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電纜通道智能五防安全井蓋的研發(fā)與應(yīng)用

文檔作者：董義昊，鞠若彬，辛若棟，李梵，董思德文檔來源：國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年02月22日
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Y 舞 電力安全技術(shù) 第19卷(2017年第8期)
電纜通道智能“五防' 安全井蓋的
研發(fā)與應(yīng)用
董義昊，鞠若彬，辛若棟，李 梵，董思德
(國(guó)網(wǎng)山東省電力公司濰坊供電公司，山東濰坊261061)
[摘要]針對(duì)國(guó)內(nèi)電纜通道工作井蓋存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，研究出智能“五防”安全井蓋，并將
其應(yīng)用在不同類型供電區(qū)域電纜通道上，以提升防止外力破壞的技術(shù)水平，保障電力電纜線路安全
經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
[關(guān)鍵詞]電纜通道；智能“五防”；安全井蓋；研發(fā)應(yīng)用
0 引言
根據(jù)GB 50217-2007 電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)
范》、GB／T 23858-2009 檢查井蓋》、 國(guó)家電網(wǎng)
公司電力電纜通道選型與建設(shè)指導(dǎo)意見 (國(guó)家電
網(wǎng)運(yùn)檢[20141354號(hào))等文件要求，電纜井蓋不僅
需要具備足夠的機(jī)械強(qiáng)度，而且還要具備防盜竊、
防位移、防漏水、防墜落和防止非專業(yè)人員任意開
啟等防護(hù)功能，以保障電力電纜線路的運(yùn)行安全和
環(huán)境安全。
(3)外部的雨污水可以通過井蓋流人電纜通道
內(nèi)部，破壞電氣絕緣，腐蝕電器設(shè)備，引發(fā)停電事故。
(4)井蓋在發(fā)生位移、破裂等情況下，行人一
旦誤入井口則直接墜入電纜通道深處，造成人身傷
害和財(cái)產(chǎn)損失。
(5)井蓋運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)異常后，運(yùn)維人員無法
及時(shí)維修，留下了事故隱患。
可見，為預(yù)防井蓋衍生事故的發(fā)生應(yīng)從防止非
專業(yè)人員任意開啟、防盜竊、防位移、防漏水、防
墜落、防異常狀態(tài)和報(bào)警功能設(shè)計(jì)等方面人手。
1 電纜井蓋運(yùn)行現(xiàn)狀及安全風(fēng)險(xiǎn)分析 2 智能“五防”安全井蓋功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司某年度運(yùn)檢報(bào)告，6—
500 1 電纜線路故障總數(shù)1 164回次，其中因外力
破壞635回次，占54．6％；而外力破壞故障中因
電纜通道工作井蓋防護(hù)功能薄弱引發(fā)的故障又占主
要比重。
目前，供運(yùn)維人員出入電纜隧道、電纜管道、
電纜溝等通道的工作井口所使用的電纜井蓋(以下
簡(jiǎn)稱井蓋)，主要存在以下幾種安全風(fēng)險(xiǎn)。
(1)井蓋容易被非專業(yè)人員(與運(yùn)行維護(hù)工作
無關(guān)人員，下同)任意開啟；不法分子可以輕易通
過井口進(jìn)入電纜通道盜竊和破壞電纜設(shè)施，還易導(dǎo)
致井蓋本體失盜。
(2)井蓋在車輛碾軋、人員踩踏的情況下，極
易從井口處滑脫，發(fā)生位移現(xiàn)象。
