一種新型拆卸式指示燈的研制與應用

林俊超，莊建煌，徐麗紅，林丹丹，莊劍雄

(1.國網福建省電力有限公司莆田供電公司，福建 莆田 351100；2.國網福建省電力有限公司超高壓分公司，福建 福州 350014)

引言

電力生產中，為保證正確監視10kV配電室及開閉所高、低開關柜開關運行、儲能、分合閘回路等狀態，通常是根據狀態指示燈的亮、滅來表明設備狀態。但因狀態指示燈長期處于柜內密閉、不易散熱的環境下，容易出現老化損壞，導致無法正確反映設備狀態情況[1-3]。然而，傳統指示燈更換方式步驟繁瑣且耗時較長，同時在更換過程中，存在運維人員因誤碰造成設備故障，甚至導致人員觸電等安全隱患[4-6]。

針對傳統指示燈更換過程中存在的問題，本文提出了一種新型拆卸式指示燈，效仿家用燈泡原理，將燈芯和底座采用分體式設計，燈芯采用微電子集成技術將燈珠、驅動電源及鍍金接插件一體封裝，燈芯和燈座采用接插件插拔方式連接，更換時無需整體拆裝，實現損壞部件拔插替代，具有方便快捷、安全可靠，且能夠避免誤碰造成設備故障或人員觸電等優點，有效地縮短檢修時間，提高工作效率，保障電網安全穩定運行[7]。

1 傳統指示燈存在的不足

傳統指示燈采用一體式設計，將燈芯和底座通過電氣元件連接在一起。無論是新設備安裝或是損壞更換時，都必須整體拆裝，同時在安裝過程中還需要螺絲刀加固，更換過程極其不便，其內部結構如圖1所示。

圖1 傳統指示燈內部結構圖Fig.1 Internal structure of a traditional indicator

通過對傳統指示燈的試驗分析，總結出以下幾個問題：

1)更換步驟問題：常規狀態指示燈更換步驟多、耗時長，平均更換一次需要6.5 min；

2)更換時存在誤碰造成設備故障問題：狀態指示燈安裝柜門后側以二次線為主，二次線繁多，容易發生誤碰情況；

3)更換時存在人員觸電隱患問題：狀態指示燈帶電更換繁瑣，容易引起誤碰觸電。

2 新型拆卸式指示燈的設計

2.1 總體結構設計

針對常規指示燈一體式設計存在的問題，新型拆卸式指示燈將燈芯和底座分別設計為拔插式，整體設計如圖2所示。

圖2 新型拆卸式指示燈整體設計示意圖Fig.2 Schematic diagram of overall design of new disassembly type indicator light

如圖3所示，新型拆卸式指示燈主要包括燈芯①、鍍金公座②、鍍金母座③、快速接線端子④、燈芯燈座⑤以及接線端子底座⑥，其具體安裝步驟如下：

圖3 拆卸式指示燈座3D模擬效果圖Fig.3 3D simulation of disassembly lamp holder

1)拆卸式指示燈燈芯①通過鍍金公座②插入固定在開關柜柜門的燈座⑤上的鍍金母座③的孔內，即完成指示燈燈芯與燈座的安裝。

2)拆卸式指示燈燈座固定后，將按壓式快速接線端子④插入接線端子底座⑥，然后將電源進線通過按壓式接入快速接線端子④中，即可完成接線。

2.2 采用接觸式金屬觸點設計

新型拆卸式指示燈燈芯與燈座采用接觸式金屬觸點方式設計，由燈芯、鍍金公座、燈座、鍍金母座4部分構成，結構如圖4所示。

圖4 接觸式金屬觸點Fig.4 Contact type metal contact

2.3 采用按壓式接線端子設計

如圖5所示，傳統接線端子通過螺絲方式鎖緊電源進線，這就需要前期對電源進線進行工藝處理。而拆卸式指示燈燈座采用按壓式接線端子設計，只需將端子按壓后將電源進線插入，即可牢固接線。

