康勇全，梁健超，張育勛

（廣州市電力工程有限公司，廣東 廣州 510260）

總結(jié)及分析以往的電纜遷改或者搶修工程，發(fā)現(xiàn)有幾個(gè)工作步驟效率不高，并存在一定的安全隱患。一是電纜驗(yàn)電操作，驗(yàn)電時(shí)需要人工進(jìn)行判斷并且做標(biāo)識(shí)，但是遇到電纜管廊內(nèi)部電纜走向多而復(fù)雜的情況，存在錯(cuò)誤地將記號(hào)標(biāo)到帶電電纜上方風(fēng)險(xiǎn)。若現(xiàn)場(chǎng)需要再次核對(duì)目標(biāo)電纜是否帶電，需要重新對(duì)電纜進(jìn)行標(biāo)識(shí)，浪費(fèi)不少的人力和時(shí)間。二是電纜的刺扎，電纜刺扎需要安全可靠地進(jìn)行，若第一步電纜標(biāo)記錯(cuò)誤，那么電纜的刺扎就會(huì)引起帶電電纜的損壞并且可能損壞電纜刺扎設(shè)備。三是電纜的切割工作需要穿戴厚重的防護(hù)服來(lái)進(jìn)行手動(dòng)切割，尤其是夏天室外高溫下工作，很容易造成操作人員中暑或者身體不適。

廣州市電力工程公司通過(guò)長(zhǎng)期與廣州供電局輸電管理所等單位的交流合作，通過(guò)總結(jié)提煉長(zhǎng)期施工及運(yùn)檢分析累積的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)電纜智能遙控刺扎及斷線裝置研發(fā)、改進(jìn)和應(yīng)用新型施工工具，編制出電纜智能遙控刺扎及斷線裝置施工技術(shù)。經(jīng)多項(xiàng)電纜工程實(shí)踐檢驗(yàn)證明，施工方法先進(jìn)有效，適用范圍廣，使用便利，提高施工質(zhì)量和效率，為公司帶來(lái)明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 本施工方法的創(chuàng)新點(diǎn)

新工具、新材料應(yīng)用。

針對(duì)傳統(tǒng)電纜驗(yàn)電、刺扎、斷線工具無(wú)法聯(lián)動(dòng)操作施工的缺陷，我司研究了一套集電纜帶電識(shí)別，安全刺扎和切割電纜的裝置，通過(guò)智能控制平臺(tái)的操作，實(shí)現(xiàn)了施工人員可與目標(biāo)電纜在保持安全距離的情況下完成斷線施工。具有以下的創(chuàng)新點(diǎn)：（1）應(yīng)用該裝置無(wú)須在電纜兩端施加信號(hào)，可直接在電纜斬切位置直接驗(yàn)電識(shí)別；（2）該裝置具有自鎖控制功能，探測(cè)到電纜帶電時(shí)能夠自動(dòng)閉鎖刺扎器控制裝置；（3）該裝置可直接附著電纜進(jìn)行驗(yàn)電，非線圈方式圍繞電纜，避免了電纜重疊壓緊而無(wú)法測(cè)量；（4）采用遙控刺扎和切割工藝，提高刺扎和切割電纜的安全性；（5）該裝置采用觸摸電容液晶屏，具有語(yǔ)音提示功能，體積小重量輕，便于攜帶。

在此過(guò)程獲得了2 項(xiàng)國(guó)家實(shí)用新型專利和1 項(xiàng)計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記證書(shū)，相關(guān)發(fā)明專利在實(shí)質(zhì)審查中。

《一種用于輸電電纜帶電停電狀態(tài)快速檢測(cè)的驗(yàn)電設(shè)備》（ZL 2022 2 0856355.0），通過(guò)新型的驗(yàn)電設(shè)備，將電纜的帶電情況數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)娇刂浦鳈C(jī)上，判斷刺扎及斷線工作是否可以進(jìn)行?！兑环N電纜智能驗(yàn)電、試扎及切斷控制系統(tǒng)》（ZL 2022 2 0856427.1），《電纜智能遙控安全試扎及斷線控制系統(tǒng)》（軟著登字第9810976 號(hào)），通過(guò)控制系統(tǒng)，施工人員可以與目標(biāo)電纜保持5m 以上安全距離，實(shí)現(xiàn)電纜驗(yàn)電、試扎及斷線全過(guò)程遙控操作，提高施工效率和保障了施工人員的安全性。

2 關(guān)鍵技術(shù)原理

2.1 電纜帶電識(shí)別

《電力安全工作規(guī)程線路部分》有明確的要求：開(kāi)斷電纜前，必須與電纜圖紙核對(duì)是否相符；用儀器或其他設(shè)備證實(shí)該電纜無(wú)電。要證實(shí)目標(biāo)電纜無(wú)電，才能夠?qū)δ繕?biāo)電纜進(jìn)行刺扎和切割。