一 —
2．1 結(jié)構(gòu)組成
智能“五防”安全井蓋主要由井臺(tái)、主蓋板、
子蓋板、閂杠、閂卡、密封橡膠圈、重力傳感器、
光線傳感器、水浸傳感器、中央控制器、防水警燈、
防水警笛、UPS不間斷電源等部件組成。
主蓋板表面顯著部位設(shè)置管理信息標(biāo)注區(qū)，用
于標(biāo)注井蓋的編碼代號(hào)、所處地理位置、所屬電纜
通道名稱、管理單位名稱、報(bào)修電話號(hào)碼等屬性信
息。主蓋板結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2．2 防止任意開啟、防盜竊、防位移功能設(shè)計(jì)
該部分功能由閂杠、閂卡同井臺(tái)、主蓋板相互
配合組成的“旋緊閉鎖機(jī)構(gòu)”實(shí)現(xiàn)。
在井臺(tái)內(nèi)壁上固定設(shè)置2個(gè)以圓心對(duì)稱的閂
卡，閂卡兩端部高低不等，呈現(xiàn)相同方向和大小的
第l9卷(2017年第8期) 電力安全技術(shù)
傾斜度，在主蓋板底部平行于板面固定設(shè)置l根閂
杠。將閂杠避開閂卡所在位置，把主蓋板置入井臺(tái)
內(nèi)，然后旋轉(zhuǎn)，在主蓋板帶動(dòng)下閂杠逐漸進(jìn)入閂卡
底部。由于閂杠位置比閂卡高端部低、比閂卡低端
部高，隨著旋轉(zhuǎn)的繼續(xù)，閂杠與閂卡逐漸接觸，接
著咬合越來越緊，直至兩者卡住主蓋板無法繼續(xù)轉(zhuǎn)
動(dòng)為止。此時(shí)主蓋板和井臺(tái)緊緊結(jié)合在一起，井蓋
呈現(xiàn)鎖緊關(guān)閉狀態(tài)。
圖1 主蓋板結(jié)構(gòu)
開啟井蓋時(shí)則需反方向旋轉(zhuǎn)主蓋板，使得閂杠
從閂卡下部脫出，從而提起主蓋板打開井蓋。閂杠、
閂卡設(shè)置在井蓋內(nèi)部，僅憑外觀不易發(fā)現(xiàn)；這種旋
轉(zhuǎn)開啟方式不同于目前使用的傳統(tǒng)井蓋，非專業(yè)人
員無從掌握，特別是對(duì)預(yù)設(shè)的開啟旋轉(zhuǎn)方向，非專
業(yè)人員更是無法得知，從而發(fā)揮“密鑰” 作用。該
“密鑰” 既能有效防止不法人員通過井口進(jìn)入通道
盜竊、破壞電纜設(shè)施，還能阻止井蓋本身被盜?！靶?
緊閉鎖機(jī)構(gòu)”還能防止主蓋板在車輪碾軋、行人踩
踏情況下從井臺(tái)內(nèi)滑脫，避免發(fā)生位移現(xiàn)象。
2．3 防漏水功能設(shè)計(jì)
2．3．1 井蓋啟閉把持部位采用非貫通性結(jié)構(gòu)
主蓋板上設(shè)計(jì)2處把持部位作為井蓋啟閉操作
的把持點(diǎn)。把持部位由凹窩和置于其內(nèi)的吊耳組成。
凹窩的作用是容納吊耳和給啟閉井蓋時(shí)作用于吊耳
的爪鉤提供活動(dòng)空間。凹窩是一個(gè)由主蓋板上表面
下凹形成的空間，不貫通到下表面，實(shí)現(xiàn)阻水目的。
2．3．2 橡膠圈與“旋緊閉鎖機(jī)構(gòu)”配合實(shí)現(xiàn)密封
在井臺(tái)與主蓋板的接觸面上設(shè)置“燕尾槽”，
槽內(nèi)置人柔性橡膠圈。利用“旋緊閉鎖機(jī)構(gòu)”的旋
緊作用，壓緊橡膠圈，以充分填充井臺(tái)與主蓋板之
間的縫隙，使得雨污水無法通過井臺(tái)與主蓋板的結(jié)
Y
合部位流人電纜通道。
2．3．3 子蓋板的阻水結(jié)構(gòu)
子蓋板設(shè)置在主蓋板下方，擱置在井臺(tái)內(nèi)壁底
部的支撐托架之上，作為阻水的第2道防線。
子蓋板采用折疊式結(jié)構(gòu)，由2塊對(duì)稱的半月板
組成，便于安裝和拆除。環(huán)繞子蓋板邊沿設(shè)置柔性
橡膠帶，使其與井臺(tái)內(nèi)壁無縫接觸；子蓋板中間折
