戶外坐地配電設(shè)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(shè)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(shè)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(xì)分析，實踐證明，其具有較大的市場推廣前景。

關(guān)鍵詞：戶外坐地配電設(shè)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(shè)備涉水漏電而引發(fā)觸電的事故。這多起配電設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)備的裝置或者措施。同時，目前戶外箱變、開關(guān)箱、分接箱及其他戶外坐地配電設(shè)備存在離地距離不足、不防水、易漏電等缺點，導(dǎo)致雨天時設(shè)備涉水容易發(fā)生漏電而存在嚴(yán)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(shè)計有一定高度的地基，并且配電設(shè)備內(nèi)部的帶電部位離地也有一定的距離，但是其設(shè)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(shè)備涉水深度無法估計，更是會出現(xiàn)因涉水導(dǎo)致漏電的可能，存在嚴(yán)重的觸電風(fēng)險。而目前使用的警示安健環(huán)無法滿足設(shè)備危險狀態(tài)下的安全警示要求，因此，需要設(shè)計一種戶外坐地配電設(shè)備涉水漏電警報裝置以提升設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(fēng)險。

2? ? 項目技術(shù)方案及實施

2.1? ? 項目技術(shù)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(dǎo)電原理。其主要是利用傳感器采集分布在設(shè)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(shè)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(shè)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(dāng)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(dá)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(dāng)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(dá)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(fù)位按鈕：主要用于復(fù)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(dá)100 W，能在6～7 h內(nèi)充滿太陽能電池。

（2）液位開關(guān)：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(dāng)前水位和電壓監(jiān)控情況。

3? ? 項目應(yīng)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(shè)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(guān)，能有效準(zhǔn)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(shè)有透氣孔，同時在透氣孔上設(shè)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(shè)備，可以實時反映配電設(shè)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(fēng)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(shè)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(fēng)險管控。