感應控制型變電站電纜溝自動防護裝置設計與分析

曾 光 余江山 肖本勝 余述良

（國網安徽省電力公司金寨縣供電公司，安徽 六安237321）

0 引言

感應控制型變電站電纜溝自動防護裝置具有透視、通風、防護及感應自控功能。此裝置不僅可以直接透視下方設備，還可以實現電纜溝內部環境主動預控，減少人力操作，減少了設備隱患，節約了運維成本，對于無人值守變電站電纜溝內設備的良好運行起到了重要作用。此項目已在17個變電站投入使用。

1 當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常開啟蓋板巡視，對電纜溝進行測溫、檢查、消除隱患。

（2）環境問題。電纜通道窄，通風不暢，特別是高溫潮濕天氣，電纜支架銹蝕嚴重，絕緣層老化，需要經常維護，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，一人監護）。

2 感應控制型變電站電纜溝自動防護裝置采用的技術原理

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設備進行監控，可直接目測下方設備，一眼見底。

通風：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，打開即可實現電纜溝通風除潮。

防護：內設隱形網門，可有效防止小動物進入。

感應自控：裝置主體采用電動推桿側軸開啟式設計，輔以各類感應探頭（風、雨、溫、濕、紅外）與電動設備（音響告警、風機、照明），配合控制芯片，可判斷電纜溝內部與外部環境變化，從而開閉防護裝置或啟動告警、照明及風機。

感應控制型變電站電纜溝自動防護裝置相對于以往的防護裝置，具有以下創新點：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、遠程控制裝置開啟與閉合；另外，該裝置擁有強大的防護功能，其內部設鋼絲網門，在裝置開啟時可有效防止小動物進入；側軸開啟45°，可有效防止巡視人員踏空；裝置輔以各類感應探頭與電動設備，配合控制芯片可對電纜溝內部環境進行主動預控。

3 感應控制型變電站電纜溝自動防護裝置要實現的目標

感應控制型變電站電纜溝自動防護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、鋁合金外框保護層、鋼絲網門防護層三個部分，此防護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備。裝置輔以各類感應裝置與動力元件，配合控制芯片可對電纜溝內部環境實現主動預控，減少了設備隱患的發生，提高了變電站供電的可靠性。電控部分包括感應控制箱和電動推桿，其中感應控制箱包含各類感應裝置和遠程／自動分擋開關。

4 感應控制型變電站電纜溝自動防護裝置的實施

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應力玻璃，為提高玻璃的強度，通常使用化學或物理方法，在玻璃表面形成壓應力，玻璃承受外力時首先抵消表層應力，從而提高了承載能力，增強了玻璃自身抗風壓性、寒暑性、沖擊性等。應用鋼化玻璃承重層可直接目測下方設備運行情況，需能承受100 kg以上的壓力。

其次是鋁合金外框保護層的選擇。鋁合金外框保護層外框堅固可靠，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的規格。鋁合金經過一定程度的冷加工可強化基體強度，部分鋁合金還可通過熱處理進行強化，從而使強度更高。鋁合金表面易自然生產一層致密牢固的AL2O3保護膜，能很好地保護基體不受腐蝕，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，所以鋁合金保護層耐蝕性高，不易生銹。另外鋁合金外框容易加工，當對其添加一定的合金元素后，可獲得良好的鑄造性能。所以，鋁合金外框保護層應是感應控制型變電站電纜溝自動防護裝置實施的首要選擇。

最后是鋼絲網門的選擇。針對鋼絲網門裝置進行了機械應力測試和抗腐蝕測試，即將試驗品網門兜托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。所以網門用細鋼絲網配合不銹鋼側邊制成，置于透光材料下方，鋼絲網門裝置堅固、耐腐蝕，且透光透氣性好，在開啟通風時可有效防止小動物進入，當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就地／遠動／自動三種開閉方式。電動推桿是一種將電機的旋轉運動轉變為推桿的直線往復運動的電力驅動裝置，其通過控制電機的正反向旋轉完成推桿的直線動作，電動推桿裝置可實現遠距離控制、集中控制或自動控制。電動推桿裝置成本低、體積小，由電機直接驅動省去了中間的能量轉化環節，整機效率高，從而降低了能耗，故障率低，無油液污染，精心設計在推桿內部的過載保護裝置，使整機外部無多余附件，且調整方便、安全可靠，當推桿運行到設定距離或過載時，能自動切斷電源，不至引起機件損壞或造成其他事故，安裝維護簡單方便，多點定位，往復推壓伸縮、限位信號輸出，控制簡單、定位精確、運轉平穩，推力大、傳動效率高，并可以實現過載保護。電動推桿裝置是感應控制型變電站電纜溝自動防護裝置實施過程中不可或缺的裝置之一。感應控制箱利用各類感應裝置，實現電纜蓋板的自動開合、排風、照明、告警等多項功能。

5 感應控制型變電站電纜溝自動防護裝置應用后的效果檢查

此防護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備。裝置輔以各類感應裝置與動力元件，配合控制器可對電纜溝內部環境實現主動預控，減少了設備隱患的發生，提高了變電站供電的可靠性。

6 感應控制型變電站電纜溝自動防護裝置的應用現狀

感應控制型變電站電纜溝自動防護裝置具有結構簡單、價格低廉、運行可靠、自動防護等特點，此成果已獲實用新型專利（201320242124．1）與外觀專利（201430129503．X），發明專利被受理（201410220952．4）。已在本公司17個變電站投入使用，節省了大量人力成本，延長了電纜溝內各設備的使用壽命，減少了設備隱患的發生。

7 項目的經濟效益和社會效益

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

應用后經濟效益：此裝置投入使用后，無需安排專人對電纜溝蓋板進行啟撬，并對電纜溝內部環境實現主動預控，節省了大量人力成本與工作時間。經統計，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。而減少設備隱患，延長設備壽命，提高供電可靠性帶來的經濟效益是無法估量的。

應用后社會效益：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設備，及時發現設備隱患。在電纜溝內部溫濕度及積水超標時可自動采取有效措施進行通風除潮或啟動遠程告警功能。此裝置的運用保證了電纜溝內設備的穩定運行，減少了設備隱患，對變電站安全可靠運行起到了重要作用。

8 結語

感應控制型變電站電纜溝自動防護裝置大大降低了工作人員開閉蓋板的工作量，便于及時發現問題，消除電纜溝隱患，提高了巡視效率，為避免電纜火災、提高供電可靠性發揮了重要作用，目前已在本公司17個變電站投入使用。感應控制型變電站電纜溝自動防護裝置出現后，將會在變電站電纜溝自動控制方面得到廣泛應用，它的作用和發展方向將越來越多地得到人們的關注。

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