疊部位設(shè)置柔性橡膠密封帶，形成隔水結(jié)構(gòu)，2者
可有效阻止雨污水通過子蓋板流到井下。子蓋板結(jié)
構(gòu)如圖2所示。
圖2 子蓋板結(jié)構(gòu)
以上3種阻水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得井蓋成為一個(gè)“水
密體”，雨污水無法通過井蓋滲漏到電纜通道內(nèi)部。
2．4 防墜落功能設(shè)計(jì)
子蓋板還兼具防止行人等外物墜人電纜通道內(nèi)
部的作用。當(dāng)主蓋板破裂或位移致使井口裸露時(shí)，
行人即使意外誤人井口，處于主蓋板下方的子蓋板
也能將人體托舉在井口位置，阻止其進(jìn)一步下墜，
終止人身傷亡事件的發(fā)生。
2．5 運(yùn)行狀態(tài)信息發(fā)送和報(bào)警功能設(shè)計(jì)
該部分功能由重力傳感器、光線傳感器、水浸
傳感器、中央控制器、聲光報(bào)警器(防水警燈、防
水警笛)、UPS不間斷電源等部件。
2．5．1 電纜井蓋正常運(yùn)行狀態(tài)信息發(fā)送
電纜井蓋正常運(yùn)行狀態(tài)下，主蓋板緊密扣壓在
井臺(tái)上。主蓋板與子蓋板之間的空間內(nèi)不存在雨污
水，并且空間是黑暗的。此時(shí)，設(shè)置在井臺(tái)與主蓋
板接觸面上的重力感應(yīng)器，承受到主蓋板的壓力；
設(shè)置在井臺(tái)內(nèi)壁上，處于主蓋板與子蓋板之間黑暗
空間內(nèi)的光線感應(yīng)器，感受不到明亮光線；處于主
蓋板與子蓋板之間封閉空間內(nèi)的水浸感應(yīng)器感受不
到雨污水的存在。
該狀態(tài)下中央控制器綜合處理重力傳感器、光
一 一
Y 電力安全技術(shù) 第19卷(2017年第8期)
線傳感器和水浸傳感器送來的信號(hào)，邏輯判定井蓋
狀態(tài)運(yùn)行正常，并且發(fā)出相應(yīng)信息。井蓋正常運(yùn)行
狀態(tài)信息發(fā)送的電氣原理如圖3所示。
CPU
中央控制器
圖3 電纜井蓋正常運(yùn)行狀態(tài)信息發(fā)送的電氣原理
2．5．2 主蓋板破裂或位移狀態(tài)報(bào)警
當(dāng)主蓋板破裂或發(fā)生位移時(shí)，重力感應(yīng)器受力
很小或不受力，而光線感應(yīng)器則感受到明亮光線的
存在。
此時(shí)重力傳感器和光線傳感器傳出相應(yīng)信號(hào)，
中央控制器經(jīng)過邏輯處理后發(fā)出2路信息：一路送
給本地的聲光報(bào)警器使其動(dòng)作報(bào)警；另一路可經(jīng)過
有線或無線通道傳送給遠(yuǎn)方運(yùn)行管理控制中心，告
知值班人員井蓋已經(jīng)破裂或已經(jīng)發(fā)生位移。
2．5．3 井蓋進(jìn)水狀態(tài)報(bào)警
當(dāng)井蓋密封不嚴(yán)或主蓋板破裂、發(fā)生位移，外
部雨污水進(jìn)入井蓋內(nèi)部時(shí)，浸水傳感器感覺到雨污
水的存在并發(fā)出相應(yīng)信號(hào)，中央控制器經(jīng)過邏輯處
理后發(fā)出2路信息：一路送給本地的聲光報(bào)警器使
其動(dòng)作報(bào)警；另一路可經(jīng)過有線或無線通道傳給遠(yuǎn)
方運(yùn)行管理控制中心，告知值班人員井蓋已經(jīng)進(jìn)水。
2．5．4 UPS不間斷電源供電
井蓋的各種傳感電路、中央控制器和聲光報(bào)警
器等模塊的供電由UPS不間斷電源保障。UPS使
用的交流電由電纜通道內(nèi)的動(dòng)力或照明線路提供。
1套UPS電源設(shè)備可擔(dān)負(fù)多個(gè)井蓋的供電。
根據(jù)井蓋承載能力等級(jí)不同，選擇相應(yīng)噸位的載重
汽車以60 km／h的速度連續(xù)碾軋井蓋3次。
