變電站帶電作業(yè)新安全隔離器具設(shè)計(jì)與應(yīng)用

潘峰　蔡戎　胡學(xué)剛

【摘 要】變電站是電力設(shè)備集中運(yùn)行的場(chǎng)所，各個(gè)帶電設(shè)備之間距離是按照最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式設(shè)計(jì)，空間比較狹小，對(duì)在變電站中帶電作業(yè)影響很大，稍有不慎就會(huì)發(fā)生觸電事故?，F(xiàn)基于激光定位原理，設(shè)計(jì)一種自動(dòng)聲光報(bào)警隔離裝置。當(dāng)工作中超出安全距離，裝置會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒工作人員遠(yuǎn)離帶電設(shè)備，避免觸電風(fēng)險(xiǎn)。

【關(guān)鍵詞】帶電作業(yè)；激光；聲光報(bào)警

引言

變電站在運(yùn)行多年后，由于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的變化或者整個(gè)供電區(qū)域用戶負(fù)荷容量的變化，要進(jìn)行檢修或者擴(kuò)建，而帶電作業(yè)是檢修業(yè)務(wù)中不可或缺的一個(gè)部分。當(dāng)進(jìn)行上述檢修或者擴(kuò)建工作時(shí)，為保證重要供電用戶供電和普通用戶供電連續(xù)，常態(tài)情況下周邊帶電設(shè)備一般不允許停電。因此工作區(qū)域被限制在一個(gè)狹小的安全范圍內(nèi)，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)需要一種保證人身、設(shè)備對(duì)帶電設(shè)備的安全距離的設(shè)備。傳統(tǒng)的方式是通過(guò)地面隔離圍欄和人員監(jiān)督相結(jié)合的方式，保證檢修或擴(kuò)建人員在安全區(qū)域內(nèi)工作。傳統(tǒng)的安全隔離設(shè)備由于結(jié)構(gòu)上固有的限制，導(dǎo)致其高度只能在1.5m以下；監(jiān)督人員受人數(shù)和素質(zhì)的限制，不可能面面俱到。新型式的安全隔離設(shè)備通過(guò)激光精確的定位功能，可以有效的在工作區(qū)域隔離出一個(gè)安全范圍。通過(guò)光電觸發(fā)的原理，構(gòu)成一個(gè)自動(dòng)聲光報(bào)警的裝置，提醒工作和監(jiān)督人員出現(xiàn)的緊急情況，避免觸電事故的發(fā)生。

1傳統(tǒng)隔離方式

變電站內(nèi)帶電設(shè)備和不帶電設(shè)備間傳統(tǒng)的隔離方式主要是絕緣遮攔和安全圍欄。傳統(tǒng)的圍欄通過(guò)空間絕對(duì)隔離的方式，能把人體和器具限制在工作安全的一邊，但是其標(biāo)準(zhǔn)高度一般為1.2m。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化制造、組裝連接成一片，通過(guò)立在地面上的自重和自身穩(wěn)定性的固定方式維持結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定。傳統(tǒng)的方式由于自身結(jié)構(gòu)的原因，制造高度過(guò)高會(huì)無(wú)法滿足其自身穩(wěn)定性的要求。而由于傳統(tǒng)固定方式的缺陷，不能再脫離地面固定的方式下組合安裝。如下圖一和圖二：

2新隔離圍欄設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)思想

解決傳統(tǒng)圍欄固定方式依賴(lài)地面，組合方式單一，隔離空間受高度限制，需要多人共同監(jiān)督的問(wèn)題。

2.2設(shè)計(jì)方案

2.2.1功能方案

基于激光原理，結(jié)合聲光報(bào)警技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)電路，來(lái)實(shí)現(xiàn)下述功能：①能夠適應(yīng)中雨及以下，大霧等天氣狀況②能夠在輕微晃動(dòng)或大風(fēng)的條件下維持自身隔離系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不能錯(cuò)誤發(fā)警報(bào)信息③電路應(yīng)有自檢功能④電路應(yīng)有聲光報(bào)警功能

2.2.2機(jī)械和電路設(shè)計(jì)方案

2.2.2.1機(jī)械部分設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)組合桿，通過(guò)高度上的疊加解決高度問(wèn)題；通過(guò)頂部設(shè)計(jì)水平尺和電氣接點(diǎn)，底部設(shè)計(jì)垂直校準(zhǔn)，連接采用螺紋加螺旋套筒精度解決高度上的準(zhǔn)直問(wèn)題；通過(guò)設(shè)計(jì)光學(xué)棱鏡，解決晃動(dòng)中激光無(wú)法對(duì)準(zhǔn)的問(wèn)題；通過(guò)設(shè)計(jì)掛點(diǎn)，解決底層物理上的隔離問(wèn)題。

2.2.2.2

電路部分設(shè)計(jì)方案

通過(guò)設(shè)計(jì)環(huán)形水平儀，將中心圓圈線用金屬線，并隔開(kāi)成若干小段，形成電氣接點(diǎn)，判斷立桿是否處于水平或者垂直位置，控制住高度偏差；通過(guò)光觸發(fā)器件產(chǎn)生電流，形成閉環(huán)回路，當(dāng)被遮斷時(shí)，自動(dòng)開(kāi)路；光觸發(fā)形成的邏輯是與邏輯，電路也應(yīng)是與電路，并用單片機(jī)完成自檢功能；