圖5 傳統接線端子(左)與新型接線端子(右)Fig.5 Traditional terminal (left) and new terminal (right)

2.4 保留整體尺寸大小設計

如圖6所示，新型拆卸式狀態指示燈燈座延續原有指示燈燈座模型，按照1∶1比例進行設計，保證能夠直接替換傳統指示燈，不僅解決了燈座尺寸不匹配問題，也節省了材料。

圖6 原有狀態指示燈燈座與拆卸式實物對照圖Fig.6 Original status indicator lamp holder and disassembly type physical comparison drawing

3 優勢對比

3.1 拆裝步驟優勢對比

如圖7所示，傳統指示燈更換時需要螺絲整體拆裝、而新型拆卸式指示燈無論燈芯或是底座損壞時，只需插拔對應元件，就能實現損壞部件的更換。

圖7 傳統指示燈與拆卸式指示燈更換方式對比Fig.7 Comparison between traditional indicator and disassembled indicator replacement mode

3.2 拆裝時長及安全性優勢對比

通過3次對照試驗，每次試驗由兩組人員進行裝拆，試驗結果如表1所示。

由表1可知，傳統指示燈平均更換一次為387 s，新型拆卸式指示燈燈芯更換時間平均在37 s/次,而接線端子平均更換時間為90 s/次。由此可見，新型拆卸式指示燈更換時間明顯少于傳統指示燈更換時間。

表1 試驗數據對比表Table 1 Comparison table of experimental data

通過現場試驗對比：采用傳統的方法不僅耗時長，且完成拆裝過程需要多人同時配合，工藝繁瑣且施工強度大，費時費力；同時在拆裝過程中由于沒有專用可靠的工具容易誤碰造成設備故障或人員觸電等隱患。而采用新型拆卸式指示燈方便快捷，大大縮短拆裝和檢修所需工作時間，提高工作效率，安全可靠，避免了因檢修工藝不良引發的危險情況和經濟損失。

4 推廣前景及應用分析

如圖8所示為新型拆卸式指示燈燈芯損壞時更換步驟，新型拆卸式指示燈已在國網莆田供電公司所轄的開關柜現場推廣應用，效果良好，得到了運維人員的一致好評，其具備以下幾個特點：

圖8 新型拆卸式指示燈燈芯損壞時更換步驟Fig.8 Procedure for replacing the new removable indicator lamp wick when it is damaged

1)具有插拔鎖扣功能；

2)結構簡單、易于操作、更換時間短；

3)通用性強，避免了現有開關柜狀態指示燈尺寸不匹配問題，節省了材料；

4)采用按壓式接線方式，無需工器具即可操作更換；

5)降低運維人員誤碰引起設備故障和人員觸電的安全隱患。

狀態指示燈已在35 kV及以下高、低壓開關柜生產現場中應用廣泛[8]。由于新型拆卸式指示燈尺寸大小與傳統相匹配，對于之前已經安裝的損壞的指示燈可以進行快速替換；而對于新增設備，可以直接進行安裝。該產品填補了國內市場的一項空白，從現場應用情況來看確實有效地提高了更換指示燈檢修工作效率。該產品對電力企業的生產安全、技術經濟效果，以及對科研的推動作用具有積極貢獻，經濟效益和社會效益十分顯著。

5 總結

針對傳統10 kV配電室及開閉所高、低壓開關柜的狀態指示燈更換過程中存在的問題，本文提出了一種新型拆卸式指示燈，該成果效仿燈泡原理，將燈芯和底座采用接插件插拔方式連接的分體式設計。與傳統檢修方法相比，新型拆卸式指示燈損壞時，滿足單人操作，僅需更換燈芯或底座，無需整體拆卸，具有方便、快捷，安全可靠等優點，不僅能夠有效提高現場工作效率，還節省了人力、物力和財力，可在電力行業和用戶全面推廣使用，對推動科研發展和保障電網安全穩定運行具有重要意義。