感应开关（精选5篇）
感应开关 篇1
随着我国经济的快速发展, 社会对能源的需求越来越大, 能源供应的相对紧缺成为制约我国社会与经济发展的瓶颈。据统计, 我国照明用电量已占总用电量的10%~13%, 并且随着我国经济发展, 人民生活水平的提高, 照明用电量呈稳步上升趋势。长期以来, 建筑公共照明“常明”灯和无效照明控制现象时有发生, 造成维护费和照明费用很高, 对建筑公共照明进行有效控制是解决此问题的最好选择。
1 建筑照明控制现状
建筑照明控制开关的作用是断开、接通和转换电路, 以控制照明灯具工作和停止。照明控制开关经历闸刀开关、拉线开关、拇指按钮开关、大翘板开关和电子开关等发展历程后, 形成的种类及规格非常多。目前传统的拉线式、拇指按钮式和大翘板式是照明开关使用的主体, 凭借其较为简单的结构、低廉的售价和方便的安装使用方法, 牢固地占领着照明开关市场。然而, 现代电子技术的发展和人们对生活质量的需求变化, 要求对传统的开关进行产品更新换代。住宅公共部分照明和公共建筑的走廊、过道等采用夜间常明灯, 每年除耗费大量电能外, 还因灯具长时间工作而损坏造成维修和更换灯具等大量的费用支出, 因此人们越来越关注其他有效的照明开关控制方式。
目前声光控开关在住宅公共部分照明和公共建筑的走廊、过道等照明控制中被广泛使用, 在使用中靠人为制造噪声触发启动, 但用大声咳嗽 (或跺脚) 来启动灯亮会打扰别人的安静, 特别是夜间入睡的人;另外, 声光控易受自然界的雷声、汽车喇叭声、说话声和动物鸣叫等声响干扰, 误启动作较多。而人体热释电红外感应光控开关的出现, 弥补了声光控开关的不足。
2 红外感应光控开关原理
红外感应光控开关基于被动红外传感技术, 利用红外线辐射和自然光的双重信号来实现对开关的控制, 主要感应器件为人体热释电红外传感器。它是一种能检测人体发射红外线的新型高灵敏度红外探测元件, 能以非接触形式检测人体辐射红外线能量的变化, 并将其转换成电压信号输出, 输出的电压信号被放大, 便可驱动照明控制电路。红外感应开关主要由光学系统、热释电红外传感器、信号放大处理器等部分组成, 其结构如图1所示。
菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理, 在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”, 以提高探测接收灵敏度。热释电红外传感器内部包含2个以反极性串联的探测元件, 以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。
3 红外感应开关的特点及用途
3.1 功能特点
基于热释电红外传感技术的红外感应开关, 本身不发任何类型的辐射, 功耗很小, 白天在光控作用下, 开关处于关闭状态;晚间当有人进入感应范围时, 传感器探测到人体红外光谱的移动变化, 开关自动接通灯亮, 如果人不离开, 开关会一直开启, 人离开后, 开关延时一段时间自动关闭灯灭。其主要特点:
(1) 开关自身功耗小于0.016W/h, 可以串联在照明回路中, 单极性控制, 控制负载功率5~200W, 直线感应距离4~6m, 感应角度为140°圆锥角。
(2) 自动测光, 起控照度可在5~500lx调节感应下启动。
(3) 延时时间可在20~360s范围内调节。
3.2 主要用途
红外感应开关是利用红外线辐射和自然光的双重信号来实现对开关控制, 主要适合于公共场所照明, 如住宅公共部分照明和公共建筑的门厅、走廊、楼道、仓库、储藏室、车库、地下室、洗手间等。当环境光照度低于设定值, 并且人在感应区域活动时, 开关开启;若人离开感应区域时, 该区域光源开关按设定的延时时间关闭。这样能有效避免长明灯现象, 真正体现楼宇智能化及物业管理的节能细化管理。