根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，閉合電路的一部分導(dǎo)體在變化的磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。電纜帶電識(shí)別裝置里面有一磁場(chǎng)傳感器，其在交流電產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)中可以感應(yīng)出變化的電動(dòng)勢(shì)。但是其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)數(shù)值比較小，需要進(jìn)行放大至中央處理器能夠識(shí)別的信號(hào)才能識(shí)別出來(lái)，因此，磁場(chǎng)傳感器所感應(yīng)出來(lái)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)經(jīng)過(guò)放大電路后，經(jīng)由中央處理器的數(shù)模轉(zhuǎn)化后得到具體的數(shù)值，再經(jīng)由中央處理器通過(guò)無(wú)線傳輸部分傳輸給控制主機(jī)?？刂浦鳈C(jī)根據(jù)判斷算法，然后判斷所電纜帶電識(shí)別裝置所檢測(cè)的數(shù)據(jù)，判斷目標(biāo)電纜的帶電狀態(tài)。

因此，由于電纜沒(méi)有帶電的情況下，是不存在變化的磁場(chǎng)的，只要檢測(cè)目標(biāo)電纜的磁場(chǎng)大小和相鄰的電纜的磁場(chǎng)大小。根據(jù)判斷算法，就可以判斷出目標(biāo)電纜的帶電狀態(tài)。

2.2 無(wú)線傳輸

無(wú)線傳輸部分是控制主機(jī)與電纜帶電識(shí)別裝置、電纜刺扎控制器和電纜切割控制器進(jìn)行傳輸?shù)奈ㄒ煌緩健１卷?xiàng)目使用了2.4G 的通信頻道，芯片采用了進(jìn)口的NRF24L01無(wú)線傳輸芯片。在無(wú)線通信中斷的時(shí)候，芯片會(huì)不斷搜索和配置自身的數(shù)據(jù)，從而最大程度地保證通信質(zhì)量。

2.3 電池電源管理

由于控制主機(jī)、電纜帶電識(shí)別裝置、電纜刺扎控制器和電纜切割控制器均使用鋰電池作為電源輸入。因此，本項(xiàng)目基于鋰電池使用了TP5400 充放電管理芯片進(jìn)行電源管理和鋰電池充電管理。TP5400 可以在監(jiān)控鋰電池的電壓和控制鋰電池充電的速度，保障鋰電池不會(huì)因?yàn)檫^(guò)沖和過(guò)放導(dǎo)致鋰電池?fù)p壞。并且TP5400 可以把鋰電池的電壓從3.7V 升到5V，從而供給后級(jí)電路使用。

2.4 安全刺扎和切割

和以往的刺扎設(shè)備不同的是，以往的刺扎設(shè)備由于操作簡(jiǎn)單，并沒(méi)有安全鎖這個(gè)功能。本裝置必須經(jīng)過(guò)驗(yàn)電步驟，保證目標(biāo)電纜是沒(méi)有電的情況下進(jìn)行刺扎和切割，若電纜帶電則不能進(jìn)行刺扎和切割動(dòng)作。

3 裝置操作流程

如圖1所示進(jìn)行電纜智能遙控刺扎及斷線裝置的安裝。

圖1 裝置實(shí)施示意圖

如圖2 所示進(jìn)行電纜智能遙控刺扎及斷線裝置的控制操作。

圖2 裝置操作流程圖

4 效果檢查

4.1 原施工方法

（1）傳統(tǒng)的目標(biāo)電纜鑒別。需要進(jìn)入變電站做安全措施，安裝發(fā)射主機(jī)，在停電目標(biāo)電纜上進(jìn)行特殊接線，需要留人操作發(fā)射主機(jī)，接收機(jī)在使用前需要在發(fā)射主機(jī)端進(jìn)行同步信號(hào)（停電或更換接線時(shí)，需要重新同步），然后才能帶著接收機(jī)處出發(fā)至目標(biāo)電纜切斷位置進(jìn)行目標(biāo)電纜鑒別。準(zhǔn)備工作多，操作麻煩、需要多人配合、耗時(shí)較長(zhǎng)。無(wú)法滿足搶修作業(yè)等對(duì)工期要求緊張的項(xiàng)目使用。

（2）傳統(tǒng)電纜試扎。需要至少兩名操作人員穿著不透氣的保護(hù)服站在絕緣墊上，采用人工大錘打釬的方式對(duì)擊穿目標(biāo)電纜，或者采用手動(dòng)液壓刺穿槍進(jìn)行近距離試扎。人工操作方式具有刺穿質(zhì)量不穩(wěn)定，對(duì)操作人員水平要求高，且夏天容易導(dǎo)致操作人員中暑。

