新型高壓電氣設(shè)備控制柜門觀察窗的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

胡鵬飛，沈同科，孫 勇

(湖北清江水電開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北 宜昌 443000)

在輸配電領(lǐng)域中，高壓電氣設(shè)備控制柜對(duì)于保護(hù)、控制電氣設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了重要的作用。高壓電氣設(shè)備控制柜內(nèi)部布設(shè)多種不同型號(hào)的電氣元件，但高壓電氣設(shè)備控制柜多數(shù)采用“全封閉、全絕緣、全工況”五防設(shè)計(jì)要求，滿足不了通過觀察窗巡視內(nèi)部元件接頭有無(wú)過熱、放電、變色等異?，F(xiàn)象的生產(chǎn)需求[1-2]。高壓電氣設(shè)備在不同環(huán)境時(shí)，例如：無(wú)塵環(huán)境、自然環(huán)境、濕潤(rùn)環(huán)境、干燥環(huán)境，對(duì)其防護(hù)等級(jí)要求不同。在環(huán)境因素相應(yīng)發(fā)生改變時(shí)，觀察窗雖能保持原始用途不變，但不能滿足環(huán)境因素變化而改變用途問題，給設(shè)備日常運(yùn)行、巡檢、操作等帶來(lái)諸多不便，直接導(dǎo)致了設(shè)備巡檢頻次減少，運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)增加，降低了設(shè)備的健康運(yùn)行可靠性。

1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

本次設(shè)計(jì)一種新型高壓電氣設(shè)備控制柜門觀察窗，觀察窗應(yīng)具有可視性、宜人性、安全性。設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到“可觀察”、“能觀察”的要求，符合人機(jī)學(xué)原理滿足“易觀察”、“宜觀察”的目標(biāo)[3]。不影響開關(guān)柜門主體結(jié)構(gòu)的安全性及相關(guān)配件的功能，使用材料符合國(guó)家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。包括防護(hù)框、透明板、透氣板、過濾板、插針和拉拔工具等。防護(hù)框的插槽滑動(dòng)配合的透明板、透氣板和過濾板穿過觀察口，拉拔工具與透明板、透氣板和過濾板上的拉拔孔配合抽拉，插針從防護(hù)框一側(cè)深入插槽內(nèi)承托透明板、透氣板和過濾板開閉觀察口?？稍诃h(huán)境因素變換時(shí)用于通風(fēng)、散熱或防塵，操作簡(jiǎn)單方便，滿足生產(chǎn)需求，適應(yīng)性強(qiáng)，具有一定的推廣價(jià)值。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)點(diǎn)

圖1所示，新型高壓電氣設(shè)備控制柜觀察窗主要構(gòu)成的零部件包括：1.防護(hù)框、2.透明板、3.透氣板、4.過濾板、5.插針、11.觀察口、12.插槽、14.安裝孔等組成。

圖1 新型高壓電氣設(shè)備控制柜觀察窗圖

設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)主要在于整體結(jié)構(gòu)合理、安裝操作簡(jiǎn)單、適用性強(qiáng)、滑動(dòng)部件穩(wěn)定可靠。觀察窗窗體采用有機(jī)玻璃材質(zhì)，透光率可達(dá)到96%，光線柔和、重量輕、耐高溫，沖擊強(qiáng)度≥16 kg/cm3，材料具自熄性,便于清潔維修。且具有良好的介電和電絕緣性能，以及優(yōu)異的抗電弧性，在電弧作用下，表面不會(huì)產(chǎn)生碳化的導(dǎo)電通路和電弧徑跡現(xiàn)象。

3 工作原理及特點(diǎn)

圖2所示，該新型高壓電氣設(shè)備控制柜觀察窗是利用透明板2、透氣板3和過濾板4與防護(hù)框1上的插槽12滑動(dòng)配合穿過觀察口，觀察窗防護(hù)框1上側(cè)面設(shè)置多個(gè)插槽12貫穿觀察口，側(cè)面設(shè)有貫穿于插槽12的多個(gè)插孔13，防護(hù)框1的觀察口與控制柜門板上的觀察孔對(duì)應(yīng)，透明板2、透氣板3和過濾板4與貫穿于插槽12和插孔13配合，當(dāng)插針5從防護(hù)框一側(cè)深入插槽12內(nèi)，插針5可分別承托透明板2、透氣板3和過濾板4開閉或調(diào)節(jié)觀察口開度，插針5實(shí)現(xiàn)承重托舉功能，以此實(shí)現(xiàn)通風(fēng)、觀察、散熱或防塵的功能，以適應(yīng)不同的環(huán)境。