4 照明控制节能经济分析
目前, 建筑照明设计中均在大力推行节能控制, 如中央控制、分组控制、定时控制、声光控制和红外控制等, 特别是可调照度红外感应开关控制, 可在很大程度上实现能源的充分节能和利用。
以某高校学生公寓楼梯与走廊照明红外光控设计改造为例, 该高校有学生公寓楼10栋, 每栋7层, 每层安装功率为21W欧普吸顶节能灯25盏, 学生每年在校约为270天。照明控制节能经济分析:
(1) 原采用11个普通翘板开关分组控制, 每天照明12h, 那么学生公寓楼总用电量计算:
(2) 如果将照明控制开关改造为安装11个红外感应光控开关分组控制, 并按照学生在公寓里活动时间和活动规律对楼梯与走廊照明情况进行折算, 每层住120人, 每人每天在控灯时间内平均活动次数5次, 每盏灯在有人活动时亮灯时间内20s, 则学生公寓楼总用电量计算:
(3) 在两种控制开关下, 学生公寓照明对比经济分析如表1所示。照明改造前, 照明灯具由普通大翘板开关来控制, 其平均成本价格20元;设计改造后, 采用红外线光控感应开关控制, 其平均价格成本35元;城市电价取0.50元。其中, 开关 (含安装费) 总成本=开关 (含安装费) 单价×数量;年用电费用=年用电量×电价;年总运行费=开关 (含安装费) 总成本+年用电费用+年综合维修费。
从表1可知, 采用红外线光控感应开关对学生公寓楼进行照明控制, 不仅降低运营成本, 还节约能源。
5 结语
电气设计人员在照明设计时应认真考虑日常节能的需要, 根据建筑物的等级、特点、功能、使用要求等具体情况, 采取最佳的灯具布置方案;根据照明场所性质不同, 对照明系统进行分散/集中、手动/自动和分区/分组等合理有效的控制设计。如果能利用安装在开关控制器中的智能芯片, 精细化控制好每一盏灯, 实现灵活的开与关, 可在保证照明质量的同时, 最大限度地节约能源。红外感应光控照明控制不仅可节约大量电能消费, 还可延长灯具寿命, 减少灯具损耗, 节省灯具购置费、替换工程费和维护费等, 间接实现节能环保。
摘要：介绍建筑公共照明控制现状和红外感应开关控制原理, 并对照明控制节能改造进行经济分析。
关键词：红外感应,照明节能,经济分析
参考文献
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感应开关 篇2
感应器也称感应装置或传感器，是一种检测装置，可以接收到被测量的信息，并进一步把检测接收到的信息按一定的规律转换成为电信号或其他形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，通常由敏感元件和转换元件组成。敏感元件是指传感器中能直接（或响应）被测量的部分。
感应开关的种类
人体感应开关，红外线感应开关，微波感应开关，电磁感应开关，光电感应开关
各种感应开关的作用
人体感应开关：它是基于红外线技术的自动控制产品，当有人进入感应范围时，专用传感器探测到人体红外光谱的变化，会自动接通负载，如果人不离开感应范围，负载将持续接通；当人离开后，延时自动关闭负载。人到则灯亮，人离则灯熄，亲切切方便，安全又节能，更显示出人性化关怀。
红外感应开关：通常主要用于公共场所的路灯开关自动控制，该开关由红外线探测电路、红外信号处理电路、信号输出控制开关电路、电源电路几主要部分组成；红外信号处理集成主要完成红外信号的处理，电路的电源按各部分电路的要求对电路中各分电路分开进行单独供电，保证电路的稳定性能，红外感应开关具有探测距离远，适用范围广泛，抗干扰能力强，工作性能稳定的优点