試驗(yàn)結(jié)果：主蓋板相對(duì)于井臺(tái)未發(fā)生位移。
3．3 密閉性能試驗(yàn)
試驗(yàn)操作：任意選取3套處于關(guān)閉狀態(tài)的井蓋，
井蓋頂面覆蓋30 mm深度的自來水并保持24 h。
試驗(yàn)結(jié)果：井蓋未滲水、漏水。
3．4 防墜落試驗(yàn)
試驗(yàn)操作：任意選取3套井蓋，在無主蓋板狀
態(tài)下將75 kg的模擬人從0．5 m高處對(duì)準(zhǔn)井口自由
墜落，分別連續(xù)進(jìn)行3次。
試驗(yàn)結(jié)果：子蓋板完好無損，均能托住模擬人。
3．5 主蓋板破裂或位移報(bào)警試驗(yàn)
試驗(yàn)操作：任意選取3套井蓋，每套井蓋分別
模擬主蓋板破裂或位移狀態(tài)3次。
試驗(yàn)結(jié)果：井蓋均能準(zhǔn)確發(fā)出信息，聲光報(bào)警
器均能正常動(dòng)作。
3．6 漏水報(bào)警試驗(yàn)
試驗(yàn)操作：任意選取3套處于關(guān)閉狀態(tài)的井蓋，
打開主蓋板分別在井口內(nèi)注滿自來水3次。
試驗(yàn)結(jié)果：井蓋均能發(fā)出漏水信息，聲光報(bào)警
器均能正常動(dòng)作。
4 在不同環(huán)境下電纜通道上的應(yīng)用
智能“五防”安全井蓋研發(fā)成功后， 已應(yīng)用在
繁華市區(qū)、居民區(qū)、鄉(xiāng)村田野等不同供電區(qū)域的電
纜通道上。
實(shí)踐證明，該井蓋能有效阻止電纜設(shè)施被破壞
和人員意外墜落傷亡等事故，顯著減輕電纜通道運(yùn)
維工作量。其防護(hù)功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)精巧、使用方便、
性價(jià)比高，深受運(yùn)行維護(hù)人員歡迎。
3 安全防護(hù)功能驗(yàn)證 5 結(jié)束語
3．1 防止非專業(yè)人員任意開啟試驗(yàn)
試驗(yàn)操作：任意選取3套處于關(guān)閉狀態(tài)的井蓋，
由6名非專業(yè)人員分為3組，每組限定15 rain，
使用必要的工具分別開啟井蓋。
試驗(yàn)結(jié)果：3套井蓋均不能被打開。
3．2 防位移試驗(yàn)
試驗(yàn)操作：任意選取3套處于關(guān)閉狀態(tài)的井蓋，
一 一
隨著堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的快速推進(jìn)，城鄉(xiāng)電力
電纜通道越來越多，面臨的安全防護(hù)問題也越來越
突出。智能“五防”安全電纜井蓋的應(yīng)用是一項(xiàng)有
效的應(yīng)對(duì)措施，它利于智能化管理，可以有效遏制
電纜通道外力破壞事件的發(fā)生，保護(hù)人身和公眾財(cái)
產(chǎn)安全，極大降低運(yùn)行維護(hù)成本，具有一定的推廣
前景。
第l9卷(2017年第8期) 電力安全技術(shù)
參考文獻(xiàn)：
1中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)．GB 50217-2007電力工程電纜設(shè)
計(jì)規(guī)范fs]．北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2007．
2住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部給水排水產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)．GB／T
23858-2009檢查井蓋[s】．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009．
