配网带电作业用无电报警装置

  完成单位：浙江大有实业有限公司带电作业分公司、国网浙江省电力有限公司杭州供电公司

  主要完成人：刘欣宇、金涛、石霄峰、陈胜科、张瑞

一、研发背景

随着国民经济持续稳步向好，为支撑经济建设、满足民生用电感受和电能应急快速响应需要，近年来我国配网检修模式正迅速向以不停电作业为核心的新型配网运检模式转变。而这一直接接触带电设备、存在高人身伤害风险的不停电检修模式，伴随着作业量连续翻番的同时，现场安全风险也在不断累积，时刻挑战着作业的高效、顺利、有序完成。其中如何第一时间主动发现不停电作业过程中设备的异常失电，是一个多年以来一直为从业人员忽视、无法落地解决的涉及作业人员人身安全的共性问题。

因为在配网不停电作业过程中，由设备突发异常失电可能导致故障过电压或对失电设备复电引起的操作过电压发生，对作业人员造成人身伤害。因此，为保证配网不停电作业人员人身安全，防止可能产生的过电压伤害，电网企业的安全生产规定以及国家行业标准中都对此类风险进行了明确：作业人员需实时掌握现场设备运行情况是否正常，并在作业过程中突发异常停电失压时，采取及时报告和规避离场的方式进行处置，以保证人身安全不受过电压伤害。

但由于配网不停电作业现场人员的有效绝缘防护使得流经人体的泄露电流小于人体感知水平，同时配网电压等级又不足以产生人体能感知到的局部场强，因此现场人员通常不能第一时间感知设备是否突发异常失电并根据相关安规要求进行处置，实际发生异常失电时，现场作业人员往往信息滞后，被动等待接收第三方（调控运维单位或设备运维人员）通知才能根据安规要求脱离现场，在此过程中作业人员直接暴露在可能发生的操作或故障过电压伤害风险窗口下，无法第一时间主动发现并根据安规要求做出防止过电压伤害的处置，存在很大的人身过电压伤害风险。

现有作业过程中判定设备是否停电失压，仅有的方式是使用接触式电容验电器接触带电设备，以声光报警形式来提示线路设备是否带电，但这种使用验电器验电的方式只是一种节点测量，只能表征验电器与带电导体接触时瞬时测量结果，不能对作业过程中设备是否突发停电失压进行实时持续主动监测。

因此为保证人身安全不受过电压伤害，配网不停电作业过程中亟需一种可以在作业过程中，主动、持续、实时持续验电装置，当线路突发异常失电时，第一时间警示现场作业人员根据相关安全规程进行处置，规避可能发生的过电压伤害，同时该装置又不会因持续进行声光报警而影响作业现场环境、并兼具不增加现场作业人员作业环节的功能。

二、发明团队介绍

成果发明人团队由从事配电运检专业二十余年，具有丰富现场作业实践经验和管理经验的高级人才组成。作为国网杭州供电公司配网不停电作业专业领军团队，秉承“宁可我带电，不让你停电”的服务理念，在配网不停电作业专业沉心耕耘，基于提高供电可靠性和提升现场安全环境的目标，在先进生产作业方法、生产工器具革新、安全工器具创新应用等领域潜心研究探索，累计授权不停电作业专利三十余项，出版著作和教材多部，发表EI、核心期刊、其他专业期刊等论文三十余篇。发明团队成员见表1。

表1  配网不停电作业无电报警装置发明团队成员表

三、成果(专利)简介

针对配网不停电作业过程中现场突发停电失压、瞬时接地故障等异常情况下，作业人员往往无法主动感知和判断，通常是事后被动接收调控部门或设备运维人员等第三方通知才获知，延误第一处置时机，增加了可能发生的过电压人身伤害风险；同时现有电容式验电器手段单一，节点测量存在持续监测过程缺失的缺点。团队成员根据配网不停电作业实际场景，依据国网公司安全生产规程、《配电线路不停电作业技术导则》等企业和国家标准、以及IEC国际电工委员会《不停电作业工具设备》标准要求，基于作业现场主动监测理念，国内首创首发在配网不停电作业中常规使用的“絶缘夹”上融合“无电报警”功能模块，在不新增现场安全工器具的前提下，提出一种夹式配网不停电作业无电报警装置，用于配电网不停电作业过程中持续“无感知”验电，主动实时监测作业点线路设备运行情况，填补了IEC国际电工委员会《不停电作业工具设备》-“无电显示器”在国内的空白。

其基本工作原理是：信号采集→信号处理→MCU模数转换→驱动信号→驱动电路→电声转换。线路设备正常运行时，控制模块不发出电声驱动信号，无电报警装置保持静默警戒状态，不干扰现场作业人员正常操作，即持续对作业点线路设备持续“无感知”验电，突发异常停电失压时，控制模块瞬时响应，发出电声驱动信号蜂鸣报警，第一时间警告现场作业人员根据安规采取相应的报告和规避措施。最大限度减少现场作业人员暴露在可能发生的过电压“风险窗口期”,防止过电压人身伤害的发生，将保证安全的手段始终掌握在不停电作业者自己手中。