微波感应开关：
智能感应：当人进入感应范围，照明设备自动开启；当人离开感应范围，照明设备自动关闭。
智能延时：开关在检测到人体的每一次活动后会自动增加一个延时时间段，并且以最后一次活动为延时时间的起始点。
工作方式：感应开关接通后，在延时时间段，如果有人体活动，开关将持续接通，直到人离开后才延时关闭。
光敏设置可调（可选）：在白天或光线强时感应开关不感应；也可以随意调节至任何光线下感应或全天候感应。
时间设置可调（可选）：可按需求随意调节感应时间的长短。
电磁感应开关：利用基础的电磁感应原理，一般用于工业，住房等的电路控制。电磁感应开关是一种无触点开关，也可用于提升机、电梯等控制系统，以保证运行安全以及停位准确。它实际上是一个单稳态触发器，无感应脉冲信号时电路处于稳态。
光电感应开关：是现代微电子技术发展的产物，具有以下基本作用：
具有自诊断稳定工作区指示功能，可及时告知工作状态是否可靠；
（2）对射式、反射式、镜面反射式光电开关都有防止相互干扰功能，安装方便；
（3）对ES外同步（外诊断）控制端的进行设置可在运行前预检光电开关是否正常工作。并可随时接受计算机或可编程控制器的中断或检测指令，外诊断与自诊断的适当组合可使光电开关智能化；
（4）响应速度快，高速光电开关的响应速度可达到0.1ms，每分钟可进行30万次检测操作，能检出高速移动的微小物体；
（5）采用专用集成电路和先进的SMT表面安装工艺，具有很高的可靠性；
（6）体积小（最小仅20×31×12mm）、重量轻，安装调试简单。
感应开关 篇3
随着电力工业的发展,750 kV输变电系统将逐渐成为我国西北电力系统的主干网[1]。为了解决输变电线路走廊越来越紧张的问题,所有新建的750 kV输变电系统都采用同塔双回输电线路,而接地开关是双回线路中必不可少的设备。由于双回线路同塔架设使得导线间的距离很近,导线与导线之间、导线与大地之间均存在较强的电磁耦合和静电耦合。当双回输电线路有一回带电运行,另一回停运接地检修时,停运线路上将会产生较大的感应电流、感应电压,而当停运线路检修完毕重新投入运行时,其接地开关需要切断这些感应电流。因此,对750 kV同塔双回线路中感应电压、感应电流进行计算,并据此提出接地开关的选型方法,对于整个750 kV双回输电线路的设计及安全可靠运行具有重要意义。
根据停运线路以及线路上接地开关所处的4种不同状态,停运线路上共有4类不同的感应参数[2,3,4,5,6,7]:电磁感应电压、电磁感应电流、静电感应电压、静电感应电流。根据上述4种感应参数的大小,IEC标准[8]中提出了接地开关选型时需按照表1所提供的参数实行。在超高压或特高压同塔双回线路中所使用的接地开关配合有真空开关设备,用以熄灭接地开关拉弧时所产生的恢复电压,而国内外对同塔双回线路中接地开关的研究大多都是基于工频稳态感应电压和感应电流的计算,很少考虑实际接地开关开断感应电流时恢复电压的瞬态情况。因此,本文根据西北地区750 kV同塔双回线路[9,10]的典型结构,针对停运线路上接地开关的4种不同状态,利用EMTP程序[11,12]计算了在不同影响因素下的感应电压和感应电流,并对接地开关进行分闸时的瞬态情况进行分析计算,为750 kV输变电工程同塔双回线路中的接地开关选型提供依据。
1 感应电压、电流理论计算及分析
1.1 750 kV同塔双回线路杆塔模型
750 kV同塔双回线路的杆塔模型如图1所示,导线型号为6LGJ-400/50,2根地线的型号分别为OPGW-145和JLB20A-150,整条线路采用1个等距整循环换位,线路首末端并联有补偿电抗器。
