感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動(dòng)防護(hù)裝置設(shè)計(jì)與分析

曾 光 余江山 肖本勝 余述良

（國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司金寨縣供電公司，安徽 六安237321）

0 引言

感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動(dòng)防護(hù)裝置具有透視、通風(fēng)、防護(hù)及感應(yīng)自控功能。此裝置不僅可以直接透視下方設(shè)備，還可以實(shí)現(xiàn)電纜溝內(nèi)部環(huán)境主動(dòng)預(yù)控，減少人力操作，減少了設(shè)備隱患，節(jié)約了運(yùn)維成本，對(duì)于無(wú)人值守變電站電纜溝內(nèi)設(shè)備的良好運(yùn)行起到了重要作用。此項(xiàng)目已在17個(gè)變電站投入使用。

1 當(dāng)前變電站電纜溝存在的問(wèn)題

（1）巡視問(wèn)題。變電站電纜溝巡視制度要求經(jīng)常開(kāi)啟蓋板巡視，對(duì)電纜溝進(jìn)行測(cè)溫、檢查、消除隱患。

（2）環(huán)境問(wèn)題。電纜通道窄，通風(fēng)不暢，特別是高溫潮濕天氣，電纜支架銹蝕嚴(yán)重，絕緣層老化，需要經(jīng)常維護(hù)，造成資源浪費(fèi)。

（3）開(kāi)閉問(wèn)題。這種蓋板，開(kāi)閉操作必須借助專用撬杠，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下，還易造成蓋板本身及相鄰蓋板損壞，巡視時(shí)需增加兩名輔助人員合力打開(kāi)蓋板（正常為兩人，一人巡視，一人監(jiān)護(hù)）。

2 感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動(dòng)防護(hù)裝置采用的技術(shù)原理

透視：主體材料采用鋼化玻璃，方便巡視人員隨時(shí)對(duì)電纜溝內(nèi)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，可直接目測(cè)下方設(shè)備，一眼見(jiàn)底。

通風(fēng)：該裝置在密封電纜溝上選擇合適的位置安裝，代替原電纜溝蓋板，打開(kāi)即可實(shí)現(xiàn)電纜溝通風(fēng)除潮。

防護(hù)：內(nèi)設(shè)隱形網(wǎng)門，可有效防止小動(dòng)物進(jìn)入。

感應(yīng)自控：裝置主體采用電動(dòng)推桿側(cè)軸開(kāi)啟式設(shè)計(jì)，輔以各類感應(yīng)探頭（風(fēng)、雨、溫、濕、紅外）與電動(dòng)設(shè)備（音響告警、風(fēng)機(jī)、照明），配合控制芯片，可判斷電纜溝內(nèi)部與外部環(huán)境變化，從而開(kāi)閉防護(hù)裝置或啟動(dòng)告警、照明及風(fēng)機(jī)。

感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動(dòng)防護(hù)裝置相對(duì)于以往的防護(hù)裝置，具有以下創(chuàng)新點(diǎn)：首先，主體材料選用鋼化玻璃與鋁合金外框組合，具有良好的透視性與抗壓性；其次，動(dòng)力元件采用電動(dòng)推桿，可以就地、遠(yuǎn)程控制裝置開(kāi)啟與閉合；另外，該裝置擁有強(qiáng)大的防護(hù)功能，其內(nèi)部設(shè)鋼絲網(wǎng)門，在裝置開(kāi)啟時(shí)可有效防止小動(dòng)物進(jìn)入；側(cè)軸開(kāi)啟45°，可有效防止巡視人員踏空；裝置輔以各類感應(yīng)探頭與電動(dòng)設(shè)備，配合控制芯片可對(duì)電纜溝內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行主動(dòng)預(yù)控。

3 感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動(dòng)防護(hù)裝置要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)

感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動(dòng)防護(hù)裝置包括主體部分和電動(dòng)部分的實(shí)施，主體部分包括鋼化玻璃承重層、鋁合金外框保護(hù)層、鋼絲網(wǎng)門防護(hù)層三個(gè)部分，此防護(hù)裝置主體材料采用鋼化玻璃與鋁合金外框，具有良好的透視性與抗壓性，工作人員可便捷巡視下方設(shè)備。裝置輔以各類感應(yīng)裝置與動(dòng)力元件，配合控制芯片可對(duì)電纜溝內(nèi)部環(huán)境實(shí)現(xiàn)主動(dòng)預(yù)控，減少了設(shè)備隱患的發(fā)生，提高了變電站供電的可靠性。電控部分包括感應(yīng)控制箱和電動(dòng)推桿，其中感應(yīng)控制箱包含各類感應(yīng)裝置和遠(yuǎn)程／自動(dòng)分擋開(kāi)關(guān)。

