水浸漏電報警裝置的研究

王 超，吳春芳

（廣東電網有限責任公司江門開平供電局，廣東 江門 529300）

廣大輸電網、農配網一線員工在開展線路故障巡視途中，可能經過漏電區域，有發生漏電導致的跨步電壓觸電的可能。因此需要研究發明一種簡單易用的跨步電壓和漏電電壓的感應報警器，方便一線員工涉水巡線使用。當員工途經有跨步電壓、水浸漏電區域時，該裝置可以發出聲光報警，消除跨步電壓和水浸設備漏電傷人的風險，全面提升一線員工故障巡視作業安全水平。

1 水浸觸電的基本原因和原理分析

1.1 水浸環境跨步電壓與漏電電壓產生的原因

當遇到輸配電線路斷線落地或者設備內部線路漏電產生故障電流，會使地面的表面形成電位分布。會產生跨步電壓；若有人站在靠近故障電氣設備外殼的位置，觸碰故障設備外殼與腳之間的電壓差就是漏電電壓，水浸區域的設備電阻降低，分布范圍更大，危險性更大。

1.2 水浸漏電觸電事故的特點

一是觸電人員與漏電設備之間有距離，無直接觸碰，未能提前制定針對性防范措施。二是事故環境潮濕，涉水環境觸電后也不易擺脫電流，引起觸電事故。三是施救人員直接下水施救觸電傷害風險性較大，有造成群死群傷事故的可能。

1.3 剩余電流動作保護器應用和失靈原因分析

在實際使用過程中常有剩余電流保護失靈情況，漏跳、誤跳，導致漏電觸電事故失去保護，主要有以下原因：

低壓剩余電流動作保護的設定值固定，沒有跟隨負荷發展等實際情況動作調整，設定值不符合實際；一線人員的技術水平參差不齊，對如何設定剩余電流，日常如何維護不清楚，特別是用戶單位的剩余電流動作保護裝置更是裝上就不管了，日常運維缺失；低壓設備日曬雨淋，運行環境復雜，剩余電流動作保護裝置失靈情況偶有發生；設置不合理，經常誤跳，運維人員退出剩余電流保護，造成保護失效。

2 本課題項目技術方案和實施

本裝置采用有線檢測與無線感應相結合的報警方式，通過魔術貼方便穿脫使用的方式將整個裝置安裝在絕緣鞋和工作服的外側，通過等電位連接的方法，不影響絕緣鞋、工作服的保護效果。漏電感應電路和信號回路之間通過高精度電壓互感器進行分隔，防止高低壓之間互相串入，通過近電感應原理對臨近水浸漏電設備預警，通過兩腿電壓差對跨步電壓區域預警。

跨步電壓檢測模塊主要由單片機、聲光報警模塊、采樣電壓調制模塊、鋰電模塊等組成，電路原理圖如圖1所示。

圖1 電路原理圖

2.1 單片機

單片機采用國產高性能單片機ESP32 模組，該模組具備32 位雙核MCU，主頻達240 MHz，具備3×UART、4×SPI、2×I2C 及12 位高精度ADC 模塊，同時模組集成Wi-Fi 模塊+藍牙模塊，方便后續功能升級更新。

單片機主要通過ADC模塊，對運放電路調制后的模擬量信號進行采集，最高分辨率可達0.06 V AC。采集后的模擬量信號數據經過算法計算后，根據設定閾值控制聲光報警模塊進行聲光報警操作。

2.2 聲光報警模塊

聲光報警模塊由高亮度紅色LED、綠色LED及高分貝蜂鳴器組成，可根據MCU 的控制，進行常亮、閃爍、常響、間斷蜂鳴等各種報警動作。

2.3 采樣電壓調制模塊

采樣電壓調制模塊由安裝在兩腳部的電壓采樣觸點、高精度電壓互感器和運放電路組成。兩腳部的電壓經過電壓互感器隔離濾波后，通過運放電路對電壓互感器的模擬量信號進行調制處理后，再輸入到單片機MCU的ADC模塊進行模數轉換。

2.4 鋰電模塊

鋰電模塊主要由18650 鋰電池、充放電模塊、電量監測模塊、電源管理模塊等組成。該模塊主要對單片機提供長時間供電，以便可在戶外長時間使用。

3 項目應用和效果分析

通過本水浸漏電報警器的現場使用，可以將啟動電壓設置在潛水的安全電壓6 V 以下。一線巡視人員在故障巡視過程中，到達跨步電壓區域，水浸漏電區域感應到的電壓達到6 V 后，該裝置可以立即進行聲光報警，報警聲音超過70 dB，在漏電電壓到達危險電壓之前及時提醒巡視人員離開漏電區域，可以大大減少跨步電壓和水浸設備漏電傷人的風險。該產品還具有穿脫方便，攜帶簡單等優點。該裝置已經在開平局各生產班組推廣應用，也可以推廣到涉水環境下的各種工作服上使用，如應急救援，水產養殖等區域都可以應用，具有良好的實用推廣性。

4 結束語

經過實踐可以看出，本次研制的跨步電壓、水浸漏電報警裝置可以有效解決水浸漏電和跨步電壓觸電等隱患，對員工工作過程中的生命安全起到很好的保護作用，應用范圍廣泛，具有廣闊的市場前景。