高低壓變電柜異常環(huán)境監(jiān)控設(shè)備設(shè)計(jì)分析

劉耀

[]高低壓變電柜就是在所有供電系統(tǒng)中的一項(xiàng)供電設(shè)備，其主要的功能就是做到電能分配、控制劑量以及連接線纜。在高低壓變電柜內(nèi)部的電壓互感器、電流互感器和各類變壓器之間，可能會因?yàn)殚L時(shí)間的負(fù)荷或者是因?yàn)樵O(shè)備自身而出現(xiàn)短路故障的情況，使整個(gè)電器設(shè)備都出現(xiàn)問題。還有可能會使整個(gè)電器設(shè)備出現(xiàn)老化、發(fā)熱的情況而引起火災(zāi)。如果是比較嚴(yán)重的情況，還可能會是電氣設(shè)備中的電壓器、避雷針、電容器等零件發(fā)生爆炸。而高低壓變電柜異常環(huán)境監(jiān)控設(shè)備設(shè)計(jì)能夠有效的對電壓環(huán)境內(nèi)部的溫度、電流量、煙霧等進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測。如果出現(xiàn)高溫或者是煙霧異常的情況下，會及時(shí)的啟動消防裝置，有效的避免火災(zāi)的發(fā)生。因此，在電氣設(shè)備中設(shè)計(jì)高低壓變電柜異常環(huán)境監(jiān)控設(shè)備，能夠有效的防止異常情況的發(fā)生，確保高低壓變電柜的日常運(yùn)行。本文首先對高低壓變電柜異常環(huán)境監(jiān)控設(shè)備的重要性進(jìn)行分析，并提出了高低壓變電柜封閉空間內(nèi)監(jiān)控設(shè)備的研究現(xiàn)狀，以及相關(guān)的設(shè)計(jì)原理，為高低壓變電會異常環(huán)境監(jiān)控設(shè)備的設(shè)計(jì)提供參考。

[]高低壓變電柜;異常環(huán)境監(jiān)控;設(shè)計(jì)分析

隨著我國社會市場經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)得到了迅速的提升。而隨著人們生活水平的不斷提高，對于電能源的需求也在不斷的增長，這在一定程度上使供電設(shè)備以及高低壓變電柜的使用數(shù)量不斷增加。由于很多地區(qū)的工作環(huán)境比較惡劣，高低壓變電柜會經(jīng)常發(fā)生火災(zāi)的情況，因此要在高低壓變電柜的內(nèi)部封閉空間內(nèi)安裝一個(gè)可以檢測異常環(huán)境的設(shè)備，并能夠?qū)Ψ忾]環(huán)境內(nèi)的情況做出及時(shí)的應(yīng)對。而在現(xiàn)階段并沒有相關(guān)完善的產(chǎn)品出現(xiàn)，因此做好高低壓變電柜封閉異常環(huán)境監(jiān)控設(shè)備的設(shè)計(jì)分析，對整體經(jīng)濟(jì)效益以及人身安全都有著非常重要的意義。

一、高低壓變電柜異常環(huán)境監(jiān)控設(shè)備研究意義

為了能夠有效地防止高低壓變電柜內(nèi)部封閉空間內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的情況，需要設(shè)計(jì)一種能夠監(jiān)測高低壓變電柜內(nèi)部空間的異常環(huán)境監(jiān)控設(shè)備，還能夠在遇到問題時(shí)做出及時(shí)的應(yīng)對政策，降低火災(zāi)的發(fā)生頻率，減少危害。而異常環(huán)境監(jiān)控設(shè)備的主要目標(biāo)就是能夠在復(fù)雜的環(huán)境內(nèi)對環(huán)境的溫度等各項(xiàng)因素進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)封閉環(huán)境內(nèi)的溫度超過相應(yīng)的溫度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就會啟動報(bào)警裝置，在啟動裝置的同時(shí)還能夠?qū)?nèi)部進(jìn)行聯(lián)動滅火。由于我國在設(shè)計(jì)高低壓變電柜的內(nèi)部零件時(shí)都使用的是膠質(zhì)的電纜電線，在出現(xiàn)明火的情況下會產(chǎn)生大量的濃霧濃煙，因此可以有效的利用煙霧報(bào)警器或者煙霧傳感器，輔助異常環(huán)境監(jiān)控設(shè)備對內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，簡單說就是當(dāng)異常環(huán)境監(jiān)控設(shè)備檢測到高低壓變電柜內(nèi)部出現(xiàn)煙霧時(shí)，也會啟動滅火裝置來對內(nèi)部進(jìn)行滅火，有效的控制火勢的蔓延速度，減少經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失，降低危害范圍。