1.2感应电压、电流理论计算
根据停运线路和接地开关的4种状态,参考文献[9]给出了以下几种状态下停运线路上感应电压和感应电流大小的理论计算公式。
(1)线路首末端接地开关都不接地时:
式中:U1、U2分别为检修线路上接地开关首端和末端的感应电压;CAA'、CBA'、CCA'分为运行线路A、B、C相与检修线路A'相间的电容;C0为检修线路A'相的对地电容;UA为运行线路A相电压。
在检修线路两端都不接地时,感应电压的静电感应分量起主要作用,其大小与输电线路电压等级成正比,与线路长度、输电功率无关。
(2)线路单端接地(假设线路首端不接地,末端接地开关接地)时:
式中:I2为检修线路上接地开关末端的感应电流;MAA'、MBA'、MCA'分别为运行线路A、B、C相与检修线路A'相间的互感;l为同塔双回线路的长度;IA为运行线路A相电流。当线路首端不接地,末端接地时,首端的感应电压电磁感应分量起主要作用,其大小与线路长度、输送功率成正比;末端的感应电流静电感应分量起主导作用,其大小与线路长度成正比,与输送功率无关。
(3)线路首末端接地开关都接地时:
式中:I1、I2分别为检修线路上接地开关首端和末端的感应电流;L为检修线路A'相的自感。
当检修线路两端都接地时,感应电流的电磁感应分量起主要作用,其大小与线路输送功率成正比,与线路长度无关。
1.3 计算方法
在实际工程中,同塔双回线路之间的静电耦合和电磁耦合同时存在,由于线路高压并联电抗器以及线路换位的影响,准确推导停运线路上感应电压、电流公式比较困难,因此本文采用电磁暂态仿真软件EMTP进行仿真计算。
2 感应电压、电流的EMTP仿真计算与分析
根据前面所得的理论公式,影响感应电流和电压的主要因素有线路运行状况、线路长度、输送功率及线路换位等。下面利用EMTP程序计算各个因素对停运线路上稳态感应电压及电流大小的影响。
2.1 同塔双回线路长度的影响
当运行线路输送功率为2 100 MW,仿真计算所得的数据如图2所示。由图2可知,静电感应电流、电磁感应电压与线路长度成正比,而静电感应电压、电磁感应电流随线路长度的增加变化不大。
2.2 运行线路输送功率的影响
同塔双回线路的长度为240 km,仿真计算在不同输送功率下,感应电压、感应电流与输送功率的关系。计算结果如图2所示。由图2可知,电磁感应电流、电磁感应电压随线路输送功率的增加而增加,静电感应电流、静电感应电压与线路输送功率关系不大。这与理论公式所得结果是一致的。
2.3 线路换位的影响
假设线路长度为240 km,分别考虑不换位、正序循环三换位、逆序循环三换位和1个九换位方式下对感应电压和感应电流的影响。在这几种换位方式下感应电压和感应电流的大小如表2所示。从表2中可以看出:在同塔双回线路没有采用换位方式的情况下,感应电压和感应电流的值非常大,远超出IEC所规定的额定值。而采用任1种换位方式后,其相应的感应电压或感应电流值都会大大降低,并且采用九换位方式下的值要远小于三循环换位方式下的相应值,而采用正序三换位与逆序三换位方式下的感应电压、感应电流值相差不大。
3 接地开关的TRV波形及选型
在同塔双回输电线路中,当线路检修完毕后需要重新投入运行时,首先必须对接地开关进行分闸操作,根据接地开关的状态,可分为如图3所示的2种情况,其中Es,代表线路首端的接地开关,Es2为线路末端的接地开关。对于情况1,接地开关必须断开1个较大的感性电流;而对于情况2接地开关需要断开1个相对不大的静电感应电流。
