操亮亮，江光先，方黎明，叶国新，张 艳

（国网安徽省电力有限公司桐城市供电公司，安徽 桐城 231400）

2021年8月，联合国政府间气候变化专门委员会在日内瓦发布最新报告表明，在未来几十年里极端天气将变得更加频繁，电网应对极端气候条件下的防御能力受到极大的挑战。我国区域极端气候复杂，夏季雷暴、台风等多发，部分地区的电网设备在雨季洪涝积水条件下存在较大的损坏及漏电危险，洪涝积水条件下的检修人员、社会行人及牲畜触电事故频繁。积水触电事故的发生多为雨天大风将架空电线刮断、雷击和暴雨容易引起裸线或变压器短路、放电，加之剩余电流动作保护器失效，路灯供电系统失去安全保护，路灯供电线路发生漏电故障时有关开关无法自动切断电源，造成路灯附近过水区域带电，一旦有人员靠近带电区域，极易发生触电伤亡事故。

目前针对雨天或暴雨天气下防积水触电的措施主要有：通过政府、电力公司等向公众普及雨天防触电知识，在极易发生触电事故的位置装设警示牌，

雨天积水情况下电力公司及时对故障电力设备进行抢修等措施。上述措施均属于被动式防积水触电措施，无法有效减少雨天触电伤亡事故的发生，本文通过技术手段，研制一种能够检测积水电位并能够发出防触电报警信息的智能化装置，保证电力设备在雨天安全稳定运行，切实保障公众生命安全。

1 电力设施积水触电智能防护装置原理

本装置主要由显示屏、双股电线、透明塑料桶、测电位点模块、数据信息远程传输和报警器、报警灯主、控箱、插头（电源）等几部分组成，主要作用是检测带电设备附近存有积水时，水中是否带电，用于保障附近相关人员的安全，防止触电。本装置包含12个电位点，测电位模块用于测量设定的安全值以下的电压，可根据使用需求进行扩展，测量的电压通过主控箱的处理呈现在显示屏上，工作人员可以通过显示屏查看各检测点的情况，当检测点电压到达设定的安全值时候断开“测电位点模块”，存在高压的位置放置的绝缘塑料桶内的浮球检测装置发出声音报警，并伴随着闪光，数据信息远程传输器将报警信息及时发送给管理者。

2 电力设施积水触电智能防护装置结构

电力设施积水触电智能防护装置结构如图1所示。

图1 电力设施积水触电智能防护装置结构图

显示屏：将主控箱所检测的信息显示在屏幕上供管理者查看。

双股电线：一段连接主控箱内部端子排，另外一端连接检测探头。

透明塑料桶：内部放有金属检测探头，使其只能在桶内上下移动。

测电位点模块：绝缘材质的配重块，连接电线，防止电线处在水中时漂浮。

数据信息远程传输：将主控箱检测的数据通过此装置远程传输到管理者，检测到漏电时可以发送报警信息，及时提醒相关人员进行检查。

报警灯：当装置达到设定的安全值时闪烁，用于提醒。

主控箱：主控箱内含端子排，电压转换器，信息处理器，处理通过双股电线给的电压传到的电信号。

通孔：用于将主控箱固定在墙壁上，防止被水浸湿。

电源插头：给主控箱与数据信息远程传输和报警器提供电源。

电力设施积水触电智能防护装置筒内结构如图2所示。

图2 电力设施积水触电智能防护装置筒内结构图

浮球：当金属探头检测到有电时，电路导通，浮球内的蜂鸣器报警，闪光灯闪光，便于管理人员确定是哪个位置带电。

金属探头：导电用于检测带有电的介质。

绝缘线：固定金属探头。

透水孔：处于多雨地带或水位较高的地方时，水从此处透水孔进入到透明塑料桶内，将浮球托起。

通孔：用于将透明塑料桶固定在需要的位置。

电力设施积水触电智能防护装置测电位点模块结构如图3所示。

图3 电力设施积水触电智能防护装置测电位点模块结构图

电极：用来测电压的正负电极。

目前没有专门应用于水中电位检测的专用传感器，使得无法采用水中电位检测的技术与方法来有效防止积水中行人触电事故的发生，同时积水电位检测准确度与积水深度、积水电介质导电性能相关，检测信号微弱且容易受到周围电磁场干扰的影响。本文研究的多重环形电极电位检测传感器，实现对水中电位的准确检测。

传感器工作于自积分状态，检测准确度高，能够有效防止检测不准导致的误报警，同时该传感器属于固态无源传感器，能够应用于较为恶劣的环境。测电位点模块有2个电极，通过2根线连接到主控箱内的端子排后将信号传到电压转换器。电位检测装置中传感器一端与积水接触，另外一端与高压设备接地相连接，装置能够实现对积水深度的检测，通过不同积水深度，自动选取相对应的积水带电报警阈值。该装置能够在水中带电超出触电阈值时发出报警信息，并显示水中已经带电，警示周围行人切勿靠近；当水中带电但未超出触电阈值时，能够显示水中电位大小，以便工作人员能够排除故障隐患，防止触电事故发生。

3 应用效果

3.1 有效性验证试验平台

搭建雨季积水带电模拟试验平台，模拟5次行人积水触电试验，在积水试验平台上设置模拟假人，测试不同水深情况的假人触电阈值，测试设备是否成功告警。测试结果如表1所示，可以看出，该试验条件下，告警深度阈值为0.25 m，且设备成功告警。

表1 假人触电的水深阈值及告警检测

模拟触发告警阈值时，电极深度和假人与电极的距离的关系。开展6次模拟，每次保持假人与电极的距离不变，为0.2 m，调节电极深度，恰好告警时的电极深度为电极阈值深度。如表2所示，假人与电极的距离为0.2 m，当电极深度达到0.1 m时便告警，说明人与电极的距离越小，越容易触电。

表2 电极阈值深度

3.2 社会和经济效益

可以直接应用于变电站电力设备、电力电缆、配电装置、充电站等地区的防积水触电工作，提高雷雨天气电力供应的安全性，有效保证电力运行人员和供电用户的人身安全，减少触电伤亡率，减少雨季电力系统供电中断次数，提高电力系统供电质量，提升供电企业形象，减少电力供电引发的经济损失，具有十分重要的经济和社会效益。

4 结束语

本文研究了一种电力设施积水触电智能防护装置，通过技术手段防止积水触电事故，具有2个创新点：（1）提高雷雨天气电力供应的安全性，当高压电设备附近存有积水带电时发出报警警告路人并发送报警信息给管理人员，可以有效保证电力运行人员和电力客户的人身安全，减少触电伤亡率；（2）可以有效提高积水条件下电力设备的使用时间，降低积水引发的供电中断事故，保证积水条件下电力供应安全，改善供电用户的用电体验。本装置适用于低洼易积水路段路灯、变配电设施，可减少雨季电力系统供电中断次数，提高电力系统供电质量，杜绝触电人身伤亡事故，减少电力供电引发的经济损失。