水浸漏电报警装置的研究

王 超，吴春芳

（广东电网有限责任公司江门开平供电局，广东 江门 529300）

广大输电网、农配网一线员工在开展线路故障巡视途中，可能经过漏电区域，有发生漏电导致的跨步电压触电的可能。因此需要研究发明一种简单易用的跨步电压和漏电电压的感应报警器，方便一线员工涉水巡线使用。当员工途经有跨步电压、水浸漏电区域时，该装置可以发出声光报警，消除跨步电压和水浸设备漏电伤人的风险，全面提升一线员工故障巡视作业安全水平。

1 水浸触电的基本原因和原理分析

1.1 水浸环境跨步电压与漏电电压产生的原因

当遇到输配电线路断线落地或者设备内部线路漏电产生故障电流，会使地面的表面形成电位分布。会产生跨步电压；若有人站在靠近故障电气设备外壳的位置，触碰故障设备外壳与脚之间的电压差就是漏电电压，水浸区域的设备电阻降低，分布范围更大，危险性更大。

1.2 水浸漏电触电事故的特点

一是触电人员与漏电设备之间有距离，无直接触碰，未能提前制定针对性防范措施。二是事故环境潮湿，涉水环境触电后也不易摆脱电流，引起触电事故。三是施救人员直接下水施救触电伤害风险性较大，有造成群死群伤事故的可能。

1.3 剩余电流动作保护器应用和失灵原因分析

在实际使用过程中常有剩余电流保护失灵情况，漏跳、误跳，导致漏电触电事故失去保护，主要有以下原因：

低压剩余电流动作保护的设定值固定，没有跟随负荷发展等实际情况动作调整，设定值不符合实际；一线人员的技术水平参差不齐，对如何设定剩余电流，日常如何维护不清楚，特别是用户单位的剩余电流动作保护装置更是装上就不管了，日常运维缺失；低压设备日晒雨淋，运行环境复杂，剩余电流动作保护装置失灵情况偶有发生；设置不合理，经常误跳，运维人员退出剩余电流保护，造成保护失效。

2 本课题项目技术方案和实施

本装置采用有线检测与无线感应相结合的报警方式，通过魔术贴方便穿脱使用的方式将整个装置安装在绝缘鞋和工作服的外侧，通过等电位连接的方法，不影响绝缘鞋、工作服的保护效果。漏电感应电路和信号回路之间通过高精度电压互感器进行分隔，防止高低压之间互相串入，通过近电感应原理对临近水浸漏电设备预警，通过两腿电压差对跨步电压区域预警。

跨步电压检测模块主要由单片机、声光报警模块、采样电压调制模块、锂电模块等组成，电路原理图如图1所示。

图1 电路原理图

2.1 单片机

单片机采用国产高性能单片机ESP32 模组，该模组具备32 位双核MCU，主频达240 MHz，具备3×UART、4×SPI、2×I2C 及12 位高精度ADC 模块，同时模组集成Wi-Fi 模块+蓝牙模块，方便后续功能升级更新。

单片机主要通过ADC模块，对运放电路调制后的模拟量信号进行采集，最高分辨率可达0.06 V AC。采集后的模拟量信号数据经过算法计算后，根据设定阈值控制声光报警模块进行声光报警操作。

2.2 声光报警模块

声光报警模块由高亮度红色LED、绿色LED及高分贝蜂鸣器组成，可根据MCU 的控制，进行常亮、闪烁、常响、间断蜂鸣等各种报警动作。

2.3 采样电压调制模块

采样电压调制模块由安装在两脚部的电压采样触点、高精度电压互感器和运放电路组成。两脚部的电压经过电压互感器隔离滤波后，通过运放电路对电压互感器的模拟量信号进行调制处理后，再输入到单片机MCU的ADC模块进行模数转换。

2.4 锂电模块

锂电模块主要由18650 锂电池、充放电模块、电量监测模块、电源管理模块等组成。该模块主要对单片机提供长时间供电，以便可在户外长时间使用。

3 项目应用和效果分析

通过本水浸漏电报警器的现场使用，可以将启动电压设置在潜水的安全电压6 V 以下。一线巡视人员在故障巡视过程中，到达跨步电压区域，水浸漏电区域感应到的电压达到6 V 后，该装置可以立即进行声光报警，报警声音超过70 dB，在漏电电压到达危险电压之前及时提醒巡视人员离开漏电区域，可以大大减少跨步电压和水浸设备漏电伤人的风险。该产品还具有穿脱方便，携带简单等优点。该装置已经在开平局各生产班组推广应用，也可以推广到涉水环境下的各种工作服上使用，如应急救援，水产养殖等区域都可以应用，具有良好的实用推广性。

4 结束语

经过实践可以看出，本次研制的跨步电压、水浸漏电报警装置可以有效解决水浸漏电和跨步电压触电等隐患，对员工工作过程中的生命安全起到很好的保护作用，应用范围广泛，具有广阔的市场前景。