開關(guān)柜二次防凝露裝置的研制

李紅蓮 白 鈺

(1.寧夏建設(shè)職業(yè)技術(shù)學院,寧夏 銀川 750001；2.國網(wǎng)銀川供電公司,寧夏 銀川 750001)

1 問題提出

銀川供電公司配電網(wǎng)管轄開閉所28座，電纜環(huán)網(wǎng)柜496臺，電纜分支箱327臺，配電變壓器累計382臺。一旦開關(guān)柜因凝露出現(xiàn)故障，就會影響整個銀川地區(qū)的供電可靠性。

開關(guān)設(shè)備內(nèi)部發(fā)生凝露引起爬電、閃絡(luò)事故，一般發(fā)生在以下幾種情況：(1)地區(qū)濕度高，氣候溫度變化大，開關(guān)柜底部潮濕，有的電纜溝甚至有積水；(2)有的開關(guān)柜在地下室，濕度高，柜體內(nèi)溫度特別是接近地面的溫度低于環(huán)境溫度；(3)有的設(shè)備處于暫時停運狀態(tài)，開關(guān)柜柜內(nèi)小環(huán)境溫度就比周圍環(huán)境溫度低，在其表面就極易形成凝露，在這種情況下，一旦送電投運，事故就隨之發(fā)生。

所謂凝露是指柜體內(nèi)壁表面溫度下降到露點溫度以下時，內(nèi)壁表面會發(fā)生水珠凝結(jié)現(xiàn)象。這個現(xiàn)象稱之為凝露。凝露的發(fā)生取決于室內(nèi)溫度、柜內(nèi)溫度、相對濕度以及露點溫度。露點溫度是指在一定溫度的空氣中，水蒸汽的最大含量稱為飽和水蒸汽量，此時的空氣稱為飽和空氣，飽和空氣溫度下降時，空氣中的水蒸氣將凝結(jié)成水珠。含有水蒸氣的空氣的飽和溫度，稱為露點溫度。環(huán)境溫度、凝露溫度與相對濕度曲線如圖1所示。

圖1 環(huán)境溫度、凝露溫度與相對濕度曲線

在實際運行維護工作中我們發(fā)現(xiàn)，開關(guān)柜中生成凝露主要有以下兩個方面的危害：(1)凝露發(fā)生于開關(guān)柜的二次系統(tǒng)，導致二次線路或元器件內(nèi)部短路，造成開關(guān)設(shè)備誤動作，甚至無法合閘；(2)凝露發(fā)生于開關(guān)設(shè)備的電動傳動機構(gòu)，造成機構(gòu)銹蝕，導致調(diào)度遙控或現(xiàn)場電操不能實現(xiàn)。

2 提出多種方案并確定最佳方案

2.1 方案設(shè)想

從圖1中可以看出：要想防止開關(guān)柜二次系統(tǒng)凝露的生成，必須從凝露生成的兩個必不可少的條件發(fā)出，只要阻斷其中一個條件的形成，就可以防止開關(guān)柜二次系統(tǒng)凝露的生成。由此可以考慮出三種方法：濕度控制法、溫度控制法和溫濕度控制法，并衍生出以下五種方案。

2.2 方案選擇

方案一：密封+干燥劑。

濕度控制法即絕對濕度控制法，即通過降低絕對濕度來控制相對濕度。這種方法可有兩種方案，較為簡單的一種是通過增加開關(guān)柜的密封性，減少水蒸氣的進入，并利用干燥劑吸收除去機柜內(nèi)的水分，從而阻止凝露的發(fā)生。

方案二：直接抽濕。

濕度控制法的另外一種方案是直接在開關(guān)柜二次系統(tǒng)室內(nèi)安裝除濕設(shè)備，當檢測到開關(guān)柜二次系統(tǒng)室內(nèi)的濕度達到一個根據(jù)外部環(huán)境溫度設(shè)定的閥值時，自動啟動除濕設(shè)備，直接降低開關(guān)柜二次系統(tǒng)室內(nèi)的濕度，阻止開關(guān)柜二次系統(tǒng)室內(nèi)凝露的生成。

