感应控制型变电站电缆沟自动防护装置设计与分析

曾 光 余江山 肖本胜 余述良

（国网安徽省电力公司金寨县供电公司，安徽 六安237321）

0 引言

感应控制型变电站电缆沟自动防护装置具有透视、通风、防护及感应自控功能。此装置不仅可以直接透视下方设备，还可以实现电缆沟内部环境主动预控，减少人力操作，减少了设备隐患，节约了运维成本，对于无人值守变电站电缆沟内设备的良好运行起到了重要作用。此项目已在17个变电站投入使用。

1 当前变电站电缆沟存在的问题

（1）巡视问题。变电站电缆沟巡视制度要求经常开启盖板巡视，对电缆沟进行测温、检查、消除隐患。

（2）环境问题。电缆通道窄，通风不畅，特别是高温潮湿天气，电缆支架锈蚀严重，绝缘层老化，需要经常维护，造成资源浪费。

（3）开闭问题。这种盖板，开闭操作必须借助专用撬杠，费时费力，效率低下，还易造成盖板本身及相邻盖板损坏，巡视时需增加两名辅助人员合力打开盖板（正常为两人，一人巡视，一人监护）。

2 感应控制型变电站电缆沟自动防护装置采用的技术原理

透视：主体材料采用钢化玻璃，方便巡视人员随时对电缆沟内设备进行监控，可直接目测下方设备，一眼见底。

通风：该装置在密封电缆沟上选择合适的位置安装，代替原电缆沟盖板，打开即可实现电缆沟通风除潮。

防护：内设隐形网门，可有效防止小动物进入。

感应自控：装置主体采用电动推杆侧轴开启式设计，辅以各类感应探头（风、雨、温、湿、红外）与电动设备（音响告警、风机、照明），配合控制芯片，可判断电缆沟内部与外部环境变化，从而开闭防护装置或启动告警、照明及风机。

感应控制型变电站电缆沟自动防护装置相对于以往的防护装置，具有以下创新点：首先，主体材料选用钢化玻璃与铝合金外框组合，具有良好的透视性与抗压性；其次，动力元件采用电动推杆，可以就地、远程控制装置开启与闭合；另外，该装置拥有强大的防护功能，其内部设钢丝网门，在装置开启时可有效防止小动物进入；侧轴开启45°，可有效防止巡视人员踏空；装置辅以各类感应探头与电动设备，配合控制芯片可对电缆沟内部环境进行主动预控。

3 感应控制型变电站电缆沟自动防护装置要实现的目标

感应控制型变电站电缆沟自动防护装置包括主体部分和电动部分的实施，主体部分包括钢化玻璃承重层、铝合金外框保护层、钢丝网门防护层三个部分，此防护装置主体材料采用钢化玻璃与铝合金外框，具有良好的透视性与抗压性，工作人员可便捷巡视下方设备。装置辅以各类感应装置与动力元件，配合控制芯片可对电缆沟内部环境实现主动预控，减少了设备隐患的发生，提高了变电站供电的可靠性。电控部分包括感应控制箱和电动推杆，其中感应控制箱包含各类感应装置和远程／自动分挡开关。

4 感应控制型变电站电缆沟自动防护装置的实施

对于装置的主体部分，首先是钢化玻璃承重层的选择。钢化玻璃承重层可透光，属于安全玻璃承重层。钢化玻璃其实是一种预应力玻璃，为提高玻璃的强度，通常使用化学或物理方法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层应力，从而提高了承载能力，增强了玻璃自身抗风压性、寒暑性、冲击性等。应用钢化玻璃承重层可直接目测下方设备运行情况，需能承受100 kg以上的压力。

其次是铝合金外框保护层的选择。铝合金外框保护层外框坚固可靠，因为铝合金密度小，此特点保证了铝合金边框材料的硬度和材质的规格。铝合金经过一定程度的冷加工可强化基体强度，部分铝合金还可通过热处理进行强化，从而使强度更高。铝合金表面易自然生产一层致密牢固的AL2O3保护膜，能很好地保护基体不受腐蚀，通过人工阳极氧化和着色，可获得铸造性能良好的铸造铝合金或加工塑性良好的变形铝合金，所以铝合金保护层耐蚀性高，不易生锈。另外铝合金外框容易加工，当对其添加一定的合金元素后，可获得良好的铸造性能。所以，铝合金外框保护层应是感应控制型变电站电缆沟自动防护装置实施的首要选择。

