CN109683001A - 一种等电位场保护装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种等电位场保护装置，包括：电位保护模块、电流传感器和警报模块，所述电位保护模块包括：两个绝缘保护层之间夹有导电网格层；所述导电网格层至少设有两个对称设置电极引出端，所述电极引出端通过与接地线联通形成回路，所述导电网格层与所述电极引出端之间设有所述电流传感器，所述电流传感器与所述警报模块电连接。在发生大电流事故时，产生跨步电压，导电网格层内部通过较大的电流，电流传感器感应到电极引出端的电流，并将电流转换成电压值，驱动警报模块发生预警，对形成的跨步电压进行预警的作用，使得作业人员得知危险，尽快指导操作人员注意，并集中精力排查安全隐患，从而降低人身危害。

Description

一种等电位场保护装置

技术领域

本申请涉及漏电保护技术领域，尤其涉及一种等电位场保护装置。

背景技术

开展变电站或户外带电作业时,通常需要利用相关检测设备进行带电操作,比如开展局部放电试验时,带电进行高频CT与接地回路的连接,又如开展开关柜巡检时,需要采取探头在柜体表面进行探测,可能出现的情况是操作人员可能接触带电设备的壳体或邻近设备。

如果被检测设备或邻近设备已经出现故障，而作业人员预先是未知的，那么有可能出现壳体设备带电的情况。操作人员即使采取非基础式的设备进行探测，也可能因为故障电流对地产生的过电流信号，使得地表电势抬升，产生增高的跨步电压，从而构成操作人员的人身危害。另一方面，大电流作业时，可能因为操作不当，或发生故障，导致大电流对地短路，该情况下，地表电场发生快速变化，在操作人员周围，快速形成较高的跨步电压，导致操作人员无法离开，或直接产生电击危害。

但是，当工作区域出现电流泄漏的危害时，现场作业人员或场外工作人员无法提前得到预警，如果此时现场作业人员需要离开工作区域，或场外工作人员需要进入工作区域会造成较高的跨步电压，对人体产生电击危害，影响人身安全。

发明内容

本申请提供了一种等电位场保护装置，以解决工作区域出现电流泄漏时，工作人员无法得到预警的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

本申请实施例公开了一种等电位场保护装置，包括：电位保护模块、电流传感器和警报模块，所述电位保护模块包括：两个绝缘保护层，两个所述绝缘保护层之间夹有导电网格层，所述导电网格层与所述绝缘保护层以叠压方式连接；所述导电网格层至少设有两个对称设置电极引出端，所述导电网格层与所述电极引出端之间设有所述电流传感器，所述电流传感器与所述警报模块电连接。

可选的，所述警报模块包括：指示灯、警报器，所述指示灯、所述警报器分别与所述电流传感器电连接。

可选的，所述电位保护模块还包括：防腐层，两个所述绝缘保护层的外侧均叠压有所述防腐层。

可选的，所述导电网格层为铜网、碳纤维网格、石墨薄膜中的任意一种。

可选的，所述电极引出端为金属螺栓或金属线夹结构。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请提供了一种等电位场保护装置，包括：电位保护模块、电流传感器和警报模块，所述电位保护模块包括：两个绝缘保护层，两个所述绝缘保护层之间夹有导电网格层，所述导电网格层与所述绝缘保护层间叠压方式连接；所述导电网格层至少设有两个对称设置电极引出端，所述电极引出端通过与接地线联通形成回路所述导电网格层与所述电极引出端之间设有所述电流传感器，所述电流传感器与所述警报模块电连接。在发生大电流事故时，地表电势抬升，跨步电压上升，操作人员停留在电位保护模块上时，由于导电网格的作用，其电位差得到了平衡，从而不会产生危险电压；当形成的的跨步电压过大时，所述导电网格层内部通过较大的电流，所述电流传感器感应到所述电极引出端的电流，并将电流转换成电压值，驱动警报模块发生预警，对形成的跨步电压进行预警的作用，使得作业人员得知危险，尽快指导操作人员注意，并集中精力排查安全隐患，从而降低人身危害。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种等电位场保护装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种电位保护模块的侧面结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种电位保护模块的侧面结构示意图；

其中，1-电位保护模块，11-绝缘保护层，12-导电网格层，13-防腐层，2-电极引出端，3-电流传感器，4-警报模块。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

如图1所示，为本申请实施例提供的一种等电位场保护装置的结构示意图，本申请实施例提供了一种等电位场保护装置包括：电位保护模块1、电流传感器3和警报模块4，所述电位保护模块1包括：两个绝缘保护层11，两个所述绝缘保护层11之间夹有导电网格层12，所述导电网格层12与所述绝缘保护层11以叠压方式连接。所述导电网格层12至少设有两个对称设置电极引出端2，所述导电网格层12与所述电极引出端2之间设有所述电流传感器3，所述电流传感器3与所述警报模块4电连接。

