施进行事故的处理，从而容易导致重大人员伤亡事件。

1.2 研究目的及意义

为了避免触电与火灾事故的发生，响应国家推进智能化改造，推动智慧安全用电以及智慧消防建设，同时加强施工人员安全生产、安全用电的意识，本文对安全防触电节能保护装置进行设计和研制。

抽水蓄能电站通常建设工期长，且工程施工作业面广，用电安全防护差。一旦发生阴雨天气，就容易导致现场施工人员在进行工程作业时发生触电事故。为了更好地保障企业基建场地及业主营地员工的用电安全，本文结合抽蓄电站基建期实际需求，设计与研制了一种人身安全防触电节能保护产品，以期可以更好地降低用电成本，为我国节能减排事业贡献一份力量。

通过本文的研究，研制出一款科技防水防触电节能装置，装置采用防触电技术、节能技术和科学电力就地补偿技术，利用特有的控电技术，通过回收彼此反向的剩余电流和无功功率，从而达到有效提高功率因素的目的，利用辅助电路绝缘性能、介电性能、射频感应的传导骚扰（共摸）、射频电磁场防辐射技术等可以控制不将电流漏在水里，正常供给用电设备电流，预防触电事故，吸收线路中漏电电流，屏蔽漏电电流，防止线路老化，对电网产生的浪涌起优化作用。以此来确保基建期用电安全，提高安全生产效率，为节能减排事业作出贡献。

2 研究方案

2.1 研究依据

当用电设备浸水漏电时，安全防触电节能保护装置可以防止电流漏在水里，正常供给电流，预防触电事故。设备可以防止电子波、泄漏电流屏蔽、火灾功能抑制、静音屏蔽、落雷屏蔽、吸收线路中漏电电流，屏蔽漏电电流，防止线路老化，对电网产生的浪涌起优化作用，同时通过芯片还可以智能分配用电。因此，本文根据每年漏电、触电事故频发，造成人员伤亡、财产损失等需求研发一款安全防触电节能保护装置。

2.2 技术方案

当电力装置与水发生接触时，由于露出的端子之间会发生短路现象，从而产生电流，本文研究的安全防触电节能保护装置可以通过减小来访点击，从而有效避免电流漏在水里，并保证电力装置可以正常工作。该装置通过吸收来自裸露的带电部分漏电电流来防止漏电或电击，也降低了设备线路因用电负载过高造成的损耗，延长了电气设备使用寿命。线路设备就地无功补偿，平衡电流、电压，稳定有效输送。

同时，利用特有的控电技术，达到有效提高功率因数的目的，且对电网产生的浪涌，芮部的过压、过载、过流起到保护。避免电力装置受到瞬变浪涌的影响，避免线路及电力装置过早发生老化现象，控制线路及设备过热等现象，让运维人员能够全面、科学地掌握设备的运行状态，为设备运检工作提供决策参考，最大程度地提高电气装置工作状态的控制以及运维检查的穿透力，提高安全用电能力的同时提高工作效率，为确保设备安全稳定运行提供保障[4]。

2.3 研究内容

研究内容主要包括以下三个方面：研究不放电的电场捕集技术实现“0”电位，从而达到漏电触电不伤人；研究电力就地补偿技术和控电技术，实现节能的效果；研究安全用电防护装置结构设计在电站基建期应用。具体内容如表1所示。

表1 研究内容与完成情况

3 研究成果

3.1 安全防触电节能保护装置

本文所设计的安全防触电节能保护装置可以在浸水时，通过有效避免瞬时电流对电力装置所带来的影响，利用缓冲、降温、洁净等方面的作用起到节能的效果，吸收来自裸露的带电部分的漏电电流来防止漏电或电击的同时，允许电力装置正常操作提高生产率保障人身安全，如图1所示。

3.2 安全防触电节能保护装置效益

本文所研制的安全防触电节能保护装置，其效益主要体现在以下两个方面：

3.2.1 直接经济效益

安全防触电节能保护装置的研究与应用主要收益体现在①消除潜在漏电人员触电安全事故；②降低生产成本节能率达到5%~15%；③提高生产效率加快基建进度。

3.2.2 间接效益

安全用电防护装置研制成功后可以降低基建期抽蓄恶劣环境下施工作业人员人身触电风险，达到漏电触电不伤人，从根本上解决人身用电安全隐患，提高安全生产效率；装置所采用的控电技术，可以显著提高功率因素，从而避免电力资源的浪费，在一定程度上降低了施工成本，助力企业实现收益最大化。与此同时，也可以推动节能技术的应用与推广，更好地助力我国走资源节约型道路。

3.3 电力施工企业的发展趋势

安全防触电节能保护装置是根据漏电、触电等事故频发，造成人们生命财产损失及日常家庭隐藏用电隐患而启动研发的。本文所研制的产品利用了很多新型技术，以便更好地实现节能效果。随着我国科技化水平与信息化技术的飞速发展，显然会有更多的节能保护装置出现在市场上。为了更好地保证用电安全，这就要求各电力施工企业做好如下几方面工作。

3.3.1 充分应用防触电技术

近年来，随着我国科技化水平以及电力建设行业的飞速发展，相应的安全防触电节能保护技术与装置也层出不穷。因此，为确保基建期的施工安全，施工单位应根据工程所在地的环境情况，进行电力施工技术的优化升级，结合自身实际水平，推广新型技术的应用。对于施工方案进行合理的优化升级，最大程度地保证施工安全[5]。

3.3.2 全面考虑事故发生因素

由上文可知，触电事故的发生与多方面因素相关，现场施工作业人员应最大程度地进行全方位考虑，严格参照相关规范及标准进行现场作业，确保现场施工更加合理、有序的进行，为电力工程的基建期的施工安全保驾护航。与此同时，施工企业在工程开工前应会同设计师、项目负责人、相关专业人员对施工设计进行全面的评审，全面分析可能引发触电安全事故的隐患，并及时有效地提出解决方案，不断优化施工方案的各个环节，确保施工方案的可操作性。

除此之外，针对抽水蓄能电站的实际情况，还需安排专业人员进行现场排查，首先要做好电气设备的质检工作，避免出现低劣、不合格设备，导致不必要的人员伤亡；其次，对容易发生漏电的老化设备进行实时监督，及时淘汰，并对容易发生磨损、腐蚀的线路进行定期维护，一旦有异常现象发生时，需及时进行相关检测并进行更换；最后，还要做好日常巡视工作，包括定期巡视、故障巡视、特殊巡视以及监察性巡视，最大程度地避免触电事故的发生，保证人员安全。

3.3.3 提升工程技术人员水平

电力建设施工过程的用电安全很大程度上依赖于施工作业人员的技术水平，这就要求电力企业做到如下三方面工作。一是对现场施工作业人员提前进行专业技术培训，提高施工人员的专业技能，提升工程人员的综合实力，以便更好地应对现场发生的随机情况；二是建立完善的监管标准与服务模式，定期对施工作业人员进行专业水平与安全意识的考察，一方面提高工程技术人员专业水平，另一方面强化安全意识；三是强化安全防触电节能保护装置的设计与研发，由于技术的升级优化不是一朝一夕的工作，这就要求工程施工人员与研发人员进行长期积累与总结，并加大科研人员与现场工作人员的技术交流，针对不同的天气情况、气候条件等因素，对相关装置进行优化升级。