操亮亮，江光先，方黎明，葉國(guó)新，張 艷

（國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司桐城市供電公司，安徽 桐城 231400）

2021年8月，聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)在日內(nèi)瓦發(fā)布最新報(bào)告表明，在未來幾十年里極端天氣將變得更加頻繁，電網(wǎng)應(yīng)對(duì)極端氣候條件下的防御能力受到極大的挑戰(zhàn)。我國(guó)區(qū)域極端氣候復(fù)雜，夏季雷暴、臺(tái)風(fēng)等多發(fā)，部分地區(qū)的電網(wǎng)設(shè)備在雨季洪澇積水條件下存在較大的損壞及漏電危險(xiǎn)，洪澇積水條件下的檢修人員、社會(huì)行人及牲畜觸電事故頻繁。積水觸電事故的發(fā)生多為雨天大風(fēng)將架空電線刮斷、雷擊和暴雨容易引起裸線或變壓器短路、放電，加之剩余電流動(dòng)作保護(hù)器失效，路燈供電系統(tǒng)失去安全保護(hù)，路燈供電線路發(fā)生漏電故障時(shí)有關(guān)開關(guān)無(wú)法自動(dòng)切斷電源，造成路燈附近過水區(qū)域帶電，一旦有人員靠近帶電區(qū)域，極易發(fā)生觸電傷亡事故。

目前針對(duì)雨天或暴雨天氣下防積水觸電的措施主要有：通過政府、電力公司等向公眾普及雨天防觸電知識(shí)，在極易發(fā)生觸電事故的位置裝設(shè)警示牌，

雨天積水情況下電力公司及時(shí)對(duì)故障電力設(shè)備進(jìn)行搶修等措施。上述措施均屬于被動(dòng)式防積水觸電措施，無(wú)法有效減少雨天觸電傷亡事故的發(fā)生，本文通過技術(shù)手段，研制一種能夠檢測(cè)積水電位并能夠發(fā)出防觸電報(bào)警信息的智能化裝置，保證電力設(shè)備在雨天安全穩(wěn)定運(yùn)行，切實(shí)保障公眾生命安全。

1 電力設(shè)施積水觸電智能防護(hù)裝置原理

本裝置主要由顯示屏、雙股電線、透明塑料桶、測(cè)電位點(diǎn)模塊、數(shù)據(jù)信息遠(yuǎn)程傳輸和報(bào)警器、報(bào)警燈主、控箱、插頭（電源）等幾部分組成，主要作用是檢測(cè)帶電設(shè)備附近存有積水時(shí)，水中是否帶電，用于保障附近相關(guān)人員的安全，防止觸電。本裝置包含12個(gè)電位點(diǎn)，測(cè)電位模塊用于測(cè)量設(shè)定的安全值以下的電壓，可根據(jù)使用需求進(jìn)行擴(kuò)展，測(cè)量的電壓通過主控箱的處理呈現(xiàn)在顯示屏上，工作人員可以通過顯示屏查看各檢測(cè)點(diǎn)的情況，當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)電壓到達(dá)設(shè)定的安全值時(shí)候斷開“測(cè)電位點(diǎn)模塊”，存在高壓的位置放置的絕緣塑料桶內(nèi)的浮球檢測(cè)裝置發(fā)出聲音報(bào)警，并伴隨著閃光，數(shù)據(jù)信息遠(yuǎn)程傳輸器將報(bào)警信息及時(shí)發(fā)送給管理者。

2 電力設(shè)施積水觸電智能防護(hù)裝置結(jié)構(gòu)

電力設(shè)施積水觸電智能防護(hù)裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 電力設(shè)施積水觸電智能防護(hù)裝置結(jié)構(gòu)圖

顯示屏：將主控箱所檢測(cè)的信息顯示在屏幕上供管理者查看。

雙股電線：一段連接主控箱內(nèi)部端子排，另外一端連接檢測(cè)探頭。

透明塑料桶：內(nèi)部放有金屬檢測(cè)探頭，使其只能在桶內(nèi)上下移動(dòng)。

測(cè)電位點(diǎn)模塊：絕緣材質(zhì)的配重塊，連接電線，防止電線處在水中時(shí)漂浮。

數(shù)據(jù)信息遠(yuǎn)程傳輸：將主控箱檢測(cè)的數(shù)據(jù)通過此裝置遠(yuǎn)程傳輸?shù)焦芾碚撸瑱z測(cè)到漏電時(shí)可以發(fā)送報(bào)警信息，及時(shí)提醒相關(guān)人員進(jìn)行檢查。

報(bào)警燈：當(dāng)裝置達(dá)到設(shè)定的安全值時(shí)閃爍，用于提醒。

主控箱：主控箱內(nèi)含端子排，電壓轉(zhuǎn)換器，信息處理器，處理通過雙股電線給的電壓傳到的電信號(hào)。

通孔：用于將主控箱固定在墻壁上，防止被水浸濕。

電源插頭：給主控箱與數(shù)據(jù)信息遠(yuǎn)程傳輸和報(bào)警器提供電源。

電力設(shè)施積水觸電智能防護(hù)裝置筒內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 電力設(shè)施積水觸電智能防護(hù)裝置筒內(nèi)結(jié)構(gòu)圖

