基于聲波發(fā)生器驅(qū)逐壁虎的端子箱研究

張帥，王新方，鄒嬋，朱倩

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司梅州供電局，廣東 梅州 514000）

0 引言

隨著城市的發(fā)展、范圍的不斷擴(kuò)大，其用電量必然會增加。這就要求電網(wǎng)必須跟著發(fā)展，而電網(wǎng)的發(fā)展一般有兩種方式：一是建立新的變電站；二是增加變電站的出線。

對于建立新變電站要綜合考慮各種因素，其周期長、經(jīng)濟(jì)高，一般不采用該方式。而增加出線間隔是首先考慮的方案，這是因?yàn)樵诮ㄔO(shè)變電站的時候，都會預(yù)留備用的出線間隔。只需將備用間隔的設(shè)備參數(shù)設(shè)置好即可投產(chǎn)運(yùn)行，其周期短、造價低。不論是建立新變電站或增加出線間隔，這兩種方法都會增加變電站的端子箱、機(jī)構(gòu)箱和匯控箱等的數(shù)量，從而給變電站運(yùn)行人員增加清掃端子箱、機(jī)構(gòu)箱和匯控箱的工作量。

變電站運(yùn)行人員清掃端子箱、機(jī)構(gòu)箱和匯控箱作業(yè)的目的，不但是保持箱內(nèi)的整潔，而且是為了防止灰塵的積累造成端子的接觸不良或短路，從而導(dǎo)致設(shè)備的功能實(shí)現(xiàn)不了，如保護(hù)出現(xiàn)誤動或拒動的現(xiàn)象。

運(yùn)行人員在清掃作業(yè)時發(fā)現(xiàn)，端子箱、機(jī)構(gòu)箱和匯控箱內(nèi)主要的污物是壁虎的排泄物；同時會發(fā)現(xiàn)每個箱內(nèi)都有壁虎的活動，這些都會給端子箱、機(jī)構(gòu)箱和匯控箱的運(yùn)行帶來安全隱患。因此，需要一種對箱內(nèi)設(shè)備無影響且維護(hù)工作量少的措施或方法解決這個問題。

1 驅(qū)逐壁虎的方案

目前，驅(qū)逐壁虎等小動物的方法主要有三種[1]：

第一種，使用化學(xué)藥品驅(qū)逐壁虎。在箱內(nèi)及其周圍噴灑或放置化學(xué)藥品，這種方式的效果比較明顯，效果會立竿見影，多則幾天就會見到效果。但是，這種方式同樣存在一些缺點(diǎn)，如噴灑或放置化學(xué)藥品的有效周期短，因?yàn)榛瘜W(xué)藥品易揮發(fā)；其次，當(dāng)遇到雨天時，噴灑在端子箱周圍的化學(xué)藥品會隨著雨水沖洗而流失，從而會失去驅(qū)逐壁虎的效果。因此，此種方法不是最佳方案，不宜采用。

第二種，物理方式驅(qū)逐壁虎。這種方法與化學(xué)方式的原理類似，即使用一些具有驅(qū)逐壁虎效果的花草樹木，將其放入箱體內(nèi)來驅(qū)逐壁虎。但是，其同樣存在會揮發(fā)的特點(diǎn)，當(dāng)這些具有驅(qū)逐壁虎功能的花草樹木，其功能成分隨著時間的推移，所剩的越來越少，就會失去驅(qū)逐壁虎的作用。而且這種方法的驅(qū)逐效果甚微，因此不采用這種方式。

第三種，使用超聲波驅(qū)逐壁虎。聲波發(fā)生器是利用電子器件產(chǎn)生連續(xù)的聲波，作用于壁虎的聽覺系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)，使其產(chǎn)生不適，而逃離現(xiàn)場，即使壁虎不逃離現(xiàn)場，也會慢慢地變得無精打采，食欲不振，抽搐等癥狀，從而會減少壁虎的新陳代謝，甚至死去[2]。這種裝置只要有電能且沒有故障的情況下，就能夠一直工作，連續(xù)不斷的起到驅(qū)逐壁虎的作用。而且，這種裝置的運(yùn)行對端子箱、機(jī)構(gòu)箱和匯控箱本體設(shè)備運(yùn)行無影響。

