變電站開(kāi)關(guān)柜小動(dòng)物自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置設(shè)計(jì)

王瑞芳

呼和浩特供電局 呼和浩特 010050

變電站開(kāi)關(guān)柜小動(dòng)物自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置設(shè)計(jì)

王瑞芳

呼和浩特供電局 呼和浩特 010050

本文通過(guò)闡述小動(dòng)物對(duì)變電站開(kāi)關(guān)柜的危害，旨在設(shè)計(jì)一種能夠主動(dòng)監(jiān)測(cè)并及時(shí)提示值班人員發(fā)現(xiàn)隱患的報(bào)警裝置。在合理分析與設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，依托電子技術(shù)，制作了小動(dòng)物自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，提升了變電站安全運(yùn)行水平，增強(qiáng)了電網(wǎng)供電的持續(xù)可靠性。

變電站開(kāi)關(guān)柜；小動(dòng)物；監(jiān)測(cè)報(bào)警

0 引言

電能作為當(dāng)下必不可少的能源之一，對(duì)社會(huì)的發(fā)展和人民的生活起到了巨大的推動(dòng)和支撐作用，為了能夠?qū)㈦娔苌a(chǎn)并輸送出去，建立了包含發(fā)電、輸電、變電和配電在內(nèi)的電力系統(tǒng)，而變電作為其中一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和電能的分配利用起到了至關(guān)重要的作用。所以，變電站的安全運(yùn)行，特別是開(kāi)關(guān)柜免遭小動(dòng)物侵害，是一項(xiàng)重要而艱巨的課題。

本文以變電站內(nèi)常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)柜為研究對(duì)象，重點(diǎn)分析了小動(dòng)物對(duì)開(kāi)關(guān)柜的危害，同時(shí)根據(jù)小動(dòng)物的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)制作了開(kāi)關(guān)柜小動(dòng)物自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，旨在快速發(fā)現(xiàn)有小動(dòng)物進(jìn)入的開(kāi)關(guān)柜，提示值班人員盡快處理，及時(shí)排除隱患。

1 小動(dòng)物對(duì)變電站的危害

變電站的小動(dòng)物一般以老鼠最為常見(jiàn)，老鼠進(jìn)入電纜溝，會(huì)破壞電纜絕緣，造成短路。老鼠進(jìn)入開(kāi)關(guān)柜，可能會(huì)造成直流系統(tǒng)正極接地，保護(hù)誤動(dòng)，或者負(fù)極接地，保護(hù)拒動(dòng)；或者造成安全距離不足、斷路器跳閘，設(shè)備停運(yùn)，嚴(yán)重的甚至?xí)l(fā)生設(shè)備爆炸，嚴(yán)重危害人身和電網(wǎng)安全。所以，小動(dòng)物是造成變電站設(shè)備跳閘或故障的重大危險(xiǎn)源之一[1]。

2012年1月20日19時(shí)25分，總降10kV開(kāi)關(guān)柜內(nèi)一聲巨響，總降10kV開(kāi)關(guān)柜001、110kV斷路器101先后跳閘，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)柜冒煙并伴有明火，所幸值班人員及時(shí)撲滅。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析，最終確認(rèn)此次事故的直接原因是開(kāi)關(guān)柜柜腳孔洞未封堵，老鼠進(jìn)入總降10kV開(kāi)關(guān)柜手車室，導(dǎo)致了相間短路。此時(shí)距離設(shè)備正常投運(yùn)才過(guò)去9天。2001年8月9日凌晨1時(shí)05分，靈正渠電站主開(kāi)關(guān)柜突然一聲巨響，主開(kāi)關(guān)柜跳閘，同時(shí)伴有耀眼的弧光和滾滾濃煙。值班人員積極采取措施，及時(shí)撲滅火情。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查，在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)發(fā)現(xiàn)一只燒焦的老鼠尸體，最終確認(rèn)該事故是由于電纜溝和穿線孔密封不嚴(yán)，老鼠進(jìn)入開(kāi)關(guān)柜，老鼠在互感器或鋁排上爬過(guò)時(shí)引起了高壓弧光短路。此次事故共造成經(jīng)濟(jì)損失9.3萬(wàn)元。

可以看出：小動(dòng)物造成的短路及跳閘事故會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重威脅人身、電網(wǎng)和設(shè)備安全。

2 小動(dòng)物自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置設(shè)計(jì)

在充分研究了變電站現(xiàn)有開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)及小動(dòng)物自身活躍性之后，將裝置特性總結(jié)為以下三點(diǎn)：其一，安全可靠，不會(huì)影響開(kāi)關(guān)柜正常工作；其二，功能穩(wěn)定，能夠準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)并正確報(bào)警；其三，結(jié)構(gòu)小巧，使用靈活方便。針對(duì)以上三個(gè)特性，分別從供電方式、監(jiān)測(cè)方法、兩個(gè)方面進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。