最后是钢丝网门的选择。针对钢丝网门装置进行了机械应力测试和抗腐蚀测试，即将试验品网门兜托500 g重物1 h后无明显变形，且盐水浸泡24 h后无不良反应。所以网门用细钢丝网配合不锈钢侧边制成，置于透光材料下方，钢丝网门装置坚固、耐腐蚀，且透光透气性好，在开启通风时可有效防止小动物进入，当需测温时能自由取出和放回。

对于装置的电动部分，首先是电动推杆装置的选择。电动推杆开启采用电动推杆动力单元，与控制箱配合可实现就地／远动／自动三种开闭方式。电动推杆是一种将电机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动的电力驱动装置，其通过控制电机的正反向旋转完成推杆的直线动作，电动推杆装置可实现远距离控制、集中控制或自动控制。电动推杆装置成本低、体积小，由电机直接驱动省去了中间的能量转化环节，整机效率高，从而降低了能耗，故障率低，无油液污染，精心设计在推杆内部的过载保护装置，使整机外部无多余附件，且调整方便、安全可靠，当推杆运行到设定距离或过载时，能自动切断电源，不至引起机件损坏或造成其他事故，安装维护简单方便，多点定位，往复推压伸缩、限位信号输出，控制简单、定位精确、运转平稳，推力大、传动效率高，并可以实现过载保护。电动推杆装置是感应控制型变电站电缆沟自动防护装置实施过程中不可或缺的装置之一。感应控制箱利用各类感应装置，实现电缆盖板的自动开合、排风、照明、告警等多项功能。

5 感应控制型变电站电缆沟自动防护装置应用后的效果检查

此防护装置主体材料采用钢化玻璃与铝合金外框，具有良好的透视性与抗压性，工作人员可便捷巡视下方设备。装置辅以各类感应装置与动力元件，配合控制器可对电缆沟内部环境实现主动预控，减少了设备隐患的发生，提高了变电站供电的可靠性。

6 感应控制型变电站电缆沟自动防护装置的应用现状

感应控制型变电站电缆沟自动防护装置具有结构简单、价格低廉、运行可靠、自动防护等特点，此成果已获实用新型专利（201320242124．1）与外观专利（201430129503．X），发明专利被受理（201410220952．4）。已在本公司17个变电站投入使用，节省了大量人力成本，延长了电缆沟内各设备的使用寿命，减少了设备隐患的发生。

7 项目的经济效益和社会效益

项目投资及收入情况：本项目合计投入资金10万元。感应控制型变电站电缆沟自动防护装置已在本公司17个变电站投入使用，带来的社会效益与经济效益是无法估量的。

应用后经济效益：此装置投入使用后，无需安排专人对电缆沟盖板进行启撬，并对电缆沟内部环境实现主动预控，节省了大量人力成本与工作时间。经统计，此装置安装后，每站每周回收的巡视成本约为50元，17个站投入使用后，每年可回收巡视成本约46 000元。而减少设备隐患，延长设备寿命，提高供电可靠性带来的经济效益是无法估量的。

应用后社会效益：通过此装置的使用，工作人员可以便捷地巡视变电站电缆沟内设备，及时发现设备隐患。在电缆沟内部温湿度及积水超标时可自动采取有效措施进行通风除潮或启动远程告警功能。此装置的运用保证了电缆沟内设备的稳定运行，减少了设备隐患，对变电站安全可靠运行起到了重要作用。

8 结语

感应控制型变电站电缆沟自动防护装置大大降低了工作人员开闭盖板的工作量，便于及时发现问题，消除电缆沟隐患，提高了巡视效率，为避免电缆火灾、提高供电可靠性发挥了重要作用，目前已在本公司17个变电站投入使用。感应控制型变电站电缆沟自动防护装置出现后，将会在变电站电缆沟自动控制方面得到广泛应用，它的作用和发展方向将越来越多地得到人们的关注。

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