高低壓變電柜異常環境監控設備設計分析

劉耀

[]高低壓變電柜就是在所有供電系統中的一項供電設備，其主要的功能就是做到電能分配、控制劑量以及連接線纜。在高低壓變電柜內部的電壓互感器、電流互感器和各類變壓器之間，可能會因為長時間的負荷或者是因為設備自身而出現短路故障的情況，使整個電器設備都出現問題。還有可能會使整個電器設備出現老化、發熱的情況而引起火災。如果是比較嚴重的情況，還可能會是電氣設備中的電壓器、避雷針、電容器等零件發生爆炸。而高低壓變電柜異常環境監控設備設計能夠有效的對電壓環境內部的溫度、電流量、煙霧等進行及時的監測。如果出現高溫或者是煙霧異常的情況下，會及時的啟動消防裝置，有效的避免火災的發生。因此，在電氣設備中設計高低壓變電柜異常環境監控設備，能夠有效的防止異常情況的發生，確保高低壓變電柜的日常運行。本文首先對高低壓變電柜異常環境監控設備的重要性進行分析，并提出了高低壓變電柜封閉空間內監控設備的研究現狀，以及相關的設計原理，為高低壓變電會異常環境監控設備的設計提供參考。

[]高低壓變電柜;異常環境監控;設計分析

隨著我國社會市場經濟的迅速發展，科學技術得到了迅速的提升。而隨著人們生活水平的不斷提高，對于電能源的需求也在不斷的增長，這在一定程度上使供電設備以及高低壓變電柜的使用數量不斷增加。由于很多地區的工作環境比較惡劣，高低壓變電柜會經常發生火災的情況，因此要在高低壓變電柜的內部封閉空間內安裝一個可以檢測異常環境的設備，并能夠對封閉環境內的情況做出及時的應對。而在現階段并沒有相關完善的產品出現，因此做好高低壓變電柜封閉異常環境監控設備的設計分析，對整體經濟效益以及人身安全都有著非常重要的意義。

一、高低壓變電柜異常環境監控設備研究意義

為了能夠有效地防止高低壓變電柜內部封閉空間內發生火災的情況，需要設計一種能夠監測高低壓變電柜內部空間的異常環境監控設備，還能夠在遇到問題時做出及時的應對政策，降低火災的發生頻率，減少危害。而異常環境監控設備的主要目標就是能夠在復雜的環境內對環境的溫度等各項因素進行監測，當發現封閉環境內的溫度超過相應的溫度標準時，就會啟動報警裝置，在啟動裝置的同時還能夠對內部進行聯動滅火。由于我國在設計高低壓變電柜的內部零件時都使用的是膠質的電纜電線，在出現明火的情況下會產生大量的濃霧濃煙，因此可以有效的利用煙霧報警器或者煙霧傳感器，輔助異常環境監控設備對內部環境進行監測，簡單說就是當異常環境監控設備檢測到高低壓變電柜內部出現煙霧時，也會啟動滅火裝置來對內部進行滅火，有效的控制火勢的蔓延速度，減少經濟財產損失，降低危害范圍。

二、高低壓變電柜異常環境監控設備研究現狀

很多人員在運行高低壓變電柜時，經常會忽略高低壓變電柜的內部工作環境，而在現實生活中，并沒有一款完善的高低壓變電柜異常境境監控設備。通過對相關資料進行查看，發現與高低壓變電柜內部環境有關的主要內容包括，如何能夠準確的測量溫度的參數、煙霧濃度的參數等，并通過所測量出來的參數制定出相應的控制計劃。現階段用于對于測量煙霧濃度的主要采用的是煙霧報警器或者是煙霧傳感器進行直接的測量，具有一定精確度的煙霧傳感器更加適用于在高低壓變電柜內部復雜情況背景下進行煙霧測量。而現階段用于溫度測量的主要方式有兩種，一種是接觸式測量，一種是非接觸式測量。下面對非接觸式中的TP100傳感器進行設計與分析。

三、設計方案與原理

1、電源設計原理

電源設計作為整個監控設備中的一項重要部分，對整個監控設備日常運行來看，穩定的電源以及科學的管理能夠直接影響到監控設備的順利運行。因此，必須要確保電源設計的合理性，而在電路使用過程中經常會使用到的電壓數據包括CPU數字電路電壓、滅火器電壓、HTC15芯片工作電壓、外部器件工作電壓，其中分別使用的是1.8V、24V和5V。