二、高低壓變電柜異常環(huán)境監(jiān)控設(shè)備研究現(xiàn)狀

很多人員在運(yùn)行高低壓變電柜時(shí)，經(jīng)常會忽略高低壓變電柜的內(nèi)部工作環(huán)境，而在現(xiàn)實(shí)生活中，并沒有一款完善的高低壓變電柜異常境境監(jiān)控設(shè)備。通過對相關(guān)資料進(jìn)行查看，發(fā)現(xiàn)與高低壓變電柜內(nèi)部環(huán)境有關(guān)的主要內(nèi)容包括，如何能夠準(zhǔn)確的測量溫度的參數(shù)、煙霧濃度的參數(shù)等，并通過所測量出來的參數(shù)制定出相應(yīng)的控制計(jì)劃?，F(xiàn)階段用于對于測量煙霧濃度的主要采用的是煙霧報(bào)警器或者是煙霧傳感器進(jìn)行直接的測量，具有一定精確度的煙霧傳感器更加適用于在高低壓變電柜內(nèi)部復(fù)雜情況背景下進(jìn)行煙霧測量。而現(xiàn)階段用于溫度測量的主要方式有兩種，一種是接觸式測量，一種是非接觸式測量。下面對非接觸式中的TP100傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析。

三、設(shè)計(jì)方案與原理

1、電源設(shè)計(jì)原理

電源設(shè)計(jì)作為整個(gè)監(jiān)控設(shè)備中的一項(xiàng)重要部分，對整個(gè)監(jiān)控設(shè)備日常運(yùn)行來看，穩(wěn)定的電源以及科學(xué)的管理能夠直接影響到監(jiān)控設(shè)備的順利運(yùn)行。因此，必須要確保電源設(shè)計(jì)的合理性，而在電路使用過程中經(jīng)常會使用到的電壓數(shù)據(jù)包括CPU數(shù)字電路電壓、滅火器電壓、HTC15芯片工作電壓、外部器件工作電壓，其中分別使用的是1.8V、24V和5V。

2、儀表放大電路原理

儀表放大電路就是一種能夠差分輸入，還能夠進(jìn)行相對參考端單端輸出的閉環(huán)電路。儀表放大電路的整體結(jié)構(gòu)具有著低線性誤差、高共膜抑制比、低噪音、高輸入阻抗、失調(diào)漂移增益、設(shè)計(jì)靈活、使用方面等一系列特點(diǎn)，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、對信號進(jìn)行調(diào)節(jié)、對傳感器進(jìn)行增大、對醫(yī)療儀器的音響進(jìn)行調(diào)節(jié)等方面都有著非常大的優(yōu)勢。首先，儀表放大電路中的高共模抑制比中CMRR的典型值為70～100db以上，同時(shí)儀表放大電路還具有較高的輸入阻抗，使儀表放大其中的銅像或者反向的輸入端阻抗都能夠相互平衡。其次，儀表放大電路具有低線性誤差的特點(diǎn)，能夠通過輸入失調(diào)和比例的誤差對外部的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，但是線性的誤差是零件的缺點(diǎn)，不能夠消除外部的誤差，一個(gè)具有高質(zhì)量的儀表放大設(shè)備電型的線性誤差在0.01%，有的甚至低于0.01%。最后，儀表放大電路具有低失調(diào)電壓或者是失調(diào)電壓漂移的特點(diǎn)，其中失調(diào)漂移主要是由輸入或者是輸出兩個(gè)部分組成，其中輸入與輸出的失調(diào)電壓的典型值分別是100V和2mv，除此之外，儀表放大電路還具有充裕帶寬的特點(diǎn)，儀表放大器能夠?yàn)樘囟ǖ膽?yīng)用提供良好的帶寬，其中小信號帶寬在500赫茲到4m赫茲之間。