3電力行業(yè)電力規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)．DL／T 5221—
2016城市電力電纜線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S]．北京：中國(guó)電
力出版社，2016．
4梅麗青，王艷敏，朱聞櫻．安全窖井蓋再設(shè)計(jì)[J】．科技
視界，2014，4(31)：56．
Y
收稿日期：2017-03-26。
作者簡(jiǎn)介：
董義吳(1989一)，男，工程師，主要從事電網(wǎng)運(yùn)維檢修工作，
email：13626469173@163．corn。
鞠若彬(1985～)，男，工程師，主要從事電力營(yíng)銷工作。
辛若棟(1997一)，男，電網(wǎng)運(yùn)維檢修崗位實(shí)習(xí)生。
李梵(1988一)，男，工程師，主要從事電網(wǎng)運(yùn)維檢修工作。
董思德(1963一)，男，高級(jí)技師，主要從事電網(wǎng)工程勘察設(shè)計(jì)
工作。
電力安全技術(shù) 投稿簡(jiǎn)則
1 來稿要求
(1)論文應(yīng)具有科學(xué)性、實(shí)用性和創(chuàng)新性，論點(diǎn)鮮明，論據(jù)充分，條理清晰。內(nèi)容應(yīng)語句順暢、
數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、邏輯嚴(yán)密、文字精煉。應(yīng)盡量精簡(jiǎn)圖表和公式，簡(jiǎn)化推導(dǎo)和證明過程。
(2)論文中所用技術(shù)名詞前后應(yīng)一致，新名詞應(yīng)注明原文或加注釋。計(jì)量單位的名稱、符號(hào)
一律按 中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位 中的規(guī)定使用。外文字符必須分清大、小寫，正、斜體，
上下角標(biāo)應(yīng)區(qū)別明顯。圖和表應(yīng)有獨(dú)立、完整的圖表題，圖中文字、變量、數(shù)字、單位要清晰。
(3)論文的排序?yàn)椋褐形臉?biāo)題，作者署名，工作單位，摘要和關(guān)鍵詞，正文、參考文獻(xiàn)，作者簡(jiǎn)介。
(4)標(biāo)題：簡(jiǎn)明扼要、重點(diǎn)突出，一般不宜超過20個(gè)漢字。
(5)作者姓名：在題目下按序排列，排序原則上以投稿時(shí)為準(zhǔn)，一般不宜再做更改，確需變
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(6)工作單位：作者署名的單位應(yīng)該是注冊(cè)的單位全稱，并需提供單位所在省、市及郵政編碼。
每位作者只能署1個(gè)工作單位。
(7)摘要和關(guān)鍵詞：摘要采用第三人稱，為對(duì)全文不加注釋和評(píng)論的簡(jiǎn)短陳述，篇幅以l00—
200字為宜。關(guān)鍵詞3—5個(gè)，使用通用名稱，便于文獻(xiàn)檢索，縮略語／字母詞以全稱形式出現(xiàn)。
(8)正文：事實(shí)客觀，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，計(jì)算準(zhǔn)確，語言準(zhǔn)確；條理清楚，邏輯l生強(qiáng)，文字簡(jiǎn)練，表
達(dá)形式與內(nèi)容相適應(yīng)；用詞規(guī)范，平鋪直敘，不用口語、俗稱和感嘆詞等。
(9)參考文獻(xiàn)：采用順序編碼制，標(biāo)出所引用文獻(xiàn)的全部作者、題名(書名)、刊名(出版地：
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