具体操作方式如下：使用前打开无电报警夹开关，然后像使用普通绝缘毯夹一样，将报警夹夹持在作业点的线路设备上，在线路设备正常运行未异常突发失电的情况下，报警夹不蜂鸣，保持静默警戒状态。当作业点线路设备突发停电时，报警夹瞬时发出持续蜂鸣报警，第一时间警示作业人员立即根据安规采取相应安全措施，防止可能发生的操作和故障过电压伤害。作业完毕撤离作业点时取下无电报警夹并关闭其开关即可。

作业人员通过应用无电报警装置这一能进行作业现场主动实时持续监测的个人安全工器具，可以有效提升现场风险感知能力，对突发异常失电的异常事件第一时间按规范进行处置，防止电压人身伤害，有效降低了不停电作业事故率。

夹式配网不停电作业无电报警装置具体规格参数如表2：

表2  夹式配网不停电作业无电报警装置规格及参数

该项目成果在上述夹式无电报警基础上，为覆盖配网不停电作业全部场景，进一步衍伸出绝缘杆作业法用无电报警装置和设置在导线绝缘遮蔽管上的无电报警装置共计6项专利，覆盖了配网不停电作业的全部场景和过程。项目专利具体情况如表3。

表3  配网不停电作业无电报警装置专利情况

四、成果（专利）转化情况介绍

该成果作为配网不停电作业过程中异常失压时给出可听或可见信号的无电报警装置，解决了不停电作业领域一直忽视和无法落地的安全问题，即：如何第一时间主动发现作业过程中的突发异常失电，为国内首创首发。成果中的夹式无电报警装置自委托研发生产以来，已通过浙江华电器材检测研究所进行的新项目检测，并在国网杭州地区多家供电公司的不停电作业实施单位投入使用，经过近2年的使用，其表现出操作简便、响应实时、质量优良、安全可靠的优点，同时具备良好的“无感知”安全警戒和持续状态监测效果，使得配网不停电作业人员能够安心进行作业，及时掌握配电网异常突发失电事件，最大限度减少现场作业人员暴露在过电压“风险窗口期”下的时间,避免可能的“过电压”人身伤害，真正做到了把保证安全的手段始终掌握在不停电作业者自己手中。目前成果已在浙江省衢州、湖州地区、杭州地区专业使用，并作为保证安全的测量工具被列入浙江省电力有限公司配网不停电作业标准化配置清单进行统一配置。

五、经济效益与社会效益介绍

1.优势分析

目前国际市场上，只有日本YS公司的YS-709-06-01型无电报警Y型夹有着类似的“无电显示器”功能，但其适用电压等级为线电压6000V的中压配电网、不适用不满足我国中压配电网电压等级。经实际应用测试，日本产品表现出整体外观结构性差（电源与报警模块分布设置）、对作业点线路设备是否带电的报警响应迟钝不灵敏、不能满足我国实际生产需求的缺点。而我团队研发的夹式无电报警装置作为国内配网不停电作业领域首创，具有与我国线电压为10000V的中压配电网电压等级匹配，技术指标先进（反应距离更小、响应速度更快），结构紧凑（电源与报警模块一体化设置），便于携带、使用方便、没有给一线人员额外增加操作负担的优点，实际应用过程中无论是报警响应灵敏性，还是整体使用服适性都优于日本同类产品，具有显著的创新性和实用性。

2.经济效益

该成果紧扣不停电作业安全生产规程要求，首次提出以无电报警装置的形式，解决不停电作业过程中无法进行持续验电的的问题，相比国外同类产品，其使用服适性高、实用价值高，技术适应范围明确的优点，在我国向以不停电作业为核心的新型配网运检模式转变过程中，其作为一种保证作业人员人身安全的个人安全工器具，配置和使用场景已具备产业化规模，以夹式无电报警装置为例：按目前全国配网不停电作业人数在15000-20000人左右计，对应无电报警装置需求量在45000-60000把；绝缘杆作业法用无电报警装置以每4人一个小组配置3把计算，对应需求量在11250-15000把；带有无电报警功能的遮蔽管以每4人一个小组配置6根计算，对应需求量在22500-30000根，并需3-5年进行一次轮换。随着配网不停电作业人数的进一步增加（对标美国不停电作业人员装备），无电报警装置这一保证人员安全的个人安全工器具对应需求量会进一步增加，其市场前景非常广阔，一次配置估算规模在5400-7200万圆左右，作为低值易耗品，其一个更换轮次（3-5年）市场估算规模在1.08-1.44亿元左右。具有很高的市场推广价值。市场容量估值见表4。

表4  配网不停电作业无电报警装置产品市场容量估值

3.社会效益

该成果作为填补IEC国际电工委员会《不停电作业工具设备》-“无电显示器”在国内的空白，有效实现作业过程“无感知”持续验电、突发异常失电瞬时报警的功能，有效提升不停电作业现场风险感知能力，防止异常失电复电引起的操作过电压和故障过电压对作业人员造成伤害，有效降低不停电作业事故率。真正做到了现场安全以人为本，响应“人民至上、生命至上”的时代号召。