4 感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動(dòng)防護(hù)裝置的實(shí)施

對(duì)于裝置的主體部分，首先是鋼化玻璃承重層的選擇。鋼化玻璃承重層可透光，屬于安全玻璃承重層。鋼化玻璃其實(shí)是一種預(yù)應(yīng)力玻璃，為提高玻璃的強(qiáng)度，通常使用化學(xué)或物理方法，在玻璃表面形成壓應(yīng)力，玻璃承受外力時(shí)首先抵消表層應(yīng)力，從而提高了承載能力，增強(qiáng)了玻璃自身抗風(fēng)壓性、寒暑性、沖擊性等。應(yīng)用鋼化玻璃承重層可直接目測(cè)下方設(shè)備運(yùn)行情況，需能承受100 kg以上的壓力。

其次是鋁合金外框保護(hù)層的選擇。鋁合金外框保護(hù)層外框堅(jiān)固可靠，因?yàn)殇X合金密度小，此特點(diǎn)保證了鋁合金邊框材料的硬度和材質(zhì)的規(guī)格。鋁合金經(jīng)過(guò)一定程度的冷加工可強(qiáng)化基體強(qiáng)度，部分鋁合金還可通過(guò)熱處理進(jìn)行強(qiáng)化，從而使強(qiáng)度更高。鋁合金表面易自然生產(chǎn)一層致密牢固的AL2O3保護(hù)膜，能很好地保護(hù)基體不受腐蝕，通過(guò)人工陽(yáng)極氧化和著色，可獲得鑄造性能良好的鑄造鋁合金或加工塑性良好的變形鋁合金，所以鋁合金保護(hù)層耐蝕性高，不易生銹。另外鋁合金外框容易加工，當(dāng)對(duì)其添加一定的合金元素后，可獲得良好的鑄造性能。所以，鋁合金外框保護(hù)層應(yīng)是感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動(dòng)防護(hù)裝置實(shí)施的首要選擇。

最后是鋼絲網(wǎng)門的選擇。針對(duì)鋼絲網(wǎng)門裝置進(jìn)行了機(jī)械應(yīng)力測(cè)試和抗腐蝕測(cè)試，即將試驗(yàn)品網(wǎng)門兜托500 g重物1 h后無(wú)明顯變形，且鹽水浸泡24 h后無(wú)不良反應(yīng)。所以網(wǎng)門用細(xì)鋼絲網(wǎng)配合不銹鋼側(cè)邊制成，置于透光材料下方，鋼絲網(wǎng)門裝置堅(jiān)固、耐腐蝕，且透光透氣性好，在開(kāi)啟通風(fēng)時(shí)可有效防止小動(dòng)物進(jìn)入，當(dāng)需測(cè)溫時(shí)能自由取出和放回。

對(duì)于裝置的電動(dòng)部分，首先是電動(dòng)推桿裝置的選擇。電動(dòng)推桿開(kāi)啟采用電動(dòng)推桿動(dòng)力單元，與控制箱配合可實(shí)現(xiàn)就地／遠(yuǎn)動(dòng)／自動(dòng)三種開(kāi)閉方式。電動(dòng)推桿是一種將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥茥U的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的電力驅(qū)動(dòng)裝置，其通過(guò)控制電機(jī)的正反向旋轉(zhuǎn)完成推桿的直線動(dòng)作，電動(dòng)推桿裝置可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制、集中控制或自動(dòng)控制。電動(dòng)推桿裝置成本低、體積小，由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)省去了中間的能量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，整機(jī)效率高，從而降低了能耗，故障率低，無(wú)油液污染，精心設(shè)計(jì)在推桿內(nèi)部的過(guò)載保護(hù)裝置，使整機(jī)外部無(wú)多余附件，且調(diào)整方便、安全可靠，當(dāng)推桿運(yùn)行到設(shè)定距離或過(guò)載時(shí)，能自動(dòng)切斷電源，不至引起機(jī)件損壞或造成其他事故，安裝維護(hù)簡(jiǎn)單方便，多點(diǎn)定位，往復(fù)推壓伸縮、限位信號(hào)輸出，控制簡(jiǎn)單、定位精確、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，推力大、傳動(dòng)效率高，并可以實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。電動(dòng)推桿裝置是感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動(dòng)防護(hù)裝置實(shí)施過(guò)程中不可或缺的裝置之一。感應(yīng)控制箱利用各類感應(yīng)裝置，實(shí)現(xiàn)電纜蓋板的自動(dòng)開(kāi)合、排風(fēng)、照明、告警等多項(xiàng)功能。

