[发明专利]一种跨步电压及接触电压模拟实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种跨步电压及接触电压模拟实验装置及方法，该装置中：电源模块，包括交流电源、单相调压器；交流电源输出端通过单相调压器与跨步电压及接触电压模拟模块相连；跨步电压及接触电压模拟模块，包括电流接地引下线、模拟土壤；测量模块，包括人体模型以及设置在人体模型内的测量系统；人体模型置于模拟土壤上，通过调整人体模型的两脚间距和双手位置，与体内的测量系统配合，实现对跨步电压、接触电压以及流过人体电流的测量。本发明能模拟再现跨步电压和接触电压的产生过程，使学员更直观地观察跨步电压和接触电压产生的过程，深入理解影响跨步电压和接触电压的因素，进一步提高用电安全意识。

技术领域

本发明涉及用电安全教育及培训技术领域，尤其涉及一种跨步电压及接触电压模拟实验装置及方法。

背景技术

大地具有导电性，其电阻率远大于金属导体，在通常情况下，地面是等电位的，一般取大地为0电位参考点。

在电力系统中，110kV以上电压等级的变压器中性点一般直接接地，高压电力设备的外壳也要确保可靠接地，在电力系统正常运行方式下，中性点的电流为0，但当三相系统不对称时有大量的电流由中性点注入大地；当系统发生接地故障时也有大电流注入大地。

此外，在电力系统及建筑物雷击防护的措施也主要采用避雷针或避雷线将雷电注引入大地的方式。

当有电流由某一点注入大地时，电流将在大地中扩散，大地表面将失去等电位性，大地表面电位分布的特点为：电流入地点的电位最高，随距入地点距离的增加，电位降低至0。

在雷电流或电力系统故障电流注入大地的瞬间，如果有人体或动物位于距离电流入地点较近的区域活动，则人或动物的两脚之间存在电位差，该电位差称为跨步电压。两脚之间存在跨步电压时将有电流经一条腿流向另一条腿，从而发生触电事故。

同时，当人体位于接地点附近，且手部接触接地引下线或变压器外壳时，在手与脚之间存在电位差，该电位差称为接触电压，在接触电压的作用下，将有电流由手部注入人体，并从脚部流入大地，从而造成触电事故。

因跨步电压或接触电压造成的触电事故是电力系统及雷雨天气常发生的触电事故，对人身体健康及生命安全构成严重威胁。

由于跨步电压或接触电压事故往往发生在大电流入地时刻，该现象在实验室条件下无法再现，只能开展模拟实验。

目前，教学仪器厂家的所开发的跨步电压实验装置，只用几个电阻串联的分压方式来模拟跨步电压，设计过于简单，难以反应跨步电压触电压产生的基本原理，且装置缺乏直观性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种跨步电压及接触电压模拟实验装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种跨步电压及接触电压模拟实验装置，该装置包括：电源模块、跨步电压及接触电压模拟模块、测量模块；其中：

电源模块，包括交流电源、单相调压器；交流电源输出端通过单相调压器与跨步电压及接触电压模拟模块相连，通过调节单相调压器改变注入跨步电压及接触电压模拟模块的电流大小；

跨步电压及接触电压模拟模块，包括电流接地引下线、模拟土壤；交流电源的输出电流经过单相调压器调节后，通过电流接地引下线将电流接入模拟土壤；

测量模块，包括人体模型以及设置在人体模型内的测量系统；人体模型置于模拟土壤上，通过调整人体模型的两脚间距和双手位置，与体内的测量系统配合，实现对跨步电压、接触电压以及流过人体电流的测量。

进一步地，本发明的跨步电压及接触电压模拟模块为箱体结构，还包括：高电位电极、零电位电极、实验装置外壳、实验装置面板；其中：