綜上所述，本文采用第三種方式以驅(qū)逐壁虎。即開發(fā)利用聲波發(fā)生器裝置，并將其安裝于箱內(nèi)，通過其驅(qū)逐壁虎遠(yuǎn)離端子箱、機(jī)構(gòu)箱和匯控箱，從而達(dá)到減少箱內(nèi)壁虎排泄物的數(shù)量，進(jìn)而達(dá)到減少運(yùn)行人員清掃作業(yè)的工作量。

2 驅(qū)逐壁虎的聲波發(fā)生器工作策略

2.1 超聲波發(fā)生器簡介

超聲波發(fā)生器，通常稱為超聲波電箱、超聲波發(fā)生源、超聲波電源。它的作用是把我們的市電(220V或380V，50Hz或60Hz)轉(zhuǎn)換成與超聲波換能器相匹配的高頻交流電信號[3]。

從放大電路形式，可以采用線性放大電路和開關(guān)電源電路，大功率超聲波電源從轉(zhuǎn)換效率方面考慮一般采用開關(guān)電源的電路形式。線性電源也有它特有的應(yīng)用范圍，它的優(yōu)點(diǎn)是可以不嚴(yán)格要求電路匹配，允許工作頻率連續(xù)快速變化[4]。

超聲波發(fā)生器的原理是首先由信號發(fā)生器來產(chǎn)生一個特定頻率的信號，這個信號可以是正弦信號，也可以是脈沖信號，這個特定頻率就是換能器的頻率，一般應(yīng)用在超聲波設(shè)備中的超聲波頻率 為 20kHz、25kHz、28kHz、33kHz、40kHz、60kHz、80kHz，而100kHz及以上現(xiàn)在尚未大量使用[5]。

2.2 聲波發(fā)生器安裝位置選取

由于本文的研究目的是減少端子箱、機(jī)構(gòu)箱和匯控箱中壁虎排泄物，因此，聲波發(fā)生器安裝在箱內(nèi)的效果遠(yuǎn)大于安裝在箱外，但是安裝在箱內(nèi)什么位置，既經(jīng)濟(jì)又可以達(dá)到驅(qū)逐壁虎的效果。對比可以安裝聲波發(fā)生器的位置，選取了兩種比較可取的方案，以下對這兩種方案對比分析，選取最優(yōu)方案。

（1）居中懸空安裝。居中懸空安裝，即在端子箱的上層板中間垂直裝設(shè)一個托板（像吊扇一樣形式），然后將聲波發(fā)生器固定在托板上，并且將聲波發(fā)生面向下，具體安裝形式如圖1所示。

圖1 居中懸空安裝式Fig.1 Centered suspended installation

這種安裝位置的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

優(yōu)點(diǎn)：只需安裝一個聲波發(fā)生器、對箱體改造格局小。

缺點(diǎn)：由于安裝位置處于居中懸空位置，當(dāng)箱體有操作任務(wù)時，就會妨礙工作，操作不便。

（2）箱體空間對角線安裝。箱體空間對角線安裝，即在端子箱的底部板一個角安裝一個，或安裝在上層板與底部安裝位置的對角線上，具體的安裝空間位置如圖2所示。

圖2 箱體空間對角線安裝式Fig.2Box space diagonal installation

這種安裝位置的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

優(yōu)點(diǎn)：由于聲波發(fā)生器安裝在箱體側(cè)邊處，當(dāng)在箱體內(nèi)進(jìn)行工作時，其不會給工作帶來不便。

缺點(diǎn)：在箱內(nèi)安裝聲波發(fā)生器，需要對箱體內(nèi)的格局進(jìn)行改動。

通過對比這兩種安裝位置的優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際工作的便利性，本文采用箱體空間對角線安裝方式。

2.3 聲波發(fā)生器的工作電源

在箱內(nèi)安裝聲波發(fā)生器讓其發(fā)揮作用，首先必須有聲波發(fā)生器工作的電源，因此我們首先要解決的就是如何提供這個電源[6]。

如何提供聲波發(fā)生器的工作電源，要考慮以下三個方面：

（1）不影響箱體本身的正常運(yùn)行；

（2）盡量減小對箱體格局的改動，最好不改動箱體的格局；

（3）成本最小化。

綜合考慮上述三個方面，并結(jié)合箱體的結(jié)構(gòu)，本文采用箱體驅(qū)潮器的工作電源為聲波發(fā)生器提供工作電源，即在箱體驅(qū)潮器工作電源的空氣開關(guān)再并接一組導(dǎo)線，為聲波發(fā)生器提供工作電源，這樣既可以滿足聲波發(fā)生器正常工作，又能夠最小化改動箱體的格局。

