感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動防護(hù)裝置設(shè)計與分析

曾 光 余江山 肖本勝 余述良

（國網(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，還可以實現(xiàn)電纜溝內(nèi)部環(huán)境主動預(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，對于無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。此項目已在17個變電站投入使用。

1 當(dāng)前變電站電纜溝存在的問題

（1）巡視問題。變電站電纜溝巡視制度要求經(jīng)常開啟蓋板巡視，對電纜溝進(jìn)行測溫、檢查、消除隱患。

（2）環(huán)境問題。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。

（3）開閉問題。這種蓋板，開閉操作必須借助專用撬杠，費時費力，效率低下，還易造成蓋板本身及相鄰蓋板損壞，巡視時需增加兩名輔助人員合力打開蓋板（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，方便巡視人員隨時對電纜溝內(nèi)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，可直接目測下方設(shè)備，一眼見底。

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，打開即可實現(xiàn)電纜溝通風(fēng)除潮。

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

感應(yīng)自控：裝置主體采用電動推桿側(cè)軸開啟式設(shè)計，輔以各類感應(yīng)探頭（風(fēng)、雨、溫、濕、紅外）與電動設(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，從而開閉防護(hù)裝置或啟動告警、照明及風(fēng)機(jī)。

感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動防護(hù)裝置相對于以往的防護(hù)裝置，具有以下創(chuàng)新點：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，動力元件采用電動推桿，可以就地、遠(yuǎn)程控制裝置開啟與閉合；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，在裝置開啟時可有效防止小動物進(jìn)入；側(cè)軸開啟45°，可有效防止巡視人員踏空；裝置輔以各類感應(yīng)探頭與電動設(shè)備，配合控制芯片可對電纜溝內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行主動預(yù)控。

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

感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動防護(hù)裝置包括主體部分和電動部分的實施，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)裝置與動力元件，配合控制芯片可對電纜溝內(nèi)部環(huán)境實現(xiàn)主動預(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／自動分擋開關(guān)。

4 感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動防護(hù)裝置的實施

對于裝置的主體部分，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)層外框堅固可靠，因為鋁合金密度小，此特點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，通過人工陽極氧化和著色，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防護(hù)裝置實施的首要選擇。

最后是鋼絲網(wǎng)門的選擇。針對鋼絲網(wǎng)門裝置進(jìn)行了機(jī)械應(yīng)力測試和抗腐蝕測試，即將試驗品網(wǎng)門兜托500 g重物1 h后無明顯變形，且鹽水浸泡24 h后無不良反應(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)門裝置堅固、耐腐蝕，且透光透氣性好，在開啟通風(fēng)時可有效防止小動物進(jìn)入，當(dāng)需測溫時能自由取出和放回。

對于裝置的電動部分，首先是電動推桿裝置的選擇。電動推桿開啟采用電動推桿動力單元，與控制箱配合可實現(xiàn)就地／遠(yuǎn)動／自動三種開閉方式。電動推桿是一種將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橥茥U的直線往復(fù)運(yùn)動的電力驅(qū)動裝置，其通過控制電機(jī)的正反向旋轉(zhuǎn)完成推桿的直線動作，電動推桿裝置可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制、集中控制或自動控制。電動推桿裝置成本低、體積小，由電機(jī)直接驅(qū)動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，無油液污染，精心設(shè)計在推桿內(nèi)部的過載保護(hù)裝置，使整機(jī)外部無多余附件，且調(diào)整方便、安全可靠，當(dāng)推桿運(yùn)行到設(shè)定距離或過載時，能自動切斷電源，不至引起機(jī)件損壞或造成其他事故，安裝維護(hù)簡單方便，多點定位，往復(fù)推壓伸縮、限位信號輸出，控制簡單、定位精確、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，推力大、傳動效率高，并可以實現(xiàn)過載保護(hù)。電動推桿裝置是感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動防護(hù)裝置實施過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，實現(xiàn)電纜蓋板的自動開合、排風(fēng)、照明、告警等多項功能。

5 感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動防護(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)裝置與動力元件，配合控制器可對電纜溝內(nèi)部環(huán)境實現(xiàn)主動預(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防護(hù)裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、運(yùn)行可靠、自動防護(hù)等特點，此成果已獲實用新型專利（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個變電站投入使用，節(jié)省了大量人力成本，延長了電纜溝內(nèi)各設(shè)備的使用壽命，減少了設(shè)備隱患的發(fā)生。

7 項目的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益

項目投資及收入情況：本項目合計投入資金10萬元。感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動防護(hù)裝置已在本公司17個變電站投入使用，帶來的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益是無法估量的。

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

應(yīng)用后社會效益：通過此裝置的使用，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)時可自動采取有效措施進(jìn)行通風(fēng)除潮或啟動遠(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，對變電站安全可靠運(yùn)行起到了重要作用。

8 結(jié)語

感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動防護(hù)裝置大大降低了工作人員開閉蓋板的工作量，便于及時發(fā)現(xiàn)問題，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個變電站投入使用。感應(yīng)控制型變電站電纜溝自動防護(hù)裝置出現(xiàn)后，將會在變電站電纜溝自動控制方面得到廣泛應(yīng)用，它的作用和發(fā)展方向?qū)⒃絹碓蕉嗟氐玫饺藗兊年P(guān)注。

［1］林彥龍．山洞里的變電站［J］．國家電網(wǎng)，2010（4）．

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

［3］王樹營．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 電力電纜運(yùn)行規(guī)程［S］．