戶外坐地配電設備涉水漏電警報器的研發(fā)

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

關鍵詞：戶外坐地配電設備;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備涉水漏電而引發(fā)觸電的事故。這多起配電設備涉水漏電事故反映了同樣一個問題：提示人民群眾與配電設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，僅僅依靠安健環(huán)的提示作用不大，配電設備缺乏危險提示的聲光警告等有效制止群眾靠近帶電配電設備的裝置或者措施。同時，目前戶外箱變、開關箱、分接箱及其他戶外坐地配電設備存在離地距離不足、不防水、易漏電等缺點，導致雨天時設備涉水容易發(fā)生漏電而存在嚴重的安全隱患。

1? ? 項目背景

目前電網(wǎng)使用的戶外坐地配電配變雖然均設計有一定高度的地基，并且配電設備內(nèi)部的帶電部位離地也有一定的距離，但是其設計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，戶外坐地配電設備涉水深度無法估計，更是會出現(xiàn)因涉水導致漏電的可能，存在嚴重的觸電風險。而目前使用的警示安健環(huán)無法滿足設備危險狀態(tài)下的安全警示要求，因此，需要設計一種戶外坐地配電設備涉水漏電警報裝置以提升設備危險狀態(tài)的警示效果。

本文提出研制一種戶外坐地配電設備涉水漏電警報器（以下簡稱“漏電警報器”），其可以實時反映配電設備的涉水高度和金屬外殼漏電程度，同時可根據(jù)漏電電壓等級切換警告信號燈與語音提示。如10 kV設備落地在戶外的安全距離為8 m時提醒不要靠近并調(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備存在的安健環(huán)警示作用弱的問題，通過警示聲光的手段對經(jīng)過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)域的風險。

2? ? 項目技術方案及實施

2.1? ? 項目技術方案

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

2.2? ? 項目具體實施

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

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

（2）電源提示燈：提示裝置已經(jīng)通電。

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

（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）復位按鈕：主要用于復位裝置的報警狀態(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。

此外，該漏電警報器還配有太陽能電池和太陽能電池板，解決戶外供電問題。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）太陽能充放電系統(tǒng)：采用40 Ah大容量太陽能電池，在充滿電的情況下裝置能連續(xù)運行2～3天。太陽能采用5柵線板，充電功率達100 W，能在6～7 h內(nèi)充滿太陽能電池。

（2）液位開關：采用304不銹鋼材質(zhì)，具有耐腐蝕、耐高壓的特點，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，顯示當前水位和電壓監(jiān)控情況。

3? ? 項目應用及效果分析

基于對電壓和水位數(shù)據(jù)的收集和處理結(jié)果，警報器可實現(xiàn)安全警示提級和語言提醒功能，同時考慮了裝置的外部結(jié)構(gòu)設計和材料選擇等因素，本項目研制出的漏電警報器具備以下優(yōu)點：（1）該裝置采用不銹鋼材質(zhì)的液位開關，能有效準確地采集液位數(shù)據(jù);（2）該裝置通過高精度的電壓傳感器采集漏電電壓數(shù)據(jù)，實現(xiàn)裝置箱體電壓的實時監(jiān)控;（3）外殼的兩側(cè)和下部設有透氣孔，同時在透氣孔上設有接線出口;（4）采用太陽能供電，解決裝置取電困難的問題;（5）裝置與外部傳感器均采用航空插工藝進行連接，便于安裝使用。

該漏電警報器能夠滿足各種類型的坐地配電設備，可以實時反映配電設備的涉水高度和金屬外殼漏電程度，同時可根據(jù)漏電電壓等級切換警告信號燈與語音提示，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)域的風險，且該裝置安裝簡單，聲光警示效果好，具有較好的實用推廣性。

4? ? 結(jié)語

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

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收稿日期：2019-10-18

作者簡介：蘇海林（1992—），男，廣東江門人，助理工程師，研究方向：配網(wǎng)保護與控制、安全風險管控。