以同塔双回线路长240 km,全线均匀换位,输送功率为2 100 MW,首末端不并联电抗器为例,利用EMTP对接地开关打开时所产生的瞬态恢复电压(Transient Recovery Voltage,TRV)波形进仿真计算。图4所示为EMTP仿真所得的接地开关TRV波形,从图4可知情况1下接地开关开断的感性电流和TRV波形的上升率较大,上升率为8.87 V/μs。此时TRV波形为1个正弦波上叠加1个三角形波,但是由于线路另一端接地以及线路中阻尼的存在,TRV波形幅值不大,三角波部分会被衰减;相反地,在情况2下接地开关开断的容性电流较小,但是所产生的TRV波形幅值却较大。
表3和表4给出了不同工况下开断接地开关时的感应电流、接地开关断口上所产生的TRV峰值以及TRV波形的上升率。其中表3和表4中的IFM和IES分别对应图3情况1和情况2开断接地开关前的感应电流;UREM和URES对应情况1和情况2的TRV波形峰值;RRRV为情况1的TRV波形上升率。
对于情况1,开断所产生的TRV幅值是感应电压幅值的1.5倍,并且与线路长度、线路的输送功率成正比;所产生的TRV波形的上升率与线路长度、线路的补偿度无关,只与线路的输送功率相关,在750 kV最大输送功率下,其上升率约为14 V/μs。
对于情况2,开断所产生的TRV幅值是感应电压幅值的2倍,并且随着线路补偿度的增加,产生的恢复电压幅值也会升高;所产生的TRV幅值与线路长度、线路的输送功率没有关系,只与线路的耦合系数相关。
根据表3和表4中的数据可以拟合出感应电压、感应电流与线路长度、线路输送功率以及线路补偿度的计算公式,图5-图9分别为静电感应电流、电磁感应电压与线路长度,电磁感应电流、电磁感应电压与输送功率以及静电感应电压与线路补偿度的数学关系。
静电感应电流IES与线路长度l的关系为:
IES=0.064 9l+2.233 3
电磁感应电压UEM与线路长度l的关系为:
UEM=0.033 23l+0.172 67
电磁感应电压UEM与输送功率S的关系为:
UEM=0.002 45S-0.052 11
综合表3、表4以及图5-图9可知,对于这种典型结构的750 kV同塔双回线路,双回线路的长度大于10 km小于350 km,输送功率大于600 MW时可用选择用B类开关;但当线路补偿度超过60%时应根据用户提出的参数设计性能更高的超B类接地开关,并且应该综合考虑接地开关开断时的瞬态情况,其在开断时应至少能耐受上升率为14 V/μs的TRV波形,而配合接地开关所使用的真空开关设备所能成功熄弧TRV再次重燃的电压水平应该至少为静电压的2倍。
4 结论
(1)电磁感应电流大小与线路输送功率成正比,与线路长度无关;电磁感应电压大小与线路长度、线路输送功率成正比;静电感应电流与线路长度成正比,与输送功率无关;静电感应电压大小与线路长度、线路输送功率无关。
(2)同塔双回线路经过换位后,检修线路上的感应电压和感应电流较没有换位前大大降低。
电磁感应电流IEM与输送功率S的关系为:
IEM=0.039 99S+24.563 7
静电感应电压UES与线路补偿度x的关系为:
UES=17.488+22.514x-45.2657x2+77.264 5x3
(3)接地开关开断电容性电流或电感性电流所产生的TRV幅值大概是其稳态时感应电压幅值的2倍,在最大输送功率时其上升率约为14 V/μs,因此要求接地开关所配合的真空开关设备的绝缘及开断电压水平应至少为额定静电感应电压的2倍。
(4)当同塔双回线路的长度大于10 km小于350km,输送功率大于600 MW时可用B类开关。当线路补偿度超过60%时应该根据用户提出的参数设计性能更高的超B类接地开关。
参考文献
