磁吸式变压器油枕胶囊充气自动控制装置的研制

陈琛

（国网宁夏电力有限公司石嘴山供电公司，宁夏 石嘴山753000）

随着建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业战略目标的提出，国网宁夏石嘴山供电公司持续深化以“一个引领、三个变革”作为实施新时代发展战略的基本路径，不断强化党建引领，实施质量变革、效率变革、动力变革，使电力生产工作呈现出欣欣向荣的发展景象。然而，企业持续深化质量变革的道路并不是一帆风顺，电力生产基础工作依旧存在技术手段落后、安全保障不足、生产效率低下等问题，比如在变压器油枕检修工作中，依旧存在人员持续高处作业观测胶囊充气状态的情况，带来了人员高坠的安全风险。

1 选题理由

理由一：石嘴山供电公司辖区内变压器油枕胶囊充气工作仍须将人员置于油枕顶部从事观测工作，存在人员高坠的安全风险。虽然《电力安全工作规程》明确规定“凡在高度1.5 m以上的工作，人员应使用安全带”，而检修人员在变压器油枕胶囊观察工作中已按要求装配五点式安全带，但由于胶囊式油枕呈圆柱状，箱壁光滑、四周无护栏，且无安全带高处挂点，在实际操作过程中有背于“安全带应高挂低用”的安全管理规定，这意味着，即使使用安全带也无法避免长时高处作业存在的安全风险。

理由二：使用高空作业车以降低安全风险。高空作业车支撑稳固，人员站在高空作业平台内部工作，四周有金属护栏，安全带可高挂低用，较之以前安全风险有所降低。但经过实践论证发现，油枕胶囊充气观察口较小，若人员不通过工具试探或贴近观察就无法准确判断胶囊充气状态，而人员置于高空作业平台内部根本无法贴近观察口，不能保证胶囊充气效果。

2 设定目标

根据胶囊充气观察工作特点、装置功能及安装特点，将变压器油枕胶囊充气观察人员登高作业时间由目前平均40.9 min缩短为≤3 min。

3 提出方案并确定最佳方案

3.1 磁吸式变压器油枕胶囊充气自动控制装置设计方案

为了达到既定的目标，小组成员集思广益，运用“头脑风暴法”，经比较选择了“SNC-200-2”无线同步开关+行程开关+探针M10×200+O型磁铁+继电器+声光报警器+环氧树脂板+充气泵电源及其他辅助的方案。

3.2 确定制作材料

3.2.1 遥控收发单元的选择

根据设计需求收发单元应准确发收信号，信号范围不小于30 m，性价比高。“SNC-200-2”无线同步开关模块的误码率0.5%～1%、发射距离150 m、输出开关变位位置“1开1闭”（单变位）。“SNC-200-4”无线同步开关模块误码率0.5%～1%、发射距离150 m，输出开关变位位置“2开2闭”（双变位）。考虑靠经济因素，选择“SNC-200-2”无线同步开关。

3.2.2 遥控收发电源的选择

“SNC-200-2”无线同步开关模块信号发射器适配9 V直流电池作为脉冲信号电源。相比9 V电池，接入AC 220 V电源，输出DC 12 V电源稳定可靠，如图1所示。

图1 收发模块设计

3.2.3 探测单元的选择

探测单元能够深入胶囊观察口，有效探测胶囊膨胀状态，并将胶囊状态反馈至发信单元，结构简单、便于取材、YBLX-K3/20S/1E经济实惠，且功能满足需求，如图2所示。

图2 遥控探测器设计

3.2.4 磁吸固定单元的选择

磁吸固定单元的选择主要是根据现场情况选择固定结实可靠，垂直吸附力≥30 kg便于拆装、携带的O型磁铁。

3.2.5 智能控制单元选择

从动作时间、适用范围、经济实惠出发，选取了CNZJSC-ZJSB9型继电器，动作时间更短、性价比更高，更适用于遥控操作，如图3所示。

图3 智能报警设计

3.2.6 延时报警单元选择

相比GTR8-A1时间继电器，GTR8-M2型延时范围0.1s～10 d，10种功能包括延时关闭功能模式“E”，实现延时关闭功能简单易，行且经济实惠，如图4所示。

图4 延时控制设计

4 制订方案并实施

4.1 遥控装置制作、加工及验证

联系遥控电子元件厂家进行设备制作，根据功能参数进行设备制作。按照设计的遥控发射、接收部分控制回路图，接收器电源回路装设LAY50-22D-20TD型按钮，整流装置（12 V）外接220 V市电，输出直流12 V为接收器提供装置电源，LAY50-22D-20TD型自锁带灯按钮控制整流装置12 V输出开闭，闭合灯亮、断开灯灭。接收器接收12V+电脉冲实现开关变位，开关变位NO-COM导通，COM输出12 V+电源，电源回路设计如图5所示，装置整体设计如图6所示，装置整体实物如图7所示。

图5 电源回路设计

图6 装置整体设计

图7 装置整体实物

4.2 探测装置加工、配件购买制作及组装

按照设计图纸，购买和领取符合设计要求的探测感应元件、强力磁铁、缓冲垫圈、钢套、绝缘板、连接端子等辅件，根据确定的加工工艺，制作成品，探测箱尺寸为200 mm×140 mm×250 mm，磁吸固定承载力≥30 kg。

4.3 测试运用

使用新装置安装流程：探测控制箱的固定、开箱→探针伸入变压器本体油枕排气口→吸附固定调整→打开自动控制延时报警开关→探测控制箱加盖安装结束。

使用新装置拆除流程：断开自动控制延时报警开关→取下探测控制箱→恢复变压器本体油枕排气塞。

5 效果检查

新装置成功取代人员持续登高观察油枕胶囊充气状态的工作方式，5台变压器10次胶囊充气作业，平均人员登高作业时长2.03 min。相比传统的作业时间40.9 min缩短了95.04%，低于预期3 min的目标。

6 巩固措施

QC小组在新装置实施后，制订了《磁吸式胶囊充气自控延时关闭报警装置使用说明书》《磁吸式胶囊充气自控延时关闭报警装置管理办法》，将装置的设计图纸、参数资料、使用方法、管理办法等资料进行整理归档，将装置纳入变电检修一班工器具中统一管理，由管理员每月定期维护。QC小组总结活动成果并报送检修公司进行推广应用。

7 结束语

磁吸式胶囊充气自控延时关闭报警装置制造成本低廉、操作方便、安全性强，更加适用于天气多变的工作环境，避免了人员持续高处作业带来人员高坠的安全风险，有效地保障人身及设备安全。