供電方式可以分為交流供電和直流供電兩種，由于交流供電需要設(shè)計(jì)線路，不利于安裝使用，所以此次設(shè)計(jì)采用直流蓄電池供電，不僅免去了供電線路的安裝與敷設(shè)，而且其體積較小，供電性能穩(wěn)定，易于安裝使用。監(jiān)測(cè)方法的選擇是本次設(shè)計(jì)的核心，常用的監(jiān)測(cè)方法有碰觸監(jiān)測(cè)法和紅外監(jiān)測(cè)法兩種，考慮到兩種方法在監(jiān)測(cè)范圍、使用壽命等方面的綜合表現(xiàn)以及小動(dòng)物自身的活躍性，顯然紅外監(jiān)測(cè)法更為合適。

紅外監(jiān)測(cè)[2]芯片需要3.3V電壓，蓄電池本身無(wú)法提供，需要設(shè)計(jì)電源電路。本設(shè)計(jì)采用4節(jié)蓄電池串聯(lián)獲得6V電壓通過(guò)AMS1117-3.3正向低壓降穩(wěn)壓芯片轉(zhuǎn)換為3.3V輸出，供給紅外監(jiān)測(cè)芯片工作。

紅外監(jiān)測(cè)電路是本設(shè)計(jì)的核心部分，采用熱釋電紅外傳感器RE200B芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)小動(dòng)物紅外的探測(cè)，將探測(cè)到的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路作進(jìn)一步處理后傳送給BISS0001芯片處理，輸出一個(gè)高電平，正確傳送到喇叭，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

3 小動(dòng)物自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置制作

通過(guò)分析變電站實(shí)際環(huán)境與小動(dòng)物自身的特點(diǎn)之后，設(shè)計(jì)了開(kāi)關(guān)柜小動(dòng)物自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警電路，包括電源電路和紅外監(jiān)測(cè)報(bào)警電路[3]兩部分，按照電路圖采購(gòu)元器件，進(jìn)行電路板布置與元器件的焊接，將所有元器件進(jìn)行合理布局，以實(shí)現(xiàn)功能最大化。

此外，還需要對(duì)裝置外殼進(jìn)行設(shè)計(jì)，正面采用圓弧形設(shè)計(jì)，擴(kuò)大紅外監(jiān)測(cè)范圍，便于接收紅外信號(hào)，背面采用分兩部分，上半部分放置電路板，下半部分安裝電池。后蓋為平面型設(shè)計(jì)，配合轉(zhuǎn)動(dòng)掛鉤，使得裝置可上下左右轉(zhuǎn)動(dòng)，便于自選監(jiān)測(cè)區(qū)，靈活方便，易于安裝。整個(gè)裝置的尺寸較小，長(zhǎng)為5厘米，寬為3.5厘米，高為9厘米。最后進(jìn)行組合封裝調(diào)試，開(kāi)關(guān)柜小動(dòng)物自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置電路板如圖1所示。

經(jīng)過(guò)實(shí)際檢測(cè)，本裝置能夠很好的實(shí)現(xiàn)小動(dòng)物自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警功能，徹底改變了傳統(tǒng)被動(dòng)捕獲小動(dòng)物的方式，能夠在小動(dòng)物出現(xiàn)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)并正確發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使得值班人員在對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行巡視時(shí)，迅速發(fā)現(xiàn)有小動(dòng)物進(jìn)入的開(kāi)關(guān)柜，及時(shí)清除隱患，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1 開(kāi)關(guān)柜小動(dòng)物自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置電路板

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)分析現(xiàn)有開(kāi)關(guān)柜的結(jié)構(gòu)及小動(dòng)物自身的活動(dòng)特點(diǎn)，基于電子技術(shù)的支持，通過(guò)合理設(shè)計(jì)，嚴(yán)謹(jǐn)制作，最終實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)柜小動(dòng)物自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置的研制，對(duì)變電站開(kāi)關(guān)柜的安全穩(wěn)定運(yùn)行起到了巨大的推動(dòng)作用，實(shí)現(xiàn)了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]楊體.小動(dòng)物對(duì)變電站的危害原因及預(yù)防[J].中國(guó)電力報(bào)，2000(1391).

[2]江濤，楊小林，謝小榮.電力設(shè)備的紅外語(yǔ)音報(bào)警監(jiān)測(cè)裝置的研究[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2007(01).

[3]孫華.紅外防盜無(wú)線報(bào)警系統(tǒng)[J].機(jī)電工程技術(shù)，2016(Z2).

TM643

A

王瑞芳（1990-），女，漢族，內(nèi)蒙古呼和浩特人，碩士研究生，呼和浩特供電局，研究方向?yàn)殡姎饪刂圃O(shè)計(jì)。