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感应开关 篇4
关键词：智能开关,人体感应,红外传感器,P2288
当有人在楼梯通道走动时, 楼梯通道上的声控开关能自动检测到脚步声音或伴随的其它声音, 在黑夜中能自动点亮楼梯通道灯, 并适当的延迟一段时间后才会自动熄灭, 方便人们黑夜中安全通过楼梯通道。这种只有在黑夜并有声音时才会自动点亮楼梯通道灯的声控开关使用方便, 可以达到节能的目的, 在住宅小区或办公楼等建筑群楼梯通道中得到了广泛的应用。但是这种声控开关只是检测楼梯通道中的声音来判断是否有人通过楼梯, 有时难免因楼梯通道外面的干扰声音传入到楼梯通道使声控开关产生误判而亮灯, 并不能很好的实现节能的目的。针对这种使用功能上设计的缺陷, 提出一种基于人体感应的智能型楼梯通道灯开关的实现方法。智能楼梯通道灯开关以单片机为控制核心, 结合红外传感器P2288和光敏电阻, 在黑夜中能及时准确的检测到几米开外在楼梯通道中走动人体, 并自动点亮楼梯通道灯为其照明, 直到检测不到人体移动为止而自动熄灭, 实现节能更加高效, 具有较高的实用性。
1 智能开关控制原理
红外传感器P2288是一种被动式红外传感器, 所谓的被动式红外传感器是指传感器本身并不能发送红外线, 而是利用红外热释电效应能将收集的外部红外线转换成电信号。智能楼梯通道开关正是应用此原理来检测通过楼梯通道的人体。当有人通过楼梯通道并进入到红外传感器P2288能感应的距离范围时, 红外传感器P2288产生相应的电信号, 这种微弱的电信号经过信号处理电路进行滤波、放大和比较整形之后, 作为检测信号直接输入到单片机进行处理。单片机收到感应的检测信号后再通过光敏电阻检测当前周围环境的夜晚状态, 如当前周围环境正处在夜晚状态则满足亮灯条件, 单片机立即点亮楼梯通道灯, 然后作适当的延时维持亮灯状态并不断继续检测人体感应信号和当前周围环境的夜晚状态, 直到检测不到人体感应信号或当前周围环境不在夜晚状态才自动熄灭。
由于人体在楼梯通道内移动时所发出的红外线极其微弱, 为防止其它热源的红外辐射光 (红外线的波长小于7.5 m或大于14 m) 干扰智能楼梯通道开关内的红外传感器工作, 防止智能楼梯通道开关误判断而亮灯, 需要在红外传感器P2288顶部盖上一块方形的干涉滤光片。干涉滤光片只让人体移动时特有的红外光谱 (红外线的波长在7.0～14 m之间) 能顺利进入到红外传感器, 保证智能楼梯通道开关准确检测到在楼梯通道移动的人体。同时为能将收集的红外线最大限度的聚集于干涉滤光片, 扩大红外传感器在楼梯通道的感应范围, 还需要在干涉滤光片前端再配上菲涅尔透镜。
2 智能开关硬件设计
智能楼梯通道开关的硬件电路由主控制电路、人体感应检测电路、夜晚状态检测电路和控制灯亮灭电路等四个部分组成。设计方案的硬件电路结构简单, 检测在楼梯通道移动的人体准确可靠, 较之声控开关控制楼梯通道灯的亮灭更加及时, 实现节能更加高效, 具有明显的技术优势。其中主控制电路器选用在系统可编程的STC12C2052单片机, 此外单片机内部还具有256个字节片内RAM数据存储器, 2K个字节片内FLASH程序存储器, 完全能够满足系统程序运行和数据临时存储的需要。
2.1 人体感应检测电路
