電氣二次線纜防誤操作裝置的性能分析與評(píng)價(jià)

郎潔 師超 蘇蓉 徐正亞 魯雙貴

摘要：本文介紹了一種利用SolidWorks軟件建模，再使用樹(shù)脂材料通過(guò)3D打印的方式制作出來(lái)的防誤裝置。該裝置不僅可以有效防止電氣二次系統(tǒng)的線纜誤操作，還可以起到標(biāo)識(shí)作用。該裝置應(yīng)用在日常工作中，一方面可以提升線路系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)工作效率，再一方面可以用在ODF、IDF、DDF上降低工作人員誤操作的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：二次系統(tǒng);線纜操作;數(shù)字建模

1 緒論

1.1 研究背景

當(dāng)前，我國(guó)逐步邁入工業(yè)強(qiáng)國(guó)的行列，電力需求及網(wǎng)絡(luò)需求越來(lái)越大，我國(guó)不斷加大電網(wǎng)的建設(shè)以及5G網(wǎng)絡(luò)的普及使用。而在電力網(wǎng)絡(luò)不斷的擴(kuò)大建設(shè)時(shí)，相應(yīng)的中小型事故發(fā)生率也在不斷提高。目前的技術(shù)限制，電能并不能大規(guī)模的儲(chǔ)存，電力的生產(chǎn)、輸送、分配、使用就必須同步完成而且必須保持動(dòng)態(tài)平衡。這一特點(diǎn)決定了電力的各個(gè)環(huán)節(jié)，都必須擁有非常高的可靠性和連續(xù)性。因此，電網(wǎng)系統(tǒng)自建設(shè)起，穩(wěn)定安全的運(yùn)行就成為了基本要求，但是各種由于人員的失誤操作導(dǎo)致事故發(fā)生依然層出不窮。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，電氣誤操作事故在電力設(shè)備事故中占有非常高的比例，達(dá)到70%。這將嚴(yán)重威脅著電力的安全生產(chǎn)和企業(yè)用電、居民生活用電的需要，甚至造成嚴(yán)重的電網(wǎng)事故。因此，在上世紀(jì)八十年代，有關(guān)部委就把該問(wèn)題納入了電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)亟待解決的問(wèn)題清單當(dāng)中，我國(guó)電力企業(yè)也采取了大量措施來(lái)預(yù)防電氣誤操作事故。

1.2 誤操作成因及防范

電氣誤操作主要是指由于多方面因素引起的不符合正常流程的操作行為。電氣誤操作的原因主要來(lái)源于以下三個(gè)因素：

（1）人為因素：操作人員的不良習(xí)慣、技術(shù)水平薄弱、精神狀態(tài)不集中。

（2）管理因素：管理人員對(duì)電氣誤操作重視程度不夠，相應(yīng)規(guī)章制度不健全。

（3）設(shè)備因素：部分電氣設(shè)備設(shè)計(jì)未帶防誤裝置和電氣設(shè)備的防誤操作標(biāo)識(shí)不足。

根據(jù)電氣誤操作的成因，不難分析對(duì)照得出當(dāng)前電力二次系統(tǒng)中線纜承載業(yè)務(wù)密集，通常位于末端節(jié)點(diǎn)，難以通過(guò)技術(shù)手段進(jìn)行冗余和切換，為節(jié)約空間，設(shè)計(jì)較為緊湊，對(duì)于工作人員作業(yè)間距較小，很難通過(guò)明確的監(jiān)護(hù)提醒降低操作失誤，往往需要依靠重復(fù)性核對(duì)和準(zhǔn)確的標(biāo)簽指示來(lái)確保操作準(zhǔn)確度，無(wú)疑為現(xiàn)場(chǎng)工作人員帶來(lái)極大的不便和不安全性。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，上個(gè)世紀(jì)九十年代之前，每年全國(guó)誤操作導(dǎo)致的事故次數(shù)不下200起，在九十年代后，每年事故發(fā)生的次數(shù)逐步下滑，到本世紀(jì)初，每年全國(guó)誤觸操作導(dǎo)致的事故次數(shù)少于100起。這項(xiàng)進(jìn)步源于防止工作人員誤操作的裝置的應(yīng)用。

本文介紹了幾款二次線纜防誤操作的裝置，將防誤操作和標(biāo)識(shí)警示結(jié)合起來(lái)，能夠有效防止電氣二次系統(tǒng)的誤操作，以及提升二次線纜運(yùn)行維護(hù)效率和操作規(guī)范性。