3 試驗(yàn)與結(jié)果分析

為了驗(yàn)證本文提出的方案是否具有可行性和實(shí)用性，本文以某500kV變電站220kV區(qū)域的端子箱作為試驗(yàn)對象。為了保證試驗(yàn)條件最大程度的相同性，本次試驗(yàn)采用間隔對比的方法進(jìn)行，即相鄰的端子箱一個安裝聲波發(fā)生器，另一個不安裝聲波發(fā)生器。某500kV變電站220kV出線間隔端子箱排列位置及聲波發(fā)生器安裝情況如下圖所示。

圖3 端子箱安裝聲波發(fā)生器情況Fig.3 The terminal box is install sound generator situation

本文試驗(yàn)的周期時間選擇壁虎活躍的夏季和秋季（即5～10月），在整個試驗(yàn)期間主要統(tǒng)計(jì)箱內(nèi)壁虎及其排泄物的數(shù)量和清掃時間兩項(xiàng)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行對比分析[7-10]。

這里需要對一些試驗(yàn)條件進(jìn)行說明：

其一，由于是聲波發(fā)生器的試驗(yàn)階段，因此暫不對端子箱進(jìn)行改造，即使用的聲波發(fā)生器為鋰電池，不需要外接電源；

其二，由于是使用鋰電池，因此需要定期更換鋰電池；

其三，聲波發(fā)生器的頻率選擇，試驗(yàn)中聲波發(fā)生器使用變頻模式[9-10]（該頻率段適用于大部分小動物，并非專門針對壁虎），本次試驗(yàn)使用的聲波發(fā)生器的頻率段有20～155kHz。以上三條對試驗(yàn)的本質(zhì)不會影響，只會稍微影響驅(qū)逐壁虎的一些數(shù)據(jù)。

經(jīng)過整個試驗(yàn)周期的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，對安裝與未安裝聲波發(fā)生器的箱體內(nèi)壁虎及排泄物的數(shù)量及每次清掃時間進(jìn)行對比，其對比情況分別如圖4、圖5、圖6和表1所示。

圖4 未放置聲波發(fā)生器的箱體內(nèi)部Fig.4 Inside the cabinet where the sound generator is not placed

表1 箱體放置聲波發(fā)生器與未放置的幾類情況對比Table 1 Comparing the cabinet-mounted acoustic generator with the unplaced type

圖5 放置聲波發(fā)生器的箱體，1個月后內(nèi)部狀況Fig.5 After one month,the internal condition of the cabinet in which the sound generator is placed

圖6 放置聲波發(fā)生器的箱體，2個月后內(nèi)部狀況Fig.6 After two month,the internal condition of the cabinet in which the sound generator is placed

通過對比圖4、圖5和圖6，可以看出，放置了聲波發(fā)生器的箱體，在1個月后，箱體內(nèi)的壁虎排泄物已經(jīng)明顯減少，而且有壁虎的尸體；而在2個月后，箱體內(nèi)已經(jīng)無壁虎及其排泄物存在。

通過表1的對比結(jié)果可以看出，放置了聲波發(fā)生器的箱體，在清掃作業(yè)時，不論是開箱碰到壁虎的次數(shù)、清掃時間、周期及箱內(nèi)壁虎排泄物的數(shù)量都大大低于未放置聲波發(fā)生器的箱體。

4 結(jié)論

根據(jù)變電站日常清掃端子箱、機(jī)構(gòu)箱和控制箱作業(yè)中，清掃物主要是壁虎排泄物的現(xiàn)象，結(jié)合聲波發(fā)生器的功能作用，本文提出在端子箱中安裝聲波發(fā)生器來驅(qū)逐壁虎。通過試驗(yàn)驗(yàn)證，該方案具有減少箱體中壁虎排泄物、減少清掃作業(yè)工作量及減少作業(yè)時間等優(yōu)點(diǎn)，是一種低成本、作用效果良好的驅(qū)逐壁虎的方案，具有良好的應(yīng)用前景。

但該方案后續(xù)仍有需改善的部分，其一，需要確定聲波發(fā)生器的頻率專門用來驅(qū)逐壁虎，使其作用效果更好；其二，后續(xù)階段應(yīng)對箱體進(jìn)行改造，即聲波發(fā)生器不再使用鋰電池，而使用箱體驅(qū)潮器運(yùn)行的電源，從而避免了因更換鋰電池影響驅(qū)逐壁虎的效果。