戶外坐地配電設(shè)備涉水漏電警報(bào)器的研發(fā)

摘要：基于目前使用的戶外配電設(shè)備傳統(tǒng)安健環(huán)警示效果弱的問(wèn)題，提出研制一種新型的戶外坐地配電設(shè)備涉水漏電警報(bào)器，對(duì)該涉水漏電警報(bào)器的整體結(jié)構(gòu)、主要功能及其主要電路模塊進(jìn)行了詳細(xì)分析，實(shí)踐證明，其具有較大的市場(chǎng)推廣前景。

關(guān)鍵詞：戶外坐地配電設(shè)備;涉水漏電;安健環(huán);警示

0? ? 引言

2018年由于暴雨天氣，廣東省內(nèi)多地發(fā)生了多起由于配電設(shè)備涉水漏電而引發(fā)觸電的事故。這多起配電設(shè)備涉水漏電事故反映了同樣一個(gè)問(wèn)題：提示人民群眾與配電設(shè)備保持安全距離只能依靠一成不變的靜態(tài)安健環(huán)，而在暴雨或者其他惡劣天氣下有可能危及人身安全時(shí)，僅僅依靠安健環(huán)的提示作用不大，配電設(shè)備缺乏危險(xiǎn)提示的聲光警告等有效制止群眾靠近帶電配電設(shè)備的裝置或者措施。同時(shí)，目前戶外箱變、開(kāi)關(guān)箱、分接箱及其他戶外坐地配電設(shè)備存在離地距離不足、不防水、易漏電等缺點(diǎn)，導(dǎo)致雨天時(shí)設(shè)備涉水容易發(fā)生漏電而存在嚴(yán)重的安全隱患。

1? ? 項(xiàng)目背景

目前電網(wǎng)使用的戶外坐地配電配變雖然均設(shè)計(jì)有一定高度的地基，并且配電設(shè)備內(nèi)部的帶電部位離地也有一定的距離，但是其設(shè)計(jì)整體并不具備完整的密封性，在雨天仍存在滲水的可能性。若是在多雨或者暴雨的惡劣天氣下，戶外坐地配電設(shè)備涉水深度無(wú)法估計(jì)，更是會(huì)出現(xiàn)因涉水導(dǎo)致漏電的可能，存在嚴(yán)重的觸電風(fēng)險(xiǎn)。而目前使用的警示安健環(huán)無(wú)法滿足設(shè)備危險(xiǎn)狀態(tài)下的安全警示要求，因此，需要設(shè)計(jì)一種戶外坐地配電設(shè)備涉水漏電警報(bào)裝置以提升設(shè)備危險(xiǎn)狀態(tài)的警示效果。

本文提出研制一種戶外坐地配電設(shè)備涉水漏電警報(bào)器（以下簡(jiǎn)稱“漏電警報(bào)器”），其可以實(shí)時(shí)反映配電設(shè)備的涉水高度和金屬外殼漏電程度，同時(shí)可根據(jù)漏電電壓等級(jí)切換警告信號(hào)燈與語(yǔ)音提示。如10 kV設(shè)備落地在戶外的安全距離為8 m時(shí)提醒不要靠近并調(diào)整警告燈的閃爍速度，有效解決了戶外箱變等戶外坐地配電設(shè)備存在的安健環(huán)警示作用弱的問(wèn)題，通過(guò)警示聲光的手段對(duì)經(jīng)過(guò)的群眾做出了明確的提醒警告，有效降低了群眾雨天誤入帶電區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)。

2? ? 項(xiàng)目技術(shù)方案及實(shí)施

2.1? ? 項(xiàng)目技術(shù)方案

漏電警報(bào)器涉及單片機(jī)原理、太陽(yáng)能發(fā)電原理、儲(chǔ)能原理、電路原理、聲光控制原理、導(dǎo)電原理。其主要是利用傳感器采集分布在設(shè)備四周的觸電間絕緣電阻及箱體漏電電壓等數(shù)據(jù)，以獲取配電設(shè)備的涉水高度和金屬外殼漏電程度，再通過(guò)單片機(jī)處理數(shù)據(jù)，控制聲光警報(bào)器的輸出，有效解決戶外坐地配電設(shè)備存在的安健環(huán)警示作用弱等問(wèn)題，提升危險(xiǎn)的警示效果。