3、三極管開關(guān)控制原理

在電壓器的設(shè)備中所使用到的三極管的種類有很多，其中不同種類不同型號有著不同的用途?，F(xiàn)階段，在市場中經(jīng)常見的三極管大多數(shù)是由塑料封裝或者是由金屬封裝的，比較常見的三極管為NPN型三極管或者是PNP型三極管，同時(shí)還包括了2SC945、2SA733、2SC1815、2SA1015、2N5401、2N551、S8550和8050等型號，選用時(shí)應(yīng)根據(jù)應(yīng)用電路的具體要求而定。后級功率放大電路中使用的互補(bǔ)推挽對管，應(yīng)選用大電流、大功率、低噪音晶體管，其耗散功率為100～200V。除此之外，三極管在工作過程中經(jīng)常會有三種不同的模式，分別是線性放大模式，截止模式和飽和模式，當(dāng)三極管作為變壓器的控制開關(guān)時(shí)，其導(dǎo)通的工作狀態(tài)必須是在飽和模式的情況下，而斷開始應(yīng)該是在截止模式情況下。通過對三極管基極的控制，來控制三極管的導(dǎo)通模式與截止模式，并時(shí)期能夠達(dá)到及時(shí)開啟滅火器或關(guān)閉滅火器的目的。

4、設(shè)計(jì)方案

在對異常環(huán)境監(jiān)控設(shè)備的相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主控芯片采用的是htc15f2k60sv處理器，控制滅火器的開關(guān)主要使用的是三級管中的8050類型，為電路提供24v電壓主要使用的是穩(wěn)壓直流電源，在這項(xiàng)異常環(huán)境監(jiān)控設(shè)備的相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，會設(shè)置兩路溫度傳感器來進(jìn)行溫度的檢查，一路煙霧傳感器來對內(nèi)部環(huán)境的煙霧進(jìn)行檢查，另一路則是對剩余的電流量進(jìn)行檢查。在兩條溫度傳感器的電路中，最開始進(jìn)行檢測時(shí)，檢測的電壓比較小，單片機(jī)沒有辦法直接的對電壓的數(shù)值大小進(jìn)行檢查，因此必須要通過儀表放大電路，將電壓的整體設(shè)計(jì)范圍進(jìn)行擴(kuò)大，使其能夠檢測到電壓的實(shí)際數(shù)值。而在煙霧傳感器中所設(shè)置的開關(guān)當(dāng)有煙霧報(bào)警時(shí)，就會導(dǎo)通光耦開關(guān)，在光耦接收器的兩端進(jìn)行斷開閉合檢查。

綜上所述，在高低壓變電柜的日常運(yùn)行過程中，對于高低壓配電柜內(nèi)部封閉環(huán)境的檢測工作是非常重要的，然而現(xiàn)階段并沒有影響完整的檢測系統(tǒng)能夠有效的確保高低壓變電柜內(nèi)部環(huán)境的日常運(yùn)行，因此必須要提高對相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重視程度，同時(shí)還要從溫度以及煙霧兩方面進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出最具有針對性的異常環(huán)境檢測系統(tǒng)，在上述設(shè)計(jì)中，主要是解決的在封閉環(huán)境下出現(xiàn)火災(zāi)問題的情況，能夠有效的降低火災(zāi)的發(fā)生頻率，減少對經(jīng)濟(jì)以及財(cái)產(chǎn)的損失，為高低壓變電詭異成環(huán)境監(jiān)控設(shè)備的設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]孫曉磊.高低壓變電柜異常環(huán)境監(jiān)控設(shè)備設(shè)計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2021（006）：45-47.