人体感应检测电路是智能楼梯通道开关能否及时准确有效检测有无人体通过楼梯通道的关键。电路选用的P2288红外传感器只对移动人体发出的红外线具有高度敏感性, 对静止或移动缓慢的人体不敏感, 同时可抑制可见光或其它大部分红外线对传感器的干扰, 具有良好的抗干扰能力, 工作性能稳定。人体感应检测电路如图1所示, 当有人体通过楼梯通道并进入到红外传感器P2288的感应范围时, 红外传感器P2288能及时得到响应并产生微弱的电信号。这种微弱的电信号经三极管放大后送比较器进行整形后, 可作为人体感应检测信号输入到单片机处理。调节电阻R5在适当的阻值, 可以调节电路人体感应的灵敏度, 调节电阻R1在适当的阻值, 可以调节电路人体感应的距离。
2.2 夜晚状态检测电路
夜晚状态检测电路选用光敏电阻为传感器0。光敏电阻在光亮的环境状态下电阻值很小, 相当于短路;在夜晚天黑的环境状态下电阻值很大, 相当于开路。夜晚状态检测电路如图2所示, 夜晚状态下输入单片机的检测信号为低电平, 光亮状态下输入单片机的检测信号为高电平, 调节电阻R8和R9阻值的适当比例, 可以调节夜晚状态天黑程度的亮灯条件。
2.3 控制灯亮灭电路
控制楼梯通道灯亮灭电路如图3所示。楼梯通道灯的照明由市电提供电源, 所以采用继电器把系统供电的直流电和交流电隔离, 电路中二极管为续流二极管, 用来在继电器通断时保护电路。当单片机输出高电平时点亮楼梯通道灯, 输出低电平时熄灭楼梯通道灯。
3 智能开关软件设计
根据上述智能开关的硬件电路原理图, 楼梯通道灯亮时必须同时满足在夜晚状态和有人体在楼梯通道通过两个基本条件, 只要在光亮状态或没有人体在楼梯通道通过这两项中的任何一个项成立则楼梯通道灯都必须熄灭。因此在软件设计上主控制器所先要对周围环境状态进行检测, 只要在光亮状态下, 则不必检测人体感应信号, 楼梯通道灯直接处于熄灭状态。当周围环境状态处在夜晚状态时, 主程序则需要再检测人体感应信号, 一旦检测到楼梯通道有人体移动, 则立即开启点亮楼梯通道灯并维持亮灯适当时间。之后主控制器继续检测周围环境状态和人体感应信号, 一旦环境状态处于光亮状态或检测不到人体感应信号, 则立即熄灭楼梯通道灯。智能开关控制楼梯通道灯亮灭的主程序流程图 (如图4) 。
4 结语
设计方案采用以STC12C2052单片机为核心的智能开关, 硬件电路简单, 体积小, 安装方便, 非常适合应用在住宅小区或办公楼等建筑群公共楼梯通道中。把智能开关样机安装在楼梯通道距离地面大致2 m的位置上, 在不同的工作环境下经过的多次测试, 系统工作情况稳定可靠, 能及时准确感应到通过楼梯通道的人体, 通过调节电路有关参数, 最大感应距离可达15 m, 取得了满意的设计效果, 必将有广阔的市场应用前景。
参考文献
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感应开关 篇5
高压开关是电力系统中的重要控制设备, 其运行可靠性不仅关系到开关本身, 而且影响到其他设备乃至整个电网。因此, 对高压开关的特性进行测试是一项很重要的工作[1]。中国南方电网《电力设备预防性试验规程 (Q/CSG114002-2011) 》将时间参量测试列为SF6开关的预防性试验项目, 体现了该测试项目的重要性。接地是在停电设备上工作的最基本的安全防护措施[2], 然而, 目前由于测试方法和设备的限制, 需要拉开开关一侧接地刀闸, 从非接地侧进行接线, 才能进行高压开关的机械特性试验。若开关处于强电场中, 当开关分闸时, 非接地侧将产生极高的感应电压, 且传输电压等级越高, 感应电压越大[3]。这时, 人员触碰到试验接线将会受到电击, 而过高的感应电压也经常导致测试仪器的损坏。因此, 消除感应电的危害和影响, 是高压开关机械特性试验需要解决的难题。为此, 我们设计了一套用于高压开关机械特性试验的辅助装置, 利用电容器有效地将感应电压降低至安全范围, 既保护了人员和仪器, 又不影响测试数据, 从而保证了试验质量。