浮球：當(dāng)金屬探頭檢測(cè)到有電時(shí)，電路導(dǎo)通，浮球內(nèi)的蜂鳴器報(bào)警，閃光燈閃光，便于管理人員確定是哪個(gè)位置帶電。

金屬探頭：導(dǎo)電用于檢測(cè)帶有電的介質(zhì)。

絕緣線：固定金屬探頭。

透水孔：處于多雨地帶或水位較高的地方時(shí)，水從此處透水孔進(jìn)入到透明塑料桶內(nèi)，將浮球托起。

通孔：用于將透明塑料桶固定在需要的位置。

電力設(shè)施積水觸電智能防護(hù)裝置測(cè)電位點(diǎn)模塊結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 電力設(shè)施積水觸電智能防護(hù)裝置測(cè)電位點(diǎn)模塊結(jié)構(gòu)圖

電極：用來測(cè)電壓的正負(fù)電極。

目前沒有專門應(yīng)用于水中電位檢測(cè)的專用傳感器，使得無(wú)法采用水中電位檢測(cè)的技術(shù)與方法來有效防止積水中行人觸電事故的發(fā)生，同時(shí)積水電位檢測(cè)準(zhǔn)確度與積水深度、積水電介質(zhì)導(dǎo)電性能相關(guān)，檢測(cè)信號(hào)微弱且容易受到周圍電磁場(chǎng)干擾的影響。本文研究的多重環(huán)形電極電位檢測(cè)傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)水中電位的準(zhǔn)確檢測(cè)。

傳感器工作于自積分狀態(tài)，檢測(cè)準(zhǔn)確度高，能夠有效防止檢測(cè)不準(zhǔn)導(dǎo)致的誤報(bào)警，同時(shí)該傳感器屬于固態(tài)無(wú)源傳感器，能夠應(yīng)用于較為惡劣的環(huán)境。測(cè)電位點(diǎn)模塊有2個(gè)電極，通過2根線連接到主控箱內(nèi)的端子排后將信號(hào)傳到電壓轉(zhuǎn)換器。電位檢測(cè)裝置中傳感器一端與積水接觸，另外一端與高壓設(shè)備接地相連接，裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)積水深度的檢測(cè)，通過不同積水深度，自動(dòng)選取相對(duì)應(yīng)的積水帶電報(bào)警閾值。該裝置能夠在水中帶電超出觸電閾值時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，并顯示水中已經(jīng)帶電，警示周圍行人切勿靠近；當(dāng)水中帶電但未超出觸電閾值時(shí)，能夠顯示水中電位大小，以便工作人員能夠排除故障隱患，防止觸電事故發(fā)生。

3 應(yīng)用效果

3.1 有效性驗(yàn)證試驗(yàn)平臺(tái)

搭建雨季積水帶電模擬試驗(yàn)平臺(tái)，模擬5次行人積水觸電試驗(yàn)，在積水試驗(yàn)平臺(tái)上設(shè)置模擬假人，測(cè)試不同水深情況的假人觸電閾值，測(cè)試設(shè)備是否成功告警。測(cè)試結(jié)果如表1所示，可以看出，該試驗(yàn)條件下，告警深度閾值為0.25 m，且設(shè)備成功告警。

表1 假人觸電的水深閾值及告警檢測(cè)

模擬觸發(fā)告警閾值時(shí)，電極深度和假人與電極的距離的關(guān)系。開展6次模擬，每次保持假人與電極的距離不變，為0.2 m，調(diào)節(jié)電極深度，恰好告警時(shí)的電極深度為電極閾值深度。如表2所示，假人與電極的距離為0.2 m，當(dāng)電極深度達(dá)到0.1 m時(shí)便告警，說明人與電極的距離越小，越容易觸電。

表2 電極閾值深度

3.2 社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益

可以直接應(yīng)用于變電站電力設(shè)備、電力電纜、配電裝置、充電站等地區(qū)的防積水觸電工作，提高雷雨天氣電力供應(yīng)的安全性，有效保證電力運(yùn)行人員和供電用戶的人身安全，減少觸電傷亡率，減少雨季電力系統(tǒng)供電中斷次數(shù)，提高電力系統(tǒng)供電質(zhì)量，提升供電企業(yè)形象，減少電力供電引發(fā)的經(jīng)濟(jì)損失，具有十分重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文研究了一種電力設(shè)施積水觸電智能防護(hù)裝置，通過技術(shù)手段防止積水觸電事故，具有2個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：（1）提高雷雨天氣電力供應(yīng)的安全性，當(dāng)高壓電設(shè)備附近存有積水帶電時(shí)發(fā)出報(bào)警警告路人并發(fā)送報(bào)警信息給管理人員，可以有效保證電力運(yùn)行人員和電力客戶的人身安全，減少觸電傷亡率；（2）可以有效提高積水條件下電力設(shè)備的使用時(shí)間，降低積水引發(fā)的供電中斷事故，保證積水條件下電力供應(yīng)安全，改善供電用戶的用電體驗(yàn)。本裝置適用于低洼易積水路段路燈、變配電設(shè)施，可減少雨季電力系統(tǒng)供電中斷次數(shù)，提高電力系統(tǒng)供電質(zhì)量，杜絕觸電人身傷亡事故，減少電力供電引發(fā)的經(jīng)濟(jì)損失。