方案三：手動投切加熱。

溫度控制法即相對濕度控制法，采用提高開關(guān)柜二次系統(tǒng)室內(nèi)溫度的方法來控制相對濕度，防止凝露的生成。一種簡單直接的方案是在開關(guān)柜二次系統(tǒng)室內(nèi)安裝加熱設(shè)備，當巡視人員發(fā)現(xiàn)有凝露產(chǎn)生或濕度比較大時，手動投入加熱設(shè)備，對開關(guān)柜二次系統(tǒng)室內(nèi)空氣進行加熱，當濕度減小時，切除加熱設(shè)備。

方案四：自動投切加熱。

溫度控制法的另外一種方式，采用加熱設(shè)備自動投切實時控制的方式。在開關(guān)柜二次系統(tǒng)室內(nèi)安裝濕度控制器和加熱設(shè)備，當檢測到開關(guān)柜二次系統(tǒng)室內(nèi)的濕度達到一個根據(jù)外部環(huán)境溫度設(shè)定的閥值時，自動啟動加熱設(shè)備，提高開關(guān)柜二次系統(tǒng)室內(nèi)的溫度，使其始終高于當前環(huán)境下的露點溫度，避免開關(guān)柜二次系統(tǒng)室內(nèi)凝露的生成。

方案五：自動投切加熱+熱空氣強制循環(huán)+告警。

這種方案在開關(guān)柜二次系統(tǒng)室內(nèi)同時安裝加熱設(shè)備、熱空氣強制循環(huán)設(shè)備和告警裝置組成除濕系統(tǒng)，由濕度控制器控制除濕系統(tǒng)的投切。人為設(shè)定啟動濕度和停止?jié)穸?，當檢測濕度>啟動濕度>停止?jié)穸葧r，自動啟動除濕系統(tǒng)，加熱設(shè)備和熱空氣強制循環(huán)設(shè)備開始工作，提高二次系統(tǒng)室內(nèi)的溫度，使之始終高于露點溫度，通過熱空氣的強制循環(huán)使得散熱均勻，提高散熱效率，降低開關(guān)柜二次系統(tǒng)室內(nèi)的相對濕度，從而阻止凝露的生成。在此同時，點亮報警燈并發(fā)出蜂鳴聲，提醒巡視人員檢查開關(guān)柜基礎(chǔ)內(nèi)是否有積水，或常規(guī)的防凝露措施是否失去作用。當開關(guān)柜二次系統(tǒng)室內(nèi)濕度降低，啟動濕度>檢測濕度>停止?jié)穸葧r，除濕系統(tǒng)繼續(xù)運行。當濕度進一步降低，以至于滿足啟動濕度>停止?jié)穸?檢測濕度的條件時，切除除濕系統(tǒng)，加熱設(shè)備和熱空氣強制循環(huán)設(shè)備停止運行。這種方案的優(yōu)缺點如表1所示。

表1 加熱+熱控制強制循環(huán)+告警方案的優(yōu)缺點分析

該方案的工作原理流程圖和方案示意圖如圖2、圖3所示。

圖2 自動投切加熱+熱控制強制循環(huán)+告警方案的工作流程原理圖

2.3 最佳方案的確定

通過對比上述5種方案的優(yōu)缺點，最終選擇方案5—自動投切加熱+熱控制強制循環(huán)+告警方案作為最優(yōu)方案，并在實際工作中進行實驗。

3 方案實施

按照圖3方案示意圖，在測試開關(guān)柜二次系統(tǒng)室內(nèi)安裝整套防凝露裝置，讓其連續(xù)不間斷運行30min，對圖4所示的三個測試點的溫度進行了實際測量，測量結(jié)果如表2所示。

由表2的測試結(jié)果可以看出，本裝置能夠滿足方案要求。

圖3 自動投切加熱+熱控制強制循環(huán)+告警方案的示意圖

圖4 發(fā)熱絲安裝及測試點示意圖

運行前溫度(℃)測試點1測試點2測試點32022．722．622．72527．627．527．63032．632．532．6

4 結(jié)語

通過對開關(guān)柜凝露產(chǎn)生的原因及其造成的危害進行了分析，并且提出了幾種解決方案，通過分析最終確定了最優(yōu)方案，并進行了實施，達到了預期效果。但是要不斷利用新的技術(shù)與設(shè)備，消除開關(guān)柜等設(shè)備的凝露問題，確保整個供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

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