变电站电缆沟水位控制系统设计要点

变电站电缆沟水位控制系统设计要点

杨国伦李承儒杨浩陈超陈亮仁

(海南电网有限责任公司万宁供电局海南万宁571000)

摘要：目前部分变电站处于低洼地带，只要降雨，变电站站内电缆沟的积水非常严重。尤其是遇到雨势较大的情况下排水速度较慢，而且在最低点存在积水排不干净的现象。针对电站内电缆沟等存在积水，不能实时监控积水情况，给电网稳定运行带来极大安全隐患。文章针对这种情况设计一种变电站电缆沟水位控制系统，能够解决降雨天必须派人二十四小时值班抽水和不能实时监控积水情况的难题，能够及时发现并解决积水问题，保证电网的稳定运行。

关键词：变电站电缆沟；电力设备；技术要点

1.项目研究的内容

本项目的研究内容主要是为了贯彻“安全第一，预防为主”的工作方针，避免电缆沟内因积水浸泡电缆设备而引发设备责任事故，进一步提高电力设施供电可靠性及设备防御和抵抗洪涝灾害能力，对电缆沟排水系统进行了技术改造，以解决降雨天必须派人二十四小时值班抽水和不能实时监控积水情况的难题，保证电网的稳定运行，提高低洼地带变电站应对水灾事件的能力，规范低洼地带变电站预防与处置水灾灾害应急工作，最大程度地预防和减少水灾对电网的破坏影响。

2.需要解决的问题

1）变电站内的电缆沟，由于所处地势位置较低的原因，很容易产生积水，如果电缆长时间的浸泡在积水中，容易导致电缆绝缘层绝缘功能下降、甚至出现电缆遇水爆炸等严重后果，危及整个变电站供电设备的安全运行。

2）目前，变电站的电缆沟排水工作一般都是采用人工手动水泵排水，站内工作人员在汛期进行日常巡视时，如发现电缆沟有积水，便手动开启水泵进行排水，以便保证站内设备安全运行。上述排水方式，由于需要人工巡视观测，比较费时费力。

3.技术指标

1）实现实时监控变电站电缆沟内积水情况，及时发现积水问题；

2）电缆沟内积水情况水位达到警戒值时进行报警；

3）发布报警信号后能够自动启动水泵进行抽水，及时解决积水问题，提高变电站应对水灾能力；

4）解决降雨天必须派人二十四小时值班抽水和不能实时监控积水情况的难题。

4.技术要点设计

本设计的技术要点在于：变电站电缆沟水位控制系统的电气系统方案设计，以及控制器、继电器、液位探头、防水电缆、报警器、报警装置、抽水泵的具体型号的选型及外围接线图的设计。

4.1技术研究方案

本项目设计的技术方案如图1-2所示，主要包括以下几点：

在电缆沟的底部的地势最低处设置有蓄水井，蓄水井用于收集电缆沟内的雨水，在蓄水井的底部设置有水泵，水泵启动即可将蓄水井内内的雨水排出。上述水位监测器10位于蓄水井16的正上方，具体可以是固定在电缆沟侧壁17上，水位监测器10用于监测电缆沟内的水位，当监测到所述电缆沟内的水位上升至第一预设位置时，即可向单片机20发送高水位信号，以便单片机20控制继电器30工作。上述水位监测器10实际上为液位探头，用于探测电缆沟液位信息。

系统的工作原理为：当电缆沟内的雨水增多时，蓄水井16内水位上升，液位探头检测到水位信息，并将水位信息发送给单片机，当水位到达警戒阈值时，报警器报警，单片机收到高水位信号，单片机20控制继电器30的常开触点闭合，使电磁阀40接通，因电磁阀40串联在连接有水泵50的电路中，所述水泵50即可通电启动抽水。

水泵50抽水后，蓄水井16内的水位下降，水位下降到达安全阈值时，单片机收到低水位信号，单片机控制继电器30的常开触点开启，使电磁阀40断开，因电磁阀40串联在连接有水泵50的电路中，所述水泵50即可断电停止工作。

此外，上述水泵50上还可以设置手动开关（未图示），手动开关的优先级别高于上述电磁阀40，通过人工操作手动开关也可以控制水泵50的启动与停止。

此外，当上述单片机20收到高水位信号时，还可以向远程指定终端60发送预警信息；当上述单片机20收到低水位信号时，还可以向远程指定终端60发送提示信息。该处的指定终端60可以是变电站中控室内的PC机，这样，在汛期，值班人员也可以根据接收到的预警信息或提示信息，及时了解电缆沟内的水位状态。

5.技术创新点

1）设计液位探头实时监控变电站电缆沟积水水位情况，相对于目前变电站的电缆沟积水处理方法具有更好地实时性和可靠性；

2）设计了通过单片机控制继电器和电磁阀，根据电缆沟实时水位信号来自动启动或关闭水泵，以及时将蓄水井内的积水排出。

3）设计了报警系统和远程提示功能，值班人员也可以根据接收到的预警信息或提示信息，及时了解电缆沟内的水位状态，无须派人二十四小时值班抽水。

4）本项目变电站电缆沟水位控制系统在运行过程中，无须人为干预，实现全自动，大大缩短时间，提高了工作效率和工作可靠性。

6.成果应用和推广效益

本项目对电缆沟排水系统进行了技术改造，本次技术改造对于变电站电缆沟积水问题的解决是具有重要作用的，全面性地解决降雨天必须派人二十四小时值班抽水和不能实时监控积水情况的难题。本项目控制系统的研发完成和应用，有效地避免电缆沟内因积水浸泡电缆设备而引发设备责任事故，进一步提高电力设施供电可靠性及设备防御和抵抗洪涝灾害能力，保证电网的稳定运行，提高低洼地带变电站应对水灾事件的能力，规范低洼地带变电站预防与处置水灾灾害应急工作，最大程度地预防和减少水灾对电网的破坏影响。在实践工作中是具有积极工作意义的，同时也可以在应用过程中充分体现时间效益。本项目设计的变电站电缆沟水位控制系统符合国家产业政策，产业化后将更能促进国家电力建设的步伐，提高电力行业的工作效率。

7.总结及展望

本次项目设计出一种变电站电缆沟水位控制系统，其主要针对目前变电站的电缆沟排水工作一般都是采用人工手动水泵排水的问题对电缆沟排水系统进行了技术改造，系统主要包括单片机、水位监测器、电磁阀、继电器、水泵、报警器等元件。完成技术改造后的水位控制系统不需要人工巡视观测，节省大量人力和时间成本。水位监测器实时监控变电站电缆沟积水水位情况，相对于目前变电站的电缆沟积水处理方法具有更好地实时性和可靠性，并通过单片机控制继电器和电磁阀，根据电缆沟实时水位信号来自动启动或关闭水泵，以及时将蓄水井内的积水排出，报警系统和远程提示功能，值班人员也可以根据接收到的预警信息或提示信息，及时了解电缆沟内的水位状态，无须派人二十四小时值班抽水。本次项目改进对于处于地势较低的无人值守变电站而言意义重大，变电站内的电缆沟由于所处地势位置较低的原因，很容易产生积水。应用本项目的系统，可以避免电缆长时间的浸泡在电缆沟积水中，容易导致电缆绝缘层绝缘功能下降、甚至出现电缆遇水爆炸等严重后果，保证变电站供电设备的安全运行。

本项目设计还有可以继续改进的地方，例如：提高液位检测器的灵敏度，提高实时监测数据精度。鉴于项目组水平有限、时间仓促，研究的广度和深度不够，因此期望在以后的研究中不断地完善，使得该设计操作性更强，更能满足电力现场工作的需求。