电力通风亭通风孔在线启闭装置的应用

山东康威通信技术股份有限公司 山东济南 250101

一、总述

近年来，随着电力公司电力隧道通风亭数量迅速增加，现有的通风亭的安全防范工作面临新的问题，如何能有效防范针对电力隧道通风亭的人为破坏和非法入侵，以及恶意破坏，提高电力隧道整体安全等级，防范针对通风亭的恶意破坏行为，采用现代化的技术手段来提高电力隧道通风亭的安全防范水平是当务之急。

针对通风亭现状提出解决方案，通过全面实施对通风亭的通风口和百叶窗在线集中监控，提高现有通风亭的安全防范水平，可以防范对电力设施的恶意破坏，更好的保障供电安全。

二、电力隧道通风亭

隧道内的电缆输送巨大的电能的同时往往会产生很大的热量，若隧道内部通风效果不理想，隧道内的温度就不断升高，电缆线路的输送容量也因此会受到限制。更严重的情况，如果隧道内有易燃物，则隧道内环境温度过高会有极大的火灾隐患。另外，保电人员需定期进入隧道检修,隧道内温度也不能太高。为满足电力隧道正常运行的温度环境要求，需要对电力电缆隧道进行通风设计。在中心城区内穿越的电力隧道，开到地面的通风口受城市景观规划和地下管线的制约很大，一般修建于街道绿化带中，少数安置在人行道或对交通影响较少路段。以北京市为例，北京市电力公司共有电力隧道500多公里，通风亭近800个。

目前的通风亭分为自然通风亭和机械通风亭两种。自然通风亭一般只靠隧道内与外界环境之间的温差造成空气对流来实现通风，适于隧道环境较为干燥宽敞、离地表较近、隧道走向较为直通的条件。而机械通风亭一般应用于地底深层，隧道截面窄、弯道多，环境较为潮湿闷热。采用机械辅助通风的，分为一个进风井、一个排风井，进风井安装进气扇，排风井安装排气扇。这种形式应该是属于有组织气流，风井一般是从地下室的顶板通到外面。

图1是通风亭外形，图2是通风亭内部主要结构体示意图，图3是通风亭与电缆隧道的混凝土结构剖面图。

三、电力隧道通风亭多状态在线监测应用子系统

电力隧道通风亭多状态在线监测应用子系统是山东康威通信技术股份有限公司电力公司电缆网综合数据监控系统的一个应用子系统，该系统以REALTIME智能实时监控平台为基础和核心，由电力隧道综合监控主机、远程供电和通讯共缆传输组网铠装信号电缆、通风亭采集器、温度采集器及各种传感器五部分构成。

信号采集和供电利用电力隧道内专用远程供电和通讯共缆传输铠装通信电缆完成，无需另外敷设供电电缆线路。远程供电和通讯共缆传输铠装通信电缆线路可利用井盖监控及金属护层接地电流监测项目的剩余线芯对，部分资源紧张的路段只需扩充部分主干线路即可。通风亭采集器安装在通风亭内，温度采集器、油气采集器安装在通风亭顶部，带状温度/磁性距离开关传感器安装在每个百叶窗的顶部，隐形百叶窗安装于百叶窗的背面。

该系统主要包含对通风亭百叶窗(含门)运行状态在线监测、通风亭内运行环境情况在线监测、通风孔启闭联动监控及消防联动控制灭火功能；监控对象主要为：1个出入口门，3～4个百叶窗、通风孔。

如图4所示，电力隧道通风亭多状态在线监测应用子系统具有以下功能及特点：

1、实现对通风亭的百叶窗远程监控；当有百叶窗遭到恶意破坏时，安装在百叶窗的门磁探测器会向指挥中心发起告警，提示值班人员第一时间作出反应；

2、在通风亭内安装温度探测器，用于对通风亭的火灾以及异常温度进行监控；

3、该应用子系统可无缝接入原有的REAL-TIME智能实时监控平台，无需增加或调整，只需要进行参数配置即可；

4、该应用子系统终端设备可接入原建二级远程集控平台监控屏的电力隧道综合监控主机，无需新增主机；根据通风亭实际数据以及规划设计，仅需确定是否需要对相应分控变电站二级远程集控平台监控屏内的电力隧道综合监控主机进行板卡扩容；