所述绝缘保护层11与所述导电网格层12间的叠压关系如图2所示，为本申请实施例提供的一种电位保护模块的侧面结构示意图。两个所述绝缘保护层11之间夹有导电网格层12，所述导电网格层12与所述绝缘保护层11以叠压方式连接。

所述绝缘层用以提高等电位场保护装置的绝缘强度。因为导电网格层12可能在某些现象环境导电，在导电网格层12上下两侧各铺设一层绝缘层，可以起到保护人身安全的作用。

为了使得等电位场保护装置能够既可以用于平面地面的铺设起到平衡地表电势的目的，又可以用于其他垂直悬挂区域，用于精密的电磁屏蔽，所述绝缘保护层11为柔性绝缘保护层，方便移动和携带。即所述绝缘保护层11可以是带网格孔的橡胶薄膜，或采用有机硅喷涂成型的绝缘涂层。

当发生电流泄漏时，首先导电网格层12会通过电流，电流会通过所述电极引出线与接地线联通形成回路。此时，电流传感器3通过测量得出回路的电流值，这个电流值是整个等电位层的总电流。

在发生大电流事故时，由于地表电势抬升，跨步电压上升。此时，如果操作人员停留在等电位保护模块上时，由于导电网格的作用，其电位差得到了平衡，从而不会产生危险电压。

如果操作人员移动，则产生跨步电压，所述导电网格层12内部通过较大的电流，电流会通过所述电极引出端2与接地线联通形成回路。电流探测器通过传感器或串联电阻等方式测量得出回路的电流值，这个电流值是整个等电位层的总电流。所述警报模块包括：指示灯、警报器，所述指示灯、所述警报器分别与所述电流传感器3电连接。当该电流值超出预设的安全值后，指示灯亮起警示灯，同警报器同时发出警报。对形成的跨步电压进行预警的作用，使得作业人员得知危险，尽快指导操作人员注意，并集中精力排查安全隐患，从而降低人身危害。

为了保证所述导电网格层12的电流导通作用，所述导电网格层12可以是铜网、碳纤维网格、石墨薄膜中的任意一种，也可以是多种材料组合而成。

所述等电位场保护装置的导电网格层12引出的电极通常用于接地，但为了现场需要，也可以采取多只并联或串联的方式，实现更大区域的保护。本申请实施例所述的电极引出端2可以是金属螺栓结构，也可以是金属线夹结构。所述的电极引出端2不仅起到接地作用，还起到并联串联的作用。

因为作业现场的地表环境可能是较为潮湿的地表，水分残留将会导致表面材料的化学反应，尤其是实际应用时的电流效应，从而导致表面水分产生电化学反应，影响产品的寿命。所述电位保护模块1还包括：防腐层13，两个所述绝缘保护层11的外侧均叠压有所述防腐层13。其结构如图3所示，为本申请实施例提供的一种电位保护模块的侧面结构示意图。所述防腐层13可提高产品寿命，防止外部污垢、水分等积压导致表面腐蚀。

以上实施例中，为提升所述电位保护模块1的柔性质量，降低对所述绝缘保护层11的损伤，可对所述绝缘保护层11进行打孔，或对所述电位保护模块1进行打孔。当发生大电流事故时，地表电势抬升，跨步电压上升，操作人员停留在电位保护模块1上时，由于导电网格层12的作用，其电位差得到了平衡，从而不会产生危险电压，但是导电网格不可避免的对地表产生的跨步电压形成了旁路通道，即跨步电压通过导电网格层12等效电阻形成了通路，产生了大电流信号，由此不可避免的发热。采取打孔形式有效提升了所述电位保护模块1的散热效果，降低了绝缘保护层11的发热，从而延缓老化，提升使用寿命。

为了便于理解，以下结合一个具体实施例说明本申请技术方案的优越性。设等电位场保护装置平面面积为4平方米，厚度为0.2cm，内部导电网格层12采用精密铜丝编织带，上下绝缘保护层11为有机硅绝缘喷涂式。等电位场保护装置设有左右两个电极引出端2。由于采用喷涂式绝缘，整个等电位场保护装置为带孔的平面网垫结构，电极为带孔螺栓结构。