圖2 新型高壓電氣設(shè)備控制柜觀察窗圖

透明板2采用的是平整透明的有機(jī)玻璃，向上抽拉透氣板3和過濾板4后，只保留透明板2時(shí)，可用于觀察設(shè)備內(nèi)部情況；透氣板3為設(shè)置多個(gè)透氣孔的平板，向上抽拉透明板2和過濾板4后，可用于柜內(nèi)設(shè)備通風(fēng)、散熱；過濾板4為設(shè)置陣列、密布防塵孔的平板，向上抽拉透明板2和透氣板3，保留過濾板4時(shí)，可用于防塵；且通過抽拉透明板2均調(diào)節(jié)流量大小，功能多樣、調(diào)節(jié)性強(qiáng)。插針5為桿體，一端設(shè)置拿捏帽，另一端與防護(hù)框的插孔13伸縮配合，可深入插槽12內(nèi)。當(dāng)透明板2、透氣板3和過濾板4位于防護(hù)框的插槽12內(nèi)未抽出時(shí)，插針5的桿體不深入到插槽12內(nèi)；抽出后，再推動(dòng)拿捏帽使插針5的桿體進(jìn)入插槽12內(nèi)，由桿體承托透明板2、透氣板3和過濾板4的下側(cè)面，避免其自由下落。插孔13設(shè)計(jì)為圓孔，與圓形桿體的插針5配合，抽拉靈活不卡澀，拿捏帽為圓柱體，表面設(shè)置壓花，增大捏拿時(shí)的摩擦力，操作時(shí)不易打滑。

該新型高壓電氣設(shè)備控制柜觀察窗外殼防護(hù)等級(jí)為：IP20。(防止人的手指或長(zhǎng)度不超過80 mm的類似物體觸及或接近殼內(nèi)帶電或轉(zhuǎn)動(dòng)部件，以及直徑大于12 mm的固體異物進(jìn)入殼體；對(duì)外界的人或物無(wú)特殊之防護(hù)[4])觀察窗的可觸及表面的絕緣等級(jí)：B級(jí)，最高允許溫度130℃，溫升限值80 k。觀察窗材料滿足與外殼相當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)有足夠的空氣間隙和靜電屏蔽措施，防止危險(xiǎn)的靜電電荷[5]。

4 安裝及使用

高壓電氣設(shè)備控制柜防護(hù)框的邊沿設(shè)置多個(gè)安裝孔，安裝孔不與插槽貫穿。如圖3所示，安裝時(shí)，緊固件穿過防護(hù)框的安裝孔與控制柜門板連接，透明板、透氣板和過濾板與插槽、插孔配合，在插槽內(nèi)抽拉伸縮，抽出后，與插孔配合的插針承托。然后將緊固件穿過防護(hù)框的安裝孔與控制柜門板連接，不影響透明板、透氣板和過濾板的抽拉伸縮。

圖3 高壓電氣設(shè)備控制柜防護(hù)框安裝圖

高壓電氣設(shè)備控制柜觀察窗使用前，當(dāng)透明板、透氣板和過濾板位于防護(hù)框的插槽內(nèi)未抽出時(shí)，插針的桿體不深入到插槽內(nèi)，抽出后，再推動(dòng)拿捏帽使插針的桿體進(jìn)入插槽內(nèi)，由桿體承托透明板、透氣板和過濾板的下側(cè)面，避免其自由下落。使用時(shí)，透明板、透氣板、過濾板與插槽配合，沿插槽抽拉伸縮可以達(dá)到調(diào)節(jié)觀察口的大小、控制柜內(nèi)防塵、散熱作用。

5 應(yīng)用及推廣

該新型高壓電氣設(shè)備控制柜門觀察窗已在某電廠勵(lì)磁變壓器控制柜門上應(yīng)用。經(jīng)過1年多的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，新型觀察窗可以在不開啟控制柜門情況下直觀地觀察內(nèi)部設(shè)備運(yùn)行狀況，且能在高壓電氣設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行階段發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷[6]，有效提高設(shè)備運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性。本技術(shù)成果已獲得國(guó)家實(shí)用新型專利和發(fā)明專利，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，可供相關(guān)廠商參考借鑒。

6 結(jié) 語(yǔ)

電力生產(chǎn)中，隨著電氣設(shè)備的長(zhǎng)周期、全封閉的運(yùn)行，勢(shì)必會(huì)一定程度上存在設(shè)備隱患。新型高壓電氣設(shè)備控制柜門觀察窗可以在不開電氣柜門情況下觀察內(nèi)部設(shè)備運(yùn)行狀況，不僅能提高設(shè)備巡檢頻次，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，保障設(shè)備安全，還能滿足不同環(huán)境下的功能需求，有效延緩設(shè)備元器件老化速度，為電氣設(shè)備健康運(yùn)行創(chuàng)造有力條件，從而保障電力安全生產(chǎn)。