5、优先使用井盖集中监控系统及接地电流在线监测系统工程敷设的远程供电和通讯共缆传输组网铠装信号电缆的冗余线对，使资源得到最大的应用，降低供电传输线路投资成本；

6、电缆网运行监控中心的GIS定位、故障告警、数据记录保存等功能；

7、在启闭装置安装霍尔传感器，遇到井盖启闭会反馈不同的安全告警信号。

四、REAL-TIME智能实时监控平台

REAL-TIME智能实时监控平台是指北京电力隧道多状态监控的管理平台，具有统一性和完全兼容性。可实现多级多状态远程实时监控，并可以把平台上采集的各种参数通过开放协议上传到建设方原有的GIS系统或者其他第三方厂家的上层管理平台上。

REAL-TIME智能实时监控平台是山东康威通信技术有限公司自主研发拥有自主知识产权的监控平台，平台支持多种常用设备的接入，能够快速对所监控的设备进行控制与数据响应，且拥有开放式的架构，便于扩展功能及第三方平台的接入。该平台能够根据用户的需求进行模块的增减，满足用户不同层次的需求。

该平台的核心模块为应用服务器，应用服务器能够接受多个模块的注册申请，然后为这些模块提供采集数据、上报数据、数据分析、数据整合等多种功能。针对监控系统中设备的不同，根据接收数据类型的不同，系统支持多套前端机模块，可以接收数据、语音、短信、视频等多种数据格式，并实现监控设备控制、校准等功能。

语音控制模块提供电话的语音形式主动报警、电话认证、电话控制监控设备的功能；短信模块提供短信形式的主动报警、短信控制监控设备的功能；告警中心模块与语音、短信模块相互联动，提供告警的消息来源；联动控制模块根据用户配置的联动信息，对监控设备出现的状态变化进行分析，达到设定的条件之后，联动控制多个设备，实现了系统的警报状态的自动处理，极大节省了工作人员的工作量。这些模块通过资源管理模块进行集中管理与配置。

监控管理模块是展现给用户的显示平台，分为B/S、C/S两种形式，通过使用浏览器与客户端软件的形式为用户提供直观的数据、图表、仿真GIS地图展示界面，并响应用户对于监控设备的控制操作。监控管理模块是前台模块，通过组态设备的概念来组织逻辑上关联的设备，通过表格列表、组态卡片图、仿真Gis地图等形式来表示数据。报警产生的时候，能够实时地显示报警发生的设备，根据报警级别的不同显示为不同颜色，允许用户查看告警的详细信息，并进行告警确认。根据数据类型的不同，监控管理模块还能以曲线的形式显示历史数据，便于进行统计分析。对应于每一个组态设备，模块通过图形、动画、仪表盘、标尺等直观形式显示设备当前的状态。这些直观性的展现方式，提高了用户体验，能在展示、维护系统的时候给人留下很深的印象。

五、通风孔启闭联动监控装置

图5为通风孔启闭联动监控装置安装示意图，通风亭四面墙体上安装固定有防护百叶窗，对于每一扇防护窗而言，其上的钢丝绳穿插于每一扇窗叶之中，其中一端固定于防护窗，另一端与吊架下方的脱钩装置相连，脱钩装置下方悬挂方形井盖，方形井盖下方的井盖滑轨可在方形井盖底座内滑动，方形井圈固定于井口之上的通风亭的地板上。

