潘峰　蔡戎　胡學剛

【摘 要】變電站是電力設備集中運行的場所，各個帶電設備之間距離是按照最經(jīng)濟運行模式設計，空間比較狹小，對在變電站中帶電作業(yè)影響很大，稍有不慎就會發(fā)生觸電事故?，F(xiàn)基于激光定位原理，設計一種自動聲光報警隔離裝置。當工作中超出安全距離，裝置會自動報警，提醒工作人員遠離帶電設備，避免觸電風險。

【關鍵詞】帶電作業(yè)；激光；聲光報警

引言

變電站在運行多年后，由于設備運行狀態(tài)的變化或者整個供電區(qū)域用戶負荷容量的變化，要進行檢修或者擴建，而帶電作業(yè)是檢修業(yè)務中不可或缺的一個部分。當進行上述檢修或者擴建工作時，為保證重要供電用戶供電和普通用戶供電連續(xù)，常態(tài)情況下周邊帶電設備一般不允許停電。因此工作區(qū)域被限制在一個狹小的安全范圍內，導致現(xiàn)場需要一種保證人身、設備對帶電設備的安全距離的設備。傳統(tǒng)的方式是通過地面隔離圍欄和人員監(jiān)督相結合的方式，保證檢修或擴建人員在安全區(qū)域內工作。傳統(tǒng)的安全隔離設備由于結構上固有的限制，導致其高度只能在1.5m以下；監(jiān)督人員受人數(shù)和素質的限制，不可能面面俱到。新型式的安全隔離設備通過激光精確的定位功能，可以有效的在工作區(qū)域隔離出一個安全范圍。通過光電觸發(fā)的原理，構成一個自動聲光報警的裝置，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

變電站內帶電設備和不帶電設備間傳統(tǒng)的隔離方式主要是絕緣遮攔和安全圍欄。傳統(tǒng)的圍欄通過空間絕對隔離的方式，能把人體和器具限制在工作安全的一邊，但是其標準高度一般為1.2m。通過標準化制造、組裝連接成一片，通過立在地面上的自重和自身穩(wěn)定性的固定方式維持結構上的穩(wěn)定。傳統(tǒng)的方式由于自身結構的原因，制造高度過高會無法滿足其自身穩(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新隔離圍欄設計

2.1設計思想

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

2.2設計方案

2.2.1功能方案

基于激光原理，結合聲光報警技術，設計一個自動電路，來實現(xiàn)下述功能：①能夠適應中雨及以下，大霧等天氣狀況②能夠在輕微晃動或大風的條件下維持自身隔離系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不能錯誤發(fā)警報信息③電路應有自檢功能④電路應有聲光報警功能

2.2.2機械和電路設計方案

2.2.2.1機械部分設計方案

設計組合桿，通過高度上的疊加解決高度問題；通過頂部設計水平尺和電氣接點，底部設計垂直校準，連接采用螺紋加螺旋套筒精度解決高度上的準直問題；通過設計光學棱鏡，解決晃動中激光無法對準的問題；通過設計掛點，解決底層物理上的隔離問題。

2.2.2.2

電路部分設計方案

通過設計環(huán)形水平儀，將中心圓圈線用金屬線，并隔開成若干小段，形成電氣接點，判斷立桿是否處于水平或者垂直位置，控制住高度偏差；通過光觸發(fā)器件產(chǎn)生電流，形成閉環(huán)回路，當被遮斷時，自動開路；光觸發(fā)形成的邏輯是與邏輯，電路也應是與電路，并用單片機完成自檢功能；

2.3初步設計圖

2.3.1機械設計圖

2.3.2機械設計圖說明

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)氧樹脂，保證整體強度滿足立柱高度不斷升高的要求，以免過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備帶電的情況下，避免產(chǎn)生的感應電；立柱頂端或底端接頭部位采用連續(xù)螺紋，長度大約100-150mm，以供專用接頭對接增長使用；專用接頭采用空心三通狀，使用普通的鐵質材料，長度約230-330mm，內部使用反螺紋，以供與立柱螺紋緊密配合；接頭螺紋長度分為上、下、中三部分，長度分別為100-150mm，和立柱螺紋同樣長度，以達到緊密配合。②立柱上面每隔約100mm開孔，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應，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，水平儀主要是用來校準立柱頂部是否水平，以免立柱在不斷增高的過程中偏心度過大，導致激光對準的精度無法滿足要求，水平儀裝有電氣接點，不滿足要求時可以可向微機裝置發(fā)出信號；垂直儀是用來校準立柱的垂直度，當立柱不滿足垂直度的要求時，根據(jù)垂直儀的顯示對立柱進行相應調整。⑤安裝與立柱尺寸相適應的底座，底座采用模塊化設計，配重塊能進行組裝，組裝后的底座重量需能滿足立柱疊加后重心變化幅度對穩(wěn)定性的要求，以保證整體重心在底座內，以免立柱傾覆；底座使用質量比較大的材料，底座上平面應帶有四邊調整功能，在四個角使用全絲扣螺桿支撐和固定，以調整立柱滿足垂直度的要求，中間應有與立柱配套的內螺紋，以固定

立柱。

2.3.3電氣設計圖

2.3.4電氣設計圖說明

①光源原件采用自帶電池供電，電池應為可更換重復充電電池；電池采用模塊化組裝，增加電池容量和便于更換；電池對光源原件采用外供電方式，不裝設在立柱內，采用密封移動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)會形成光電流；光電二極管應對自然光不敏感，自然光無法觸發(fā)光電流；光電二極管安裝在立柱內，立柱孔上有凹透鏡，可聚光，防止立柱抖動時無法觸發(fā)光電二極管；光電二極管在電路上連接為串聯(lián)方式，當最少有一個二極管不被觸發(fā)時，電路形成開路。③光電隔離器主要是將兩個不同源的電路隔離開，以免相互影響

產(chǎn)生錯誤告警。④電源、單片機和喇叭、燈光報警裝置裝設在密封盒內，單片機在收到光電隔離的電平信號后，驅動喇叭發(fā)出報警聲音和燈光發(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準插頭，以便于標準化生產(chǎn)和作業(yè)。

3改進安全隔離裝置評價

改進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)護人員，監(jiān)護人員比傳統(tǒng)裝置要少得多；監(jiān)護范圍可以比傳統(tǒng)裝置要大得多，還能形成全方位立體監(jiān)護；能對傳統(tǒng)裝置不能監(jiān)護的高空帶電部位進行監(jiān)護，且不存在感應電影響，不會有傳統(tǒng)監(jiān)護設備損壞會可能造成電氣短路的缺陷。

4結論

使用了新的監(jiān)護裝置可以進一步提高工地安全管理水平，能解決人身和設備間高空安全隔離問題，減少管理人員的派出，提高了變電站內安全風險防控能力。

參考文獻：

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

2胡毅劉凱彭勇蘇梓銘吳田帶電作業(yè)關鍵技術研究進展與趨勢高電壓技術

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

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