1 辅助装置的设计原理
L—带电线路;A—停电引线;Uj—带电线路对地电压;CLA—带电线路与停电引线之间的耦合电容;CA—停电引线对地分布电容;C—并联电容;Cg—开关断口均压电容。
由于高压开关综合测试仪是从信号采样线输出一个直流6V的工作电压, 来检测开关的分、合闸时间和不同期性, 因此, 利用电容器对直流隔断的作用, 与仪器的A、B、C三相信号采样线分别并联一个电容器, 并不会对测试构成影响。辅助装置的设计, 就是利用电容器能降低感应电压且隔断直流的原理制成。
2 辅助装置的设计方案
根据上述的计算, 我们设计出一套用于预防感应危害的高压开关机械特性试验辅助装置 (图2) 。装置设计为A、B、C三相, 每相均并联一只电容器C、一只电压表V和一只浪涌保护器SPD。以上元件的规格型号在市面上较为普遍, 容易购得。由于直接接地是最可靠的防护措施, 因此, 装置设计并联一把三极闸刀开关QS, 当仅进行试验接线而未进行测试时, 合上闸刀开关使引线直接接地。当进行测试时, 拉开闸刀开关, 使电容器逐渐充电起作用, 避免强烈感应电对电容器的突然冲击。电容器限制感应电压在12V以下, 电压表进行电压的监测。如果某相由于电容器故障或断线造成开路, 该相回路将会恢复极高的感应电压, 从而对人员和仪器可能造成伤害。为防止这种潜在危险的发生, 在每相中并联一只浪涌保护器。当电压高于12V时, 浪涌保护器动作, 将感应电泄流下地, 从而保证人身和仪器的安全。
QS—三极闸刀开关;C1-C3—电容器, 5μF, 450V;V1-V3—电压表, 30V;SPD1-SPD3—浪涌保护器, 12V。
3 辅助装置的使用说明
使用辅助装置来降低高压开关机械特性试验时的感应电压, 先将辅助装置的接地端子可靠接地, 合上三极闸刀开关, 将测试仪器的A、B、C三条信号线对应接入辅助装置的A、B、C三个接线端子, 然后将测试仪器的A、B、C三条信号线分别对应挂上开关的非接地侧引线, 此时沿信号线引下的感应电通过三极闸刀开关直接下地。拉开三极闸刀开关, 电容器起作用, 将感应电压降低至12V以下, 电压表进行电压监测, 此时可进行开关的机械特性试验。若某相由于电容器故障或断线造成开路, 该相回路将会恢复极高的感应电压, 而一旦高于12V, 浪涌保护器将动作, 将感应电泄流下地, 保证人身和仪器的安全。试验结束后, 合上三极闸刀开关, 再拆除开关上的信号线和试验仪器的相关接线。
4 结论
高压开关机械特性试验产生的高感应电压会对试验人员和测试仪器造成伤害。辅助装置并联接入测试回路后能有效地降低感应电压, 且接入的电容值越大, 感应电压越低。由于并联的电容器电容值C远大于引线对地分布电容CA和开关断口均压电容Cg, 所以CA和Cg所起的降压作用可以忽略不计。也就是说, 辅助装置同样适用于不同长短引线和没有断口均压电容的高压开关。
摘要：在停电检修设备上产生的强烈感应电对电力检修人员来说是一种安全隐患。本文介绍了一种用于高压开关机械特性试验的辅助装置, 利用电容器将感应电压降低至安全范围, 保护了人员的安全和仪器的完好, 同时不对测试数据构成影响。
关键词：感应电,高压开关,机械特性,辅助装置
参考文献
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[3]陆昕.变电站静电感应电压风险的识别与控制[J].广西电力, 2013, 5 (36) :31-33.
[4]郭金平, 赵施林, 周存志等.电气化铁路感应电危害与预防[M].北京:中国铁道出版社, 2010:3-9.