2 研究?jī)?nèi)容

裝置利用SolidWorks軟件建模，再通過(guò)3D打印的方式制作出一種適用于電氣二次系統(tǒng)的線纜防誤操作裝置。該裝置一方面可以提升二次配線系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)工作效率，另一方面可以在ODF（光纖配線）、IDF（網(wǎng)絡(luò)配線）、DDF（數(shù)字配線）中運(yùn)用減少工作人員誤操作的發(fā)生，同時(shí)可以起到狀態(tài)標(biāo)識(shí)的作用。

2.1 研究意義

該裝置有效防止電力及通信系統(tǒng)的線纜防誤操作，提高了電力通信系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)的工作效率，保障了電力通信承載的重要信息通道穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)電力安全生產(chǎn)有著極其重要的意義。

2.2 防誤裝置的材料選擇與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該裝置是通過(guò)使用SolidWorks軟件建模分析，經(jīng)驗(yàn)證合格后再使用樹(shù)脂材料通過(guò)3D打印的方式制作出來(lái)。

樹(shù)脂材料有兩大優(yōu)點(diǎn)：一是可塑性極強(qiáng)，可以被塑造成多種造型，根據(jù)個(gè)性化要求定制。跟3D打印技術(shù)有效結(jié)合，能夠針對(duì)復(fù)雜的電氣設(shè)備制作不同形狀的防誤裝置。二是耐用性強(qiáng)，材料本身不易被腐蝕，同時(shí)內(nèi)部結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，受溫度影響較小，使用壽命長(zhǎng)，能夠在電氣設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境中使用較長(zhǎng)時(shí)間。

采用3D打印技術(shù)可以針對(duì)不同的需求定制生產(chǎn)，能夠做到元器件盡可能匹配。對(duì)于一些造型復(fù)雜的電氣系統(tǒng)，3D技術(shù)也能相對(duì)容易的搭建模型。不僅如此，3D打印技術(shù)單件小批量生產(chǎn)成本低，可快速出實(shí)物驗(yàn)證設(shè)計(jì)。

ODF防誤操作工具：通過(guò)該技術(shù)制作的尾纖防誤裝置利用機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)二次系統(tǒng)通用FC類型尾纖進(jìn)行加固，ODF光纖配線柜中跳纖配線、跳接等操作頻繁，柜內(nèi)空間有限，在起到有效保護(hù)的同時(shí)而不至于影響相鄰線纜的操作是本工具研究的重點(diǎn)，該工具能夠有效防護(hù)操作相鄰尾纖時(shí)誤碰在運(yùn)尾纖，根據(jù)FC頭尺寸設(shè)計(jì)護(hù)套工具，產(chǎn)生一定阻尼效應(yīng)不至于松脫。見(jiàn)圖1。

DDF防誤操作工具：通過(guò)該技術(shù)制作的2M端子防誤裝置利用卡口設(shè)計(jì)對(duì)DDF業(yè)務(wù)的兩個(gè)端子進(jìn)行綁定加固，延伸部分對(duì)設(shè)備側(cè)和線路側(cè)起到一一對(duì)應(yīng)標(biāo)識(shí)作用，對(duì)查找故障端子、新接業(yè)務(wù)等常用操作帶來(lái)極大的便捷，有效的避免了因?yàn)檎`操作而造成業(yè)務(wù)中斷的問(wèn)題。見(jiàn)圖2。

IDF防誤操作工具：現(xiàn)市場(chǎng)上有多種型號(hào)的網(wǎng)絡(luò)配線架，本次設(shè)計(jì)模型依托DT2804-524設(shè)計(jì)，通過(guò)卡口固定，將網(wǎng)線緊固連接于網(wǎng)口，防止日常操作造成的線纜拉拽導(dǎo)致網(wǎng)線松脫的情況。見(jiàn)圖3。

因此，通過(guò)3D打印技術(shù)以及樹(shù)脂材料的相結(jié)合，能夠?yàn)楦鞣N各樣的電氣設(shè)備的各部件設(shè)計(jì)防誤操作裝置，大大的提高了靈活性和可用性。

3 裝置用途

3.1 防誤裝置有效防止電氣系統(tǒng)的二次線纜誤操作

由于電氣系統(tǒng)的復(fù)雜性，在電氣系統(tǒng)的日常運(yùn)行過(guò)程中，它的操作是非常細(xì)致繁瑣的。但是在日常操作中，工作人員可能出于多項(xiàng)原因，比如精神狀態(tài)不佳、技能水平不足、緊急狀態(tài)等，會(huì)出現(xiàn)一些誤操作，誤碰到其他線纜電路，導(dǎo)致設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行業(yè)務(wù)中斷，更有甚者，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的損壞。