2.2? ? 項(xiàng)目具體實(shí)施

該漏電警報(bào)器整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要由7個(gè)核心部件組成，具體包括：

（1）水位報(bào)警指示燈：當(dāng)裝置監(jiān)控到戶外坐地配電箱的涉水水位超過(guò)警戒高度（距離地面50 cm左右）時(shí)，該燈將閃爍并發(fā)出響聲，達(dá)到聲光提示的效果。

（2）電源提示燈：提示裝置已經(jīng)通電。

（3）電壓報(bào)警燈：當(dāng)裝置監(jiān)控到戶外坐地配電箱的箱體漏電電壓超過(guò)警戒值時(shí)（36 V）時(shí)，該燈將閃爍并發(fā)出響聲，達(dá)到聲光提示的效果。

（4）數(shù)顯界面：顯示電壓和水位的監(jiān)控信息。

（5）通電按鈕：控制裝置是否通電。

（6）復(fù)位按鈕：主要用于復(fù)位裝置的報(bào)警狀態(tài)。

（7）監(jiān)控接口：包括電壓監(jiān)控接口和液位監(jiān)控接口，主要用于采集電壓和水位信號(hào)。

此外，該漏電警報(bào)器還配有太陽(yáng)能電池和太陽(yáng)能電池板，解決戶外供電問(wèn)題。其主要電路模塊如圖2所示，各模塊的主要作用表現(xiàn)為：

（1）太陽(yáng)能充放電系統(tǒng)：采用40 Ah大容量太陽(yáng)能電池，在充滿電的情況下裝置能連續(xù)運(yùn)行2～3天。太陽(yáng)能采用5柵線板，充電功率達(dá)100 W，能在6～7 h內(nèi)充滿太陽(yáng)能電池。

（2）液位開(kāi)關(guān)：采用304不銹鋼材質(zhì)，具有耐腐蝕、耐高壓的特點(diǎn)，主要用于反饋水位信息。

（3）電壓傳感器：主要用于采集交流電電壓，并把高壓交流電轉(zhuǎn)化為低壓直流電。

（4）主控板：采集電壓信息和水位信息，并根據(jù)這些信息作出反饋。

（5）文本顯示器：由主控板控制，顯示當(dāng)前水位和電壓監(jiān)控情況。

3? ? 項(xiàng)目應(yīng)用及效果分析

基于對(duì)電壓和水位數(shù)據(jù)的收集和處理結(jié)果，警報(bào)器可實(shí)現(xiàn)安全警示提級(jí)和語(yǔ)言提醒功能，同時(shí)考慮了裝置的外部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇等因素，本項(xiàng)目研制出的漏電警報(bào)器具備以下優(yōu)點(diǎn)：（1）該裝置采用不銹鋼材質(zhì)的液位開(kāi)關(guān)，能有效準(zhǔn)確地采集液位數(shù)據(jù);（2）該裝置通過(guò)高精度的電壓傳感器采集漏電電壓數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)裝置箱體電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)控;（3）外殼的兩側(cè)和下部設(shè)有透氣孔，同時(shí)在透氣孔上設(shè)有接線出口;（4）采用太陽(yáng)能供電，解決裝置取電困難的問(wèn)題;（5）裝置與外部傳感器均采用航空插工藝進(jìn)行連接，便于安裝使用。

該漏電警報(bào)器能夠滿足各種類型的坐地配電設(shè)備，可以實(shí)時(shí)反映配電設(shè)備的涉水高度和金屬外殼漏電程度，同時(shí)可根據(jù)漏電電壓等級(jí)切換警告信號(hào)燈與語(yǔ)音提示，優(yōu)化安健環(huán)的警示效果，有效降低了群眾雨天誤入帶電區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)，且該裝置安裝簡(jiǎn)單，聲光警示效果好，具有較好的實(shí)用推廣性。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)實(shí)踐證明，本文研制的戶外坐地配電涉水漏電警報(bào)器能有效解決傳統(tǒng)安健環(huán)在惡劣天氣中警示效果弱的問(wèn)題，有效提升危險(xiǎn)工況下的警示作用，適用于所有的戶外坐地配電設(shè)備，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

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收稿日期：2019-10-18

作者簡(jiǎn)介：蘇海林（1992—），男，廣東江門人，助理工程師，研究方向：配網(wǎng)保護(hù)與控制、安全風(fēng)險(xiǎn)管控。