2、儀表放大電路原理

儀表放大電路就是一種能夠差分輸入，還能夠進行相對參考端單端輸出的閉環電路。儀表放大電路的整體結構具有著低線性誤差、高共膜抑制比、低噪音、高輸入阻抗、失調漂移增益、設計靈活、使用方面等一系列特點，在對數據進行采集、對信號進行調節、對傳感器進行增大、對醫療儀器的音響進行調節等方面都有著非常大的優勢。首先，儀表放大電路中的高共模抑制比中CMRR的典型值為70～100db以上，同時儀表放大電路還具有較高的輸入阻抗，使儀表放大其中的銅像或者反向的輸入端阻抗都能夠相互平衡。其次，儀表放大電路具有低線性誤差的特點，能夠通過輸入失調和比例的誤差對外部的參數進行調整，但是線性的誤差是零件的缺點，不能夠消除外部的誤差，一個具有高質量的儀表放大設備電型的線性誤差在0.01%，有的甚至低于0.01%。最后，儀表放大電路具有低失調電壓或者是失調電壓漂移的特點，其中失調漂移主要是由輸入或者是輸出兩個部分組成，其中輸入與輸出的失調電壓的典型值分別是100V和2mv，除此之外，儀表放大電路還具有充裕帶寬的特點，儀表放大器能夠為特定的應用提供良好的帶寬，其中小信號帶寬在500赫茲到4m赫茲之間。

3、三極管開關控制原理

在電壓器的設備中所使用到的三極管的種類有很多，其中不同種類不同型號有著不同的用途。現階段，在市場中經常見的三極管大多數是由塑料封裝或者是由金屬封裝的，比較常見的三極管為NPN型三極管或者是PNP型三極管，同時還包括了2SC945、2SA733、2SC1815、2SA1015、2N5401、2N551、S8550和8050等型號，選用時應根據應用電路的具體要求而定。后級功率放大電路中使用的互補推挽對管，應選用大電流、大功率、低噪音晶體管，其耗散功率為100～200V。除此之外，三極管在工作過程中經常會有三種不同的模式，分別是線性放大模式，截止模式和飽和模式，當三極管作為變壓器的控制開關時，其導通的工作狀態必須是在飽和模式的情況下，而斷開始應該是在截止模式情況下。通過對三極管基極的控制，來控制三極管的導通模式與截止模式，并時期能夠達到及時開啟滅火器或關閉滅火器的目的。

4、設計方案

在對異常環境監控設備的相關系統進行設計時，主控芯片采用的是htc15f2k60sv處理器，控制滅火器的開關主要使用的是三級管中的8050類型，為電路提供24v電壓主要使用的是穩壓直流電源，在這項異常環境監控設備的相關系統設計過程中，會設置兩路溫度傳感器來進行溫度的檢查，一路煙霧傳感器來對內部環境的煙霧進行檢查，另一路則是對剩余的電流量進行檢查。在兩條溫度傳感器的電路中，最開始進行檢測時，檢測的電壓比較小，單片機沒有辦法直接的對電壓的數值大小進行檢查，因此必須要通過儀表放大電路，將電壓的整體設計范圍進行擴大，使其能夠檢測到電壓的實際數值。而在煙霧傳感器中所設置的開關當有煙霧報警時，就會導通光耦開關，在光耦接收器的兩端進行斷開閉合檢查。

綜上所述，在高低壓變電柜的日常運行過程中，對于高低壓配電柜內部封閉環境的檢測工作是非常重要的，然而現階段并沒有影響完整的檢測系統能夠有效的確保高低壓變電柜內部環境的日常運行，因此必須要提高對相關系統設計的重視程度，同時還要從溫度以及煙霧兩方面進行分析，設計出最具有針對性的異常環境檢測系統，在上述設計中，主要是解決的在封閉環境下出現火災問題的情況，能夠有效的降低火災的發生頻率，減少對經濟以及財產的損失，為高低壓變電詭異成環境監控設備的設計奠定堅實的基礎。

參考文獻

[1]孫曉磊.高低壓變電柜異常環境監控設備設計[J].科學技術創新，2021（006）：45-47.