户外坐地配电设备涉水漏电警报器的研发

摘要：基于目前使用的户外配电设备传统安健环警示效果弱的问题，提出研制一种新型的户外坐地配电设备涉水漏电警报器，对该涉水漏电警报器的整体结构、主要功能及其主要电路模块进行了详细分析，实践证明，其具有较大的市场推广前景。

关键词：户外坐地配电设备;涉水漏电;安健环;警示

0    引言

2018年由于暴雨天气，广东省内多地发生了多起由于配电设备涉水漏电而引发触电的事故。这多起配电设备涉水漏电事故反映了同样一个问题：提示人民群众与配电设备保持安全距离只能依靠一成不变的静态安健环，而在暴雨或者其他恶劣天气下有可能危及人身安全时，仅仅依靠安健环的提示作用不大，配电设备缺乏危险提示的声光警告等有效制止群众靠近带电配电设备的装置或者措施。同时，目前户外箱变、开关箱、分接箱及其他户外坐地配电设备存在离地距离不足、不防水、易漏电等缺点，导致雨天时设备涉水容易发生漏电而存在严重的安全隐患。

1    项目背景

目前电网使用的户外坐地配电配变虽然均设计有一定高度的地基，并且配电设备内部的带电部位离地也有一定的距离，但是其设计整体并不具备完整的密封性，在雨天仍存在渗水的可能性。若是在多雨或者暴雨的恶劣天气下，户外坐地配电设备涉水深度无法估计，更是会出现因涉水导致漏电的可能，存在严重的触电风险。而目前使用的警示安健环无法满足设备危险状态下的安全警示要求，因此，需要设计一种户外坐地配电设备涉水漏电警报装置以提升设备危险状态的警示效果。

本文提出研制一种户外坐地配电设备涉水漏电警报器（以下简称“漏电警报器”），其可以实时反映配电设备的涉水高度和金属外壳漏电程度，同时可根据漏电电压等级切换警告信号灯与语音提示。如10 kV设备落地在户外的安全距离为8 m时提醒不要靠近并调整警告灯的闪烁速度，有效解决了户外箱变等户外坐地配电设备存在的安健环警示作用弱的问题，通过警示声光的手段对经过的群众做出了明确的提醒警告，有效降低了群众雨天误入带电区域的风险。

2    项目技术方案及实施

2.1    项目技术方案

漏电警报器涉及单片机原理、太阳能发电原理、储能原理、电路原理、声光控制原理、导电原理。其主要是利用传感器采集分布在设备四周的触电间绝缘电阻及箱体漏电电压等数据，以获取配电设备的涉水高度和金属外壳漏电程度，再通过单片机处理数据，控制声光警报器的输出，有效解决户外坐地配电设备存在的安健环警示作用弱等问题，提升危险的警示效果。

2.2    项目具体实施

该漏电警报器整体结构如图1所示，其主要由7个核心部件组成，具体包括：

（1）水位报警指示灯：当装置监控到户外坐地配电箱的涉水水位超过警戒高度（距离地面50 cm左右）时，该灯将闪烁并发出响声，达到声光提示的效果。

（2）电源提示灯：提示装置已经通电。

（3）电压报警灯：当装置监控到户外坐地配电箱的箱体漏电电压超过警戒值时（36 V）时，该灯将闪烁并发出响声，达到声光提示的效果。

（4）数显界面：显示电压和水位的监控信息。

（5）通电按钮：控制装置是否通电。

（6）复位按钮：主要用于复位装置的报警状态。

（7）监控接口：包括电压监控接口和液位监控接口，主要用于采集电压和水位信号。

此外，该漏电警报器还配有太阳能电池和太阳能电池板，解决户外供电问题。其主要电路模块如图2所示，各模块的主要作用表现为：

（1）太阳能充放电系统：采用40 Ah大容量太阳能电池，在充满电的情况下装置能连续运行2～3天。太阳能采用5栅线板，充电功率达100 W，能在6～7 h内充满太阳能电池。

（2）液位开关：采用304不锈钢材质，具有耐腐蚀、耐高压的特点，主要用于反馈水位信息。

（3）电压传感器：主要用于采集交流电电压，并把高压交流电转化为低压直流电。

（4）主控板：采集电压信息和水位信息，并根据这些信息作出反馈。

（5）文本显示器：由主控板控制，显示当前水位和电压监控情况。

3    项目应用及效果分析

基于对电压和水位数据的收集和处理结果，警报器可实现安全警示提级和语言提醒功能，同时考虑了装置的外部结构设计和材料选择等因素，本项目研制出的漏电警报器具备以下优点：（1）该装置采用不锈钢材质的液位开关，能有效准确地采集液位数据;（2）该装置通过高精度的电压传感器采集漏电电压数据，实现装置箱体电压的实时监控;（3）外壳的两侧和下部设有透气孔，同时在透气孔上设有接线出口;（4）采用太阳能供電，解决装置取电困难的问题;（5）装置与外部传感器均采用航空插工艺进行连接，便于安装使用。

该漏电警报器能够满足各种类型的坐地配电设备，可以实时反映配电设备的涉水高度和金属外壳漏电程度，同时可根据漏电电压等级切换警告信号灯与语音提示，优化安健环的警示效果，有效降低了群众雨天误入带电区域的风险，且该装置安装简单，声光警示效果好，具有较好的实用推广性。

4    结语

经实践证明，本文研制的户外坐地配电涉水漏电警报器能有效解决传统安健环在恶劣天气中警示效果弱的问题，有效提升危险工况下的警示作用，适用于所有的户外坐地配电设备，具有广阔的市场前景。

[参考文献]

[1] 李砚祖.设计之维[M].重庆：重庆大学出版社，2007.

[2] 北京中电力企业管理咨询有限责任公司.2000版ISO 9000族标准 电力企业质量管理体系实施导论[M].北京：中国标准出版社，2002.

收稿日期：2019-10-18

作者简介：苏海林（1992—），男，广东江门人，助理工程师，研究方向：配网保护与控制、安全风险管控。