王瑞芳

呼和浩特供電局 呼和浩特 010050

變電站開關(guān)柜小動物自動監(jiān)測報警裝置設(shè)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(guān)柜的危害，旨在設(shè)計一種能夠主動監(jiān)測并及時提示值班人員發(fā)現(xiàn)隱患的報警裝置。在合理分析與設(shè)計的基礎(chǔ)上，依托電子技術(shù)，制作了小動物自動監(jiān)測報警裝置，提升了變電站安全運行水平，增強了電網(wǎng)供電的持續(xù)可靠性。

變電站開關(guān)柜；小動物；監(jiān)測報警

0 引言

電能作為當(dāng)下必不可少的能源之一，對社會的發(fā)展和人民的生活起到了巨大的推動和支撐作用，為了能夠?qū)㈦娔苌a(chǎn)并輸送出去，建立了包含發(fā)電、輸電、變電和配電在內(nèi)的電力系統(tǒng)，而變電作為其中一個十分重要的環(huán)節(jié)，對整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行和電能的分配利用起到了至關(guān)重要的作用。所以，變電站的安全運行，特別是開關(guān)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(nèi)常見的開關(guān)柜為研究對象，重點分析了小動物對開關(guān)柜的危害，同時根據(jù)小動物的特點，設(shè)計制作了開關(guān)柜小動物自動監(jiān)測報警裝置，旨在快速發(fā)現(xiàn)有小動物進(jìn)入的開關(guān)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(jìn)入電纜溝，會破壞電纜絕緣，造成短路。老鼠進(jìn)入開關(guān)柜，可能會造成直流系統(tǒng)正極接地，保護(hù)誤動，或者負(fù)極接地，保護(hù)拒動；或者造成安全距離不足、斷路器跳閘，設(shè)備停運，嚴(yán)重的甚至?xí)l(fā)生設(shè)備爆炸，嚴(yán)重危害人身和電網(wǎng)安全。所以，小動物是造成變電站設(shè)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(guān)柜內(nèi)一聲巨響，總降10kV開關(guān)柜001、110kV斷路器101先后跳閘，現(xiàn)場開關(guān)柜冒煙并伴有明火，所幸值班人員及時撲滅。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查分析，最終確認(rèn)此次事故的直接原因是開關(guān)柜柜腳孔洞未封堵，老鼠進(jìn)入總降10kV開關(guān)柜手車室，導(dǎo)致了相間短路。此時距離設(shè)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(guān)柜突然一聲巨響，主開關(guān)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(jīng)過現(xiàn)場勘查，在開關(guān)柜內(nèi)發(fā)現(xiàn)一只燒焦的老鼠尸體，最終確認(rèn)該事故是由于電纜溝和穿線孔密封不嚴(yán)，老鼠進(jìn)入開關(guān)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(jīng)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(jīng)濟損失，嚴(yán)重威脅人身、電網(wǎng)和設(shè)備安全。

2 小動物自動監(jiān)測報警裝置設(shè)計

在充分研究了變電站現(xiàn)有開關(guān)柜結(jié)構(gòu)及小動物自身活躍性之后，將裝置特性總結(jié)為以下三點：其一，安全可靠，不會影響開關(guān)柜正常工作；其二，功能穩(wěn)定，能夠準(zhǔn)確監(jiān)測并正確報警；其三，結(jié)構(gòu)小巧，使用靈活方便。針對以上三個特性，分別從供電方式、監(jiān)測方法、兩個方面進(jìn)行分析設(shè)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(shè)計線路，不利于安裝使用，所以此次設(shè)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(shè)，而且其體積較小，供電性能穩(wěn)定，易于安裝使用。監(jiān)測方法的選擇是本次設(shè)計的核心，常用的監(jiān)測方法有碰觸監(jiān)測法和紅外監(jiān)測法兩種，考慮到兩種方法在監(jiān)測范圍、使用壽命等方面的綜合表現(xiàn)以及小動物自身的活躍性，顯然紅外監(jiān)測法更為合適。

紅外監(jiān)測[2]芯片需要3.3V電壓，蓄電池本身無法提供，需要設(shè)計電源電路。本設(shè)計采用4節(jié)蓄電池串聯(lián)獲得6V電壓通過AMS1117-3.3正向低壓降穩(wěn)壓芯片轉(zhuǎn)換為3.3V輸出，供給紅外監(jiān)測芯片工作。

紅外監(jiān)測電路是本設(shè)計的核心部分，采用熱釋電紅外傳感器RE200B芯片來實現(xiàn)對小動物紅外的探測，將探測到的紅外信號轉(zhuǎn)換為電信號，然后經(jīng)信號調(diào)理電路作進(jìn)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(fā)出報警信號。

3 小動物自動監(jiān)測報警裝置制作

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

此外，還需要對裝置外殼進(jìn)行設(shè)計，正面采用圓弧形設(shè)計，擴大紅外監(jiān)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(shè)計，配合轉(zhuǎn)動掛鉤，使得裝置可上下左右轉(zhuǎn)動，便于自選監(jiān)測區(qū)，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(jìn)行組合封裝調(diào)試，開關(guān)柜小動物自動監(jiān)測報警裝置電路板如圖1所示。

經(jīng)過實際檢測，本裝置能夠很好的實現(xiàn)小動物自動監(jiān)測報警功能，徹底改變了傳統(tǒng)被動捕獲小動物的方式，能夠在小動物出現(xiàn)時準(zhǔn)確監(jiān)測并正確發(fā)出報警信號，使得值班人員在對開關(guān)柜進(jìn)行巡視時，迅速發(fā)現(xiàn)有小動物進(jìn)入的開關(guān)柜，及時清除隱患，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運行。

圖1 開關(guān)柜小動物自動監(jiān)測報警裝置電路板

4 結(jié)語

本文通過分析現(xiàn)有開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)及小動物自身的活動特點，基于電子技術(shù)的支持，通過合理設(shè)計，嚴(yán)謹(jǐn)制作，最終實現(xiàn)了開關(guān)柜小動物自動監(jiān)測報警裝置的研制，對變電站開關(guān)柜的安全穩(wěn)定運行起到了巨大的推動作用，實現(xiàn)了良好的社會和經(jīng)濟效益。

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

[2]江濤，楊小林，謝小榮.電力設(shè)備的紅外語音報警監(jiān)測裝置的研究[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2007(01).

[3]孫華.紅外防盜無線報警系統(tǒng)[J].機電工程技術(shù)，2016(Z2).

TM643

A

王瑞芳（1990-），女，漢族，內(nèi)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(shè)計。