磁吸式變壓器油枕膠囊充氣自動控制裝置的研制

陳琛

（國網寧夏電力有限公司石嘴山供電公司，寧夏 石嘴山753000）

隨著建設具有中國特色國際領先的能源互聯網企業戰略目標的提出，國網寧夏石嘴山供電公司持續深化以“一個引領、三個變革”作為實施新時代發展戰略的基本路徑，不斷強化黨建引領，實施質量變革、效率變革、動力變革，使電力生產工作呈現出欣欣向榮的發展景象。然而，企業持續深化質量變革的道路并不是一帆風順，電力生產基礎工作依舊存在技術手段落后、安全保障不足、生產效率低下等問題，比如在變壓器油枕檢修工作中，依舊存在人員持續高處作業觀測膠囊充氣狀態的情況，帶來了人員高墜的安全風險。

1 選題理由

理由一：石嘴山供電公司轄區內變壓器油枕膠囊充氣工作仍須將人員置于油枕頂部從事觀測工作，存在人員高墜的安全風險。雖然《電力安全工作規程》明確規定“凡在高度1.5 m以上的工作，人員應使用安全帶”，而檢修人員在變壓器油枕膠囊觀察工作中已按要求裝配五點式安全帶，但由于膠囊式油枕呈圓柱狀，箱壁光滑、四周無護欄，且無安全帶高處掛點，在實際操作過程中有背于“安全帶應高掛低用”的安全管理規定，這意味著，即使使用安全帶也無法避免長時高處作業存在的安全風險。

理由二：使用高空作業車以降低安全風險。高空作業車支撐穩固，人員站在高空作業平臺內部工作，四周有金屬護欄，安全帶可高掛低用，較之以前安全風險有所降低。但經過實踐論證發現，油枕膠囊充氣觀察口較小，若人員不通過工具試探或貼近觀察就無法準確判斷膠囊充氣狀態，而人員置于高空作業平臺內部根本無法貼近觀察口，不能保證膠囊充氣效果。

2 設定目標

根據膠囊充氣觀察工作特點、裝置功能及安裝特點，將變壓器油枕膠囊充氣觀察人員登高作業時間由目前平均40.9 min縮短為≤3 min。

3 提出方案并確定最佳方案

3.1 磁吸式變壓器油枕膠囊充氣自動控制裝置設計方案

為了達到既定的目標，小組成員集思廣益，運用“頭腦風暴法”，經比較選擇了“SNC-200-2”無線同步開關+行程開關+探針M10×200+O型磁鐵+繼電器+聲光報警器+環氧樹脂板+充氣泵電源及其他輔助的方案。

3.2 確定制作材料

3.2.1 遙控收發單元的選擇

根據設計需求收發單元應準確發收信號，信號范圍不小于30 m，性價比高。“SNC-200-2”無線同步開關模塊的誤碼率0.5%～1%、發射距離150 m、輸出開關變位位置“1開1閉”（單變位）。“SNC-200-4”無線同步開關模塊誤碼率0.5%～1%、發射距離150 m，輸出開關變位位置“2開2閉”（雙變位）。考慮靠經濟因素，選擇“SNC-200-2”無線同步開關。

3.2.2 遙控收發電源的選擇

“SNC-200-2”無線同步開關模塊信號發射器適配9 V直流電池作為脈沖信號電源。相比9 V電池，接入AC 220 V電源，輸出DC 12 V電源穩定可靠，如圖1所示。

圖1 收發模塊設計

3.2.3 探測單元的選擇

探測單元能夠深入膠囊觀察口，有效探測膠囊膨脹狀態，并將膠囊狀態反饋至發信單元，結構簡單、便于取材、YBLX-K3/20S/1E經濟實惠，且功能滿足需求，如圖2所示。

圖2 遙控探測器設計

3.2.4 磁吸固定單元的選擇

磁吸固定單元的選擇主要是根據現場情況選擇固定結實可靠，垂直吸附力≥30 kg便于拆裝、攜帶的O型磁鐵。

3.2.5 智能控制單元選擇

從動作時間、適用范圍、經濟實惠出發，選取了CNZJSC-ZJSB9型繼電器，動作時間更短、性價比更高，更適用于遙控操作，如圖3所示。

圖3 智能報警設計

3.2.6 延時報警單元選擇

相比GTR8-A1時間繼電器，GTR8-M2型延時范圍0.1s～10 d，10種功能包括延時關閉功能模式“E”，實現延時關閉功能簡單易，行且經濟實惠，如圖4所示。

圖4 延時控制設計

4 制訂方案并實施

4.1 遙控裝置制作、加工及驗證

聯系遙控電子元件廠家進行設備制作，根據功能參數進行設備制作。按照設計的遙控發射、接收部分控制回路圖，接收器電源回路裝設LAY50-22D-20TD型按鈕，整流裝置（12 V）外接220 V市電，輸出直流12 V為接收器提供裝置電源，LAY50-22D-20TD型自鎖帶燈按鈕控制整流裝置12 V輸出開閉，閉合燈亮、斷開燈滅。接收器接收12V+電脈沖實現開關變位，開關變位NO-COM導通，COM輸出12 V+電源，電源回路設計如圖5所示，裝置整體設計如圖6所示，裝置整體實物如圖7所示。

圖5 電源回路設計

圖6 裝置整體設計

圖7 裝置整體實物

4.2 探測裝置加工、配件購買制作及組裝

按照設計圖紙，購買和領取符合設計要求的探測感應元件、強力磁鐵、緩沖墊圈、鋼套、絕緣板、連接端子等輔件，根據確定的加工工藝，制作成品，探測箱尺寸為200 mm×140 mm×250 mm，磁吸固定承載力≥30 kg。

4.3 測試運用

使用新裝置安裝流程：探測控制箱的固定、開箱→探針伸入變壓器本體油枕排氣口→吸附固定調整→打開自動控制延時報警開關→探測控制箱加蓋安裝結束。

使用新裝置拆除流程：斷開自動控制延時報警開關→取下探測控制箱→恢復變壓器本體油枕排氣塞。

5 效果檢查

新裝置成功取代人員持續登高觀察油枕膠囊充氣狀態的工作方式，5臺變壓器10次膠囊充氣作業，平均人員登高作業時長2.03 min。相比傳統的作業時間40.9 min縮短了95.04%，低于預期3 min的目標。

6 鞏固措施

QC小組在新裝置實施后，制訂了《磁吸式膠囊充氣自控延時關閉報警裝置使用說明書》《磁吸式膠囊充氣自控延時關閉報警裝置管理辦法》，將裝置的設計圖紙、參數資料、使用方法、管理辦法等資料進行整理歸檔，將裝置納入變電檢修一班工器具中統一管理，由管理員每月定期維護。QC小組總結活動成果并報送檢修公司進行推廣應用。

7 結束語

磁吸式膠囊充氣自控延時關閉報警裝置制造成本低廉、操作方便、安全性強，更加適用于天氣多變的工作環境，避免了人員持續高處作業帶來人員高墜的安全風險，有效地保障人身及設備安全。