5 感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動(dòng)防護(hù)裝置應(yīng)用后的效果檢查

此防護(hù)裝置主體材料采用鋼化玻璃與鋁合金外框，具有良好的透視性與抗壓性，工作人員可便捷巡視下方設(shè)備。裝置輔以各類感應(yīng)裝置與動(dòng)力元件，配合控制器可對(duì)電纜溝內(nèi)部環(huán)境實(shí)現(xiàn)主動(dòng)預(yù)控，減少了設(shè)備隱患的發(fā)生，提高了變電站供電的可靠性。

6 感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動(dòng)防護(hù)裝置的應(yīng)用現(xiàn)狀

感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動(dòng)防護(hù)裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、自動(dòng)防護(hù)等特點(diǎn)，此成果已獲實(shí)用新型專利（201320242124．1）與外觀專利（201430129503．X），發(fā)明專利被受理（201410220952．4）。已在本公司17個(gè)變電站投入使用，節(jié)省了大量人力成本，延長(zhǎng)了電纜溝內(nèi)各設(shè)備的使用壽命，減少了設(shè)備隱患的發(fā)生。

7 項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

項(xiàng)目投資及收入情況：本項(xiàng)目合計(jì)投入資金10萬(wàn)元。感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動(dòng)防護(hù)裝置已在本公司17個(gè)變電站投入使用，帶來(lái)的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益是無(wú)法估量的。

應(yīng)用后經(jīng)濟(jì)效益：此裝置投入使用后，無(wú)需安排專人對(duì)電纜溝蓋板進(jìn)行啟撬，并對(duì)電纜溝內(nèi)部環(huán)境實(shí)現(xiàn)主動(dòng)預(yù)控，節(jié)省了大量人力成本與工作時(shí)間。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，此裝置安裝后，每站每周回收的巡視成本約為50元，17個(gè)站投入使用后，每年可回收巡視成本約46 000元。而減少設(shè)備隱患，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，提高供電可靠性帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益是無(wú)法估量的。

應(yīng)用后社會(huì)效益：通過(guò)此裝置的使用，工作人員可以便捷地巡視變電站電纜溝內(nèi)設(shè)備，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患。在電纜溝內(nèi)部溫濕度及積水超標(biāo)時(shí)可自動(dòng)采取有效措施進(jìn)行通風(fēng)除潮或啟動(dòng)遠(yuǎn)程告警功能。此裝置的運(yùn)用保證了電纜溝內(nèi)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，減少了設(shè)備隱患，對(duì)變電站安全可靠運(yùn)行起到了重要作用。

8 結(jié)語(yǔ)

感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動(dòng)防護(hù)裝置大大降低了工作人員開(kāi)閉蓋板的工作量，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，消除電纜溝隱患，提高了巡視效率，為避免電纜火災(zāi)、提高供電可靠性發(fā)揮了重要作用，目前已在本公司17個(gè)變電站投入使用。感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動(dòng)防護(hù)裝置出現(xiàn)后，將會(huì)在變電站電纜溝自動(dòng)控制方面得到廣泛應(yīng)用，它的作用和發(fā)展方向?qū)⒃絹?lái)越多地得到人們的關(guān)注。

［1］林彥龍．山洞里的變電站［J］．國(guó)家電網(wǎng)，2010（4）．

［2］GB50217—2007 電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［3］王樹(shù)營(yíng)．淺談電、儀施工的工藝和藝術(shù)［J］．安裝，2011（4）．

［4］（79）電生字第53號(hào) 電力電纜運(yùn)行規(guī)程［S］．