图6为通风亭可升降井盖工作效果示意图。通风亭百叶窗受到外力破坏时，钢丝绳拉力加大拉紧，机械联动机构锁舌向左移动将锁销拉开，离开升降井盖上对应锁定孔，井盖依靠自身重量沿导轨下降，落入方形井圈中，并撞击井盖锁，触发锁住井口。

图7是自动锁井机构示意图。自动锁井装置包括两套机构——触发脱钩机构和井盖上锁机构。当有外力破坏风亭时，会触发井盖由悬停状态下落至井口，而后井盖上锁机构会锁死井盖。

触发脱钩机构由脱钩器、钢丝及拉环共同组成，其中脱钩器是其中关键部件，为四杆连接的封闭结构，如图7(a)所示。其工作原理为杠杆原理和弹簧复位。当工作状态时，井盖被悬吊在脱钩器低端的双向交叉的抱钩上，为防止井盖脱落，井盖的重心与抱钩的支点在同一条竖直线上，并且抱钩的工作面与水平方向成5°夹角，平衡状态时，井盖可以牢靠的悬挂在抱钩上。当脱钩器上方的拉杆向上运动时，抱钩的两个工作面会产生相反的水平分力相对摆动，使抱钩张开，井盖便失去支撑而自由落体至井口。

脱钩器的拉杆向上运动来自外力对窗框的作用力，四个通风窗上各安装一根钢丝，并且每个扇叶上都安装有一个拉环。钢丝一端固定，另一端按次序穿过该通风窗的所有拉环，然后进入脱钩器与拉杆连接。每根钢丝就关联着的所有扇叶和脱钩器，这样任何一个扇叶受到外力而位移，无论是里推还是外拉，都会引起钢丝的扯动，从而触发脱钩器张开而使井盖掉落。

经施工实测，克服脱钩的水平阻力及摩擦力，钢丝拉力约为3kg，钢丝线性行程4cm，即可触发井盖掉落。力与行程大小合理，这样，既不会因为受力不够大而脱不了钩，也不会因为受力太小而轻易脱钩，如载重车引起的马路震动等因素就脱钩的情况是可以避免的。

图7(b)所示为井盖上锁机构。当井盖掉落到井口时，井盖上安装的磁铁会作用于安装在井圈上的霍尔传感器，引发安装在井圈上的电控锁自动上锁，同时引发报警。电控锁是由锁座、电控锁舌及电磁铁等组成。当井盖掉落后数秒，电磁铁动作，推动电控锁舌锁住安装在井盖上面的锁孔。如果遇到停电或电磁铁故障时，仍然可以启用应急钥匙，人工拨动连接件，实现电控锁的开锁和闭锁。等警报解除后，工程人员即可打开活动窗，开启锁井装置将井盖重新恢复到工作状态。

图8为方形井盖底座示意图。方形井盖底座采用冷轧钢板，热镀锌，喷塑材质制作，对应安装在井口，边长为800mm，四周用膨胀螺钉固定。底座四周有小孔，用于倾倒可燃油品的对外泄漏，防止进入隧道。盖板落下后，自动上锁。表面与底座边框齐平，可防止撬开。通风孔维修时，底座可以整体拆下，不影响施工。

七、总结

本文重点介绍了电力隧道通风亭通风孔的启闭装置的功能特点，在外力破坏通风亭设施的情况下，如何触发锁井，保护电力隧道内设施进一步受到破坏。其中主要应用了井盖的出发脱钩装置，门磁及霍耳传感器的报警功能，监控平台的远程开锁及锁井功能。实现了对电力隧道通风亭的无人值守的防护功能。这对于保障电力隧道内电缆设施安全有着重要意义。

本文所介绍方案在实际应用中仍有许多缺陷，如防护窗只适用于固定结构尺寸的通风亭，而目前各城市电力隧道设施不尽相同，通风亭甚至通风井口都存在很大差异。伴随着电力隧道设施结构体的逐步统一标准，通风亭防护装置必将提高适用性，进一步在电力隧道防护中发挥重要作用。