（3）傳統(tǒng)電纜切割。需要操作人員穿著不透氣的保護(hù)服站在絕緣墊上，使用往返鋸或環(huán)形電鋸將目標(biāo)電纜切斷的方式，夏天容易中暑，穿著保護(hù)服作業(yè)操作麻煩，保護(hù)服清洗困難且易損。采用傳統(tǒng)電纜切斷方式，一旦未進(jìn)行目標(biāo)電纜安全試扎誤傷帶電電纜時(shí)，容易導(dǎo)致嚴(yán)重的人員傷亡。

4.2 現(xiàn)施工方法對(duì)比

（1）能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)對(duì)目標(biāo)電纜及輔助電纜進(jìn)行快速檢測(cè)，判斷電電纜驗(yàn)電結(jié)果聯(lián)動(dòng)完成目標(biāo)電纜安全試 ※扎操作和電纜斷線操作，實(shí)現(xiàn)電纜遷改的驗(yàn)電、試扎、斷線的智能化、一體化的判斷操作。

（2）通過(guò)應(yīng)用無(wú)線通訊技術(shù)，作業(yè)人員無(wú)須臨近或直接接觸電纜，即可完成試扎和斷線等高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，降低作業(yè)人員誤判斷、誤傷及目標(biāo)電纜時(shí)的可能性。

（3）整個(gè)系統(tǒng)操作采用可視化圖形觸控界面和語(yǔ)音提醒，操作簡(jiǎn)單、方便，即使單人操作也能得到充足的信息提醒，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不安全情況。

（4）采用電磁場(chǎng)感應(yīng)技術(shù)的驗(yàn)電裝置可以在任何電纜斷線地點(diǎn)快速完成電纜驗(yàn)電檢測(cè)，無(wú)須特殊接線，無(wú)需同步信號(hào)等一系列煩瑣工序，大幅節(jié)約作業(yè)時(shí)間。

（5）一臺(tái)控制主機(jī)配有一臺(tái)主驗(yàn)電裝置和兩臺(tái)輔助驗(yàn)電裝置，主驗(yàn)電裝置安裝在目標(biāo)電纜上，輔助驗(yàn)電裝置分別安裝在的其他電纜上，能夠同時(shí)對(duì)3 根電纜的停電/帶電狀態(tài)進(jìn)行判斷，提高驗(yàn)電效率。同時(shí)通過(guò)對(duì)比分析目標(biāo)電纜和臨近電纜磁場(chǎng)強(qiáng)度，可提高目標(biāo)電纜驗(yàn)電判斷的準(zhǔn)確度。當(dāng)三臺(tái)驗(yàn)電裝置放置同一電纜檢測(cè)時(shí)，能通過(guò)另外輔助驗(yàn)電裝置對(duì)主驗(yàn)電裝置進(jìn)行比對(duì)檢測(cè)，通過(guò)比對(duì)當(dāng)主驗(yàn)電裝置與輔助驗(yàn)電裝置，檢測(cè)同一電纜的磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)值是否基本一致的方法能及時(shí)發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電裝置是否存在異常。

（6）由于作業(yè)人員無(wú)須接觸或者臨近帶電電纜進(jìn)行電纜試扎和斷線等高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，因此無(wú)須穿著高壓防護(hù)服和站在絕緣墊上進(jìn)行操作，大幅降低高溫天氣中暑的幾率，降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

5 效果對(duì)比

活動(dòng)后，小組成員在多個(gè)電纜項(xiàng)目中進(jìn)行測(cè)試應(yīng)用，并統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表1 所示。

表1 應(yīng)用效果檢查表

從表1 中可以看到，智能電纜識(shí)別試扎裝置的操作成功率達(dá)到100%，操作時(shí)間在10min 內(nèi)。

6 結(jié)語(yǔ)

電纜智能遙控刺扎及斷線裝置能適用于不同電壓等級(jí)的電纜施工中，能準(zhǔn)確判斷電纜的帶電情況，只有在不帶電的情況下，才能動(dòng)作。施工人員可以與電纜設(shè)備保持安全距離的情況下進(jìn)行施工，降低人工斬切電纜時(shí)誤傷旁路電纜的可能性，避免人員受到觸電、燒傷等傷害。同時(shí)，該設(shè)備可以使鑒別斬切電纜施工時(shí)間減少30min 以上，節(jié)省了施工人員的體力消耗，提高了施工效率，有良好的使用價(jià)值和推廣價(jià)值。