針對(duì)不同的線路排設(shè)方式，可以利用SolidWorks軟件設(shè)計(jì)建模進(jìn)行分析，能夠有效的適配不同類型的線路排設(shè)。利用機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)線纜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固標(biāo)識(shí)。這從根本上降低因?yàn)椴僮魅藛T精神狀態(tài)不佳、緊急狀況下等非主觀原因?qū)е碌囊恍┱`操作的可能。見(jiàn)圖4。

通過(guò)線纜工具獨(dú)特設(shè)計(jì)，可以對(duì)當(dāng)前DDF線纜的可操作性和前后對(duì)應(yīng)進(jìn)行指示，可以降低因DDF配線架本身設(shè)計(jì)而導(dǎo)致的線纜誤操作的可能性（見(jiàn)圖5）。

3.2 防誤裝置提升線路系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)效率

二次配線系統(tǒng)運(yùn)行中常見(jiàn)的故障有：短路、接地、脫落等。配線系統(tǒng)類型眾多、接線復(fù)雜，排查人員需要花費(fèi)很多時(shí)間去逐段排查各個(gè)線路，因此很難找到問(wèn)題點(diǎn)和原因。防誤裝置除可起到標(biāo)識(shí)作用，還能對(duì)在運(yùn)線纜起到加固作用，防止運(yùn)維過(guò)程中拉拽、臨近操作等造成的線纜松脫，業(yè)務(wù)中斷。見(jiàn)圖6。

針對(duì)不同的線路排設(shè)方式，需要指定不同的檢查規(guī)范和步驟。我們可以將需要檢查的位置加上防誤裝置進(jìn)行標(biāo)識(shí)，按照檢查順序進(jìn)行編碼。檢查人員可以根據(jù)標(biāo)識(shí)，按照既定步驟進(jìn)行檢查，加快了檢查速度，同時(shí)也降低了排查中出現(xiàn)的遺漏，進(jìn)而提高了維護(hù)效率。

3.3 防誤裝置的標(biāo)識(shí)作用

在檢查電氣設(shè)備中，我們經(jīng)常遇到以下情況：

（1）很多電氣設(shè)備的線纜電路、開(kāi)關(guān)、元器件等沒(méi)有標(biāo)識(shí);

（2）使用年限較長(zhǎng)的電氣設(shè)備標(biāo)識(shí)模糊、標(biāo)識(shí)不規(guī)范;

（3）有的設(shè)備采用手寫(xiě)標(biāo)識(shí)，其字跡潦草難辨。

這些都很容易導(dǎo)致操作人員誤判其功能、性能指標(biāo)等，從而導(dǎo)致電氣誤操作事故的發(fā)生。

該裝置能夠通過(guò)3D打印技術(shù)或激光打印技術(shù)在樹(shù)脂材料上進(jìn)行刻字和圖標(biāo)，嚴(yán)格規(guī)范按照企業(yè)VI要求，字跡規(guī)整，不會(huì)脫落模糊，能夠起到很好的標(biāo)識(shí)作用。不僅如此，當(dāng)標(biāo)識(shí)需要更新或添加時(shí)，該裝置也可以及時(shí)的增添相應(yīng)標(biāo)識(shí)。

4 總結(jié)

本文介紹了一種利用S olidWorks軟件建模，在使用樹(shù)脂材料通過(guò)3D打印的方式制作出來(lái)的防誤裝置。該裝置不僅可以有效防止電氣二次系統(tǒng)的線纜誤操作，還可以起到標(biāo)識(shí)作用。該裝置應(yīng)用在日常工作中，一方面可以提升線路系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)工作效率，再一方面可以用在ODF、IDF、DDF上降低工作人員誤操作的發(fā)生。

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作者簡(jiǎn)介

郎潔（1993-），女，云南省保山市人。大學(xué)本科學(xué)歷，助理工程師，從事電力通信運(yùn)行管理及設(shè)備維護(hù)工作。

師超（1989-），男，云南省大理市人。工程師，從事電力通信運(yùn)行管理工作。

蘇蓉（1986-），女，云南省大理市人。工程師，從事通信專業(yè)工程技術(shù)管理工作。

徐正亞（1993-），男，云南省保山市人。助理工程師，從事通信設(shè)備檢修與技術(shù)監(jiān)督。

魯雙貴（1995-），男，云南省保山市人。助理工程師，從事通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究。