设该等电位保护装置铺设与现场带电作业机车的地面，当现场作业时，作业机车的绝缘杆安全距离不够，发生了放电现象，导致10kV高压线路对地产生了较大的短路电流，在地表形成了较大的电场。假设0.8米平面距离的跨步电压为50V，已经超越了安全电压范围，如操作人员没有意识到已经发生了短路放电事故，则地面行走时，可能发生电极危险。

采用了等电位场保护装置后，作业人员站在电位保护模块1上，设导电网格层12的网格等效电阻为0.5欧姆，导电网格层12通过的瞬间电流约为50V/0.5欧姆＝100A。由于等电位保护装置的大电流旁路作用，短路电流很快得到释放，且等电位场保护装置中间采用导电优质、网格间隔分布均匀的导电网格层12，由此实际在网格之间产生的瞬间电流峰值大于预定限值的100A，整个大于100A峰值的电流平均分布在1平方网格范围，在整个4平方范围的网格范围，均匀释放了超过400A的大电流峰值信号。由于导电网格的均匀、低阻效应，远小于环境土壤电阻，由此导电网络中的电流瞬间因分配的近50V高电压产生的大电流外，迅速因自身低阻效应分配的电压减弱，最终通过导电网络形成的电压将明显低于环境地表形成的跨步电压值，即实际操作人员在网格布之间的跨步电压远小于10V(假设工作人员的跨步距离为0.8米)。电极引出端2配置有电流传感器3，峰值电流时将0-400A电流转换成0-4V电压输出。当电流超限时驱动指示灯和警报器工作。通过警报器的蜂鸣器的叫声，也可提醒操作人员现场操作出现了错误，或面临安全风险。同时，由于导电网格的大电流释放作用，实际大电流持续时间较短，多数的跨步电压不平衡通过等电位保护装置的其他区域的位置形成较强的不均衡电场，使得地表电位产生了二次分配，从而进一步降低了等电位场保护装置承受的压降。

由此可见，等电位场保护装置的作用对于提升操作人员的人身安全非常有用。通过指示灯也可以发现故障的放生。在故障发生初期，指示灯开始工作，但随着持续工作，指示灯出现亮度闪烁，并逐步由亮变暗。同时，也可以根据现场救援或撤离的情况，通过指示灯观测地表电势的变化。在未完全脱离危险时，操作人员停留在电位保护模块上可以确保人身安全。对于有操作精密仪器，将仪器和人员同时放置在等电位场保护装置上，能够起到保护精密仪器、提升仪器屏蔽效果的目的。

本申请提供了一种等电位场保护装置，包括：电位保护模块、电流传感器和警报模块，所述电位保护模块包括：两个绝缘保护层，两个所述绝缘保护层之间夹有导电网格层，所述导电网格层与所述绝缘保护层间叠压方式连接；所述导电网格层至少设有两个对称设置电极引出端，所述电极引出端通过与接地线联通形成回路所述导电网格层与所述电极引出端之间设有所述电流传感器，所述电流传感器与所述警报模块电连接。在发生大电流事故时，地表电势抬升，跨步电压上升，操作人员停留在电位保护模块上时，由于导电网格的作用，其电位差得到了平衡，从而不会产生危险电压；当现场作业产生超标的跨步电压时，所述作业环境布置的导电网格层内部通过较大的电流，所述电流传感器感应到所述电极引出端的电流，并将电流转换成电压值，驱动警报模块发生预警，对形成的跨步电压进行预警的作用，使得作业人员得知危险，尽快指导操作人员注意，并集中精力排查安全隐患，从而降低人身危害。

由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (5)

1.一种等电位场保护装置，其特征在于，包括：电位保护模块(1)、电流传感器(3)和警报模块(4)，所述电位保护模块(1)包括：两个绝缘保护层(11)，两个所述绝缘保护层(11)之间夹有导电网格层(12)，所述导电网格层(12)与所述绝缘保护层(11)以叠压方式连接；所述导电网格层(12)至少设有两个对称设置电极引出端(2)，所述导电网格层与所述电极引出端(2)之间设有所述电流传感器(3)，所述电流传感器(3)与所述警报模块(4)电连接。

2.根据权利要求1所述的等电位场保护装置，其特征在于，所述警报模块(4)包括：指示灯、警报器，所述指示灯、所述警报器分别与所述电流传感器(3)电连接。

3.根据权利要求1所述的等电位场保护装置，其特征在于，所述电位保护模块(1)还包括：防腐层(13)，两个所述绝缘保护层(11)的外侧均叠压有所述防腐层(13)。

4.根据权利要求1所述的等电位场保护装置，其特征在于，所述导电网格层(12)为铜网、碳纤维网格、石墨薄膜中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的等电位场保护装置，其特征在于，所述电极引出端(2)为金属螺栓或金属线夹结构。