2.3初步設(shè)計(jì)圖

2.3.1機(jī)械設(shè)計(jì)圖

2.3.2機(jī)械設(shè)計(jì)圖說(shuō)明

①立柱采用空心圓柱形狀，厚度為5mm；使用絕緣材料制作，主要成分使用環(huán)氧樹(shù)脂，保證整體強(qiáng)度滿足立柱高度不斷升高的要求，以免過(guò)高的情況下彎折或者偏心度大于千分之一；使用絕緣材料還可以在周邊設(shè)備帶電的情況下，避免產(chǎn)生的感應(yīng)電；立柱頂端或底端接頭部位采用連續(xù)螺紋，長(zhǎng)度大約100-150mm，以供專(zhuān)用接頭對(duì)接增長(zhǎng)使用；專(zhuān)用接頭采用空心三通狀，使用普通的鐵質(zhì)材料，長(zhǎng)度約230-330mm，內(nèi)部使用反螺紋，以供與立柱螺紋緊密配合；接頭螺紋長(zhǎng)度分為上、下、中三部分，長(zhǎng)度分別為100-150mm，和立柱螺紋同樣長(zhǎng)度，以達(dá)到緊密配合。②立柱上面每隔約100mm開(kāi)孔，孔徑約10mm，孔徑成雙列，雙列之間成90度角度；孔眼上面裝有透鏡，其中光源立柱裝平面鏡，光觸發(fā)立柱裝凹透鏡。③立柱內(nèi)部裝有固定光源和光觸發(fā)原件的架子，架子的格子距離和孔距相對(duì)應(yīng)，以滿足光源發(fā)射和光觸發(fā)接收的功能。④立柱上裝有水平儀和垂直儀，水平儀主要是用來(lái)校準(zhǔn)立柱頂部是否水平，以免立柱在不斷增高的過(guò)程中偏心度過(guò)大，導(dǎo)致激光對(duì)準(zhǔn)的精度無(wú)法滿足要求，水平儀裝有電氣接點(diǎn)，不滿足要求時(shí)可以可向微機(jī)裝置發(fā)出信號(hào)；垂直儀是用來(lái)校準(zhǔn)立柱的垂直度，當(dāng)立柱不滿足垂直度的要求時(shí)，根據(jù)垂直儀的顯示對(duì)立柱進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。⑤安裝與立柱尺寸相適應(yīng)的底座，底座采用模塊化設(shè)計(jì)，配重塊能進(jìn)行組裝，組裝后的底座重量需能滿足立柱疊加后重心變化幅度對(duì)穩(wěn)定性的要求，以保證整體重心在底座內(nèi)，以免立柱傾覆；底座使用質(zhì)量比較大的材料，底座上平面應(yīng)帶有四邊調(diào)整功能，在四個(gè)角使用全絲扣螺桿支撐和固定，以調(diào)整立柱滿足垂直度的要求，中間應(yīng)有與立柱配套的內(nèi)螺紋，以固定

立柱。

2.3.3電氣設(shè)計(jì)圖

2.3.4電氣設(shè)計(jì)圖說(shuō)明

①光源原件采用自帶電池供電，電池應(yīng)為可更換重復(fù)充電電池；電池采用模塊化組裝，增加電池容量和便于更換；電池對(duì)光源原件采用外供電方式，不裝設(shè)在立柱內(nèi)，采用密封移動(dòng)模塊盒外插供電方式；光源發(fā)出的光為激光，一般為紅色。②光觸發(fā)原件采用光電二極管，被激光觸發(fā)會(huì)形成光電流；光電二極管應(yīng)對(duì)自然光不敏感，自然光無(wú)法觸發(fā)光電流；光電二極管安裝在立柱內(nèi)，立柱孔上有凹透鏡，可聚光，防止立柱抖動(dòng)時(shí)無(wú)法觸發(fā)光電二極管；光電二極管在電路上連接為串聯(lián)方式，當(dāng)最少有一個(gè)二極管不被觸發(fā)時(shí)，電路形成開(kāi)路。③光電隔離器主要是將兩個(gè)不同源的電路隔離開(kāi)，以免相互影響

產(chǎn)生錯(cuò)誤告警。④電源、單片機(jī)和喇叭、燈光報(bào)警裝置裝設(shè)在密封盒內(nèi)，單片機(jī)在收到光電隔離的電平信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出報(bào)警聲音和燈光發(fā)光，燈光一般為紅色。⑤外部電路連接采用絕緣雙股線和標(biāo)準(zhǔn)插頭，以便于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和作業(yè)。

3改進(jìn)安全隔離裝置評(píng)價(jià)

改進(jìn)后的安全隔離裝置比傳統(tǒng)的裝置要更輕便，更容易攜帶和安裝；工作中只需要一名監(jiān)護(hù)人員，監(jiān)護(hù)人員比傳統(tǒng)裝置要少得多；監(jiān)護(hù)范圍可以比傳統(tǒng)裝置要大得多，還能形成全方位立體監(jiān)護(hù)；能對(duì)傳統(tǒng)裝置不能監(jiān)護(hù)的高空帶電部位進(jìn)行監(jiān)護(hù)，且不存在感應(yīng)電影響，不會(huì)有傳統(tǒng)監(jiān)護(hù)設(shè)備損壞會(huì)可能造成電氣短路的缺陷。

4結(jié)論

使用了新的監(jiān)護(hù)裝置可以進(jìn)一步提高工地安全管理水平，能解決人身和設(shè)備間高空安全隔離問(wèn)題，減少管理人員的派出，提高了變電站內(nèi)安全風(fēng)險(xiǎn)防控能力。

參考文獻(xiàn)：

1龔杭章配網(wǎng)帶電作業(yè)安全影響因素及防護(hù)分析無(wú)線互聯(lián)科技

2胡毅劉凱彭勇蘇梓銘吳田帶電作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展與趨勢(shì)高電壓技術(shù)

3石生智交流特高壓輸電線路帶電作業(yè)工器具及作業(yè)方法研究華北電力大學(xué)

4胡毅王力農(nóng)鄒偉送配電帶電作業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展電力設(shè)備