變電站開關柜小動物自動監測報警裝置設計

王瑞芳

呼和浩特供電局 呼和浩特 010050

變電站開關柜小動物自動監測報警裝置設計

王瑞芳

呼和浩特供電局 呼和浩特 010050

本文通過闡述小動物對變電站開關柜的危害，旨在設計一種能夠主動監測并及時提示值班人員發現隱患的報警裝置。在合理分析與設計的基礎上，依托電子技術，制作了小動物自動監測報警裝置，提升了變電站安全運行水平，增強了電網供電的持續可靠性。

變電站開關柜；小動物；監測報警

0 引言

電能作為當下必不可少的能源之一，對社會的發展和人民的生活起到了巨大的推動和支撐作用，為了能夠將電能生產并輸送出去，建立了包含發電、輸電、變電和配電在內的電力系統，而變電作為其中一個十分重要的環節，對整個電力系統的安全穩定運行和電能的分配利用起到了至關重要的作用。所以，變電站的安全運行，特別是開關柜免遭小動物侵害，是一項重要而艱巨的課題。

本文以變電站內常見的開關柜為研究對象，重點分析了小動物對開關柜的危害，同時根據小動物的特點，設計制作了開關柜小動物自動監測報警裝置，旨在快速發現有小動物進入的開關柜，提示值班人員盡快處理，及時排除隱患。

1 小動物對變電站的危害

變電站的小動物一般以老鼠最為常見，老鼠進入電纜溝，會破壞電纜絕緣，造成短路。老鼠進入開關柜，可能會造成直流系統正極接地，保護誤動，或者負極接地，保護拒動；或者造成安全距離不足、斷路器跳閘，設備停運，嚴重的甚至會發生設備爆炸，嚴重危害人身和電網安全。所以，小動物是造成變電站設備跳閘或故障的重大危險源之一[1]。

2012年1月20日19時25分，總降10kV開關柜內一聲巨響，總降10kV開關柜001、110kV斷路器101先后跳閘，現場開關柜冒煙并伴有明火，所幸值班人員及時撲滅。經過現場調查分析，最終確認此次事故的直接原因是開關柜柜腳孔洞未封堵，老鼠進入總降10kV開關柜手車室，導致了相間短路。此時距離設備正常投運才過去9天。2001年8月9日凌晨1時05分，靈正渠電站主開關柜突然一聲巨響，主開關柜跳閘，同時伴有耀眼的弧光和滾滾濃煙。值班人員積極采取措施，及時撲滅火情。經過現場勘查，在開關柜內發現一只燒焦的老鼠尸體，最終確認該事故是由于電纜溝和穿線孔密封不嚴，老鼠進入開關柜，老鼠在互感器或鋁排上爬過時引起了高壓弧光短路。此次事故共造成經濟損失9.3萬元。

可以看出：小動物造成的短路及跳閘事故會造成重大的經濟損失，嚴重威脅人身、電網和設備安全。

2 小動物自動監測報警裝置設計

在充分研究了變電站現有開關柜結構及小動物自身活躍性之后，將裝置特性總結為以下三點：其一，安全可靠，不會影響開關柜正常工作；其二，功能穩定，能夠準確監測并正確報警；其三，結構小巧，使用靈活方便。針對以上三個特性，分別從供電方式、監測方法、兩個方面進行分析設計。

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計線路，不利于安裝使用，所以此次設計采用直流蓄電池供電，不僅免去了供電線路的安裝與敷設，而且其體積較小，供電性能穩定，易于安裝使用。監測方法的選擇是本次設計的核心，常用的監測方法有碰觸監測法和紅外監測法兩種，考慮到兩種方法在監測范圍、使用壽命等方面的綜合表現以及小動物自身的活躍性，顯然紅外監測法更為合適。

紅外監測[2]芯片需要3.3V電壓，蓄電池本身無法提供，需要設計電源電路。本設計采用4節蓄電池串聯獲得6V電壓通過AMS1117-3.3正向低壓降穩壓芯片轉換為3.3V輸出，供給紅外監測芯片工作。

紅外監測電路是本設計的核心部分，采用熱釋電紅外傳感器RE200B芯片來實現對小動物紅外的探測，將探測到的紅外信號轉換為電信號，然后經信號調理電路作進一步處理后傳送給BISS0001芯片處理，輸出一個高電平，正確傳送到喇叭，發出報警信號。

3 小動物自動監測報警裝置制作

通過分析變電站實際環境與小動物自身的特點之后，設計了開關柜小動物自動監測報警電路，包括電源電路和紅外監測報警電路[3]兩部分，按照電路圖采購元器件，進行電路板布置與元器件的焊接，將所有元器件進行合理布局，以實現功能最大化。

此外，還需要對裝置外殼進行設計，正面采用圓弧形設計，擴大紅外監測范圍，便于接收紅外信號，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。后蓋為平面型設計，配合轉動掛鉤，使得裝置可上下左右轉動，便于自選監測區，靈活方便，易于安裝。整個裝置的尺寸較小，長為5厘米，寬為3.5厘米，高為9厘米。最后進行組合封裝調試，開關柜小動物自動監測報警裝置電路板如圖1所示。

經過實際檢測，本裝置能夠很好的實現小動物自動監測報警功能，徹底改變了傳統被動捕獲小動物的方式，能夠在小動物出現時準確監測并正確發出報警信號，使得值班人員在對開關柜進行巡視時，迅速發現有小動物進入的開關柜，及時清除隱患，保證電網穩定運行。

圖1 開關柜小動物自動監測報警裝置電路板

4 結語

本文通過分析現有開關柜的結構及小動物自身的活動特點，基于電子技術的支持，通過合理設計，嚴謹制作，最終實現了開關柜小動物自動監測報警裝置的研制，對變電站開關柜的安全穩定運行起到了巨大的推動作用，實現了良好的社會和經濟效益。

[1]楊體.小動物對變電站的危害原因及預防[J].中國電力報，2000(1391).

[2]江濤，楊小林，謝小榮.電力設備的紅外語音報警監測裝置的研究[J].機電產品開發與創新，2007(01).

[3]孫華.紅外防盜無線報警系統[J].機電工程技術，2016(Z2).

TM643

A

王瑞芳（1990-），女，漢族，內蒙古呼和浩特人，碩士研究生，呼和浩特供電局，研究方向為電氣控制設計。