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变电站高压开关柜防凝露技术计划
作者:管理员    发布于:2021-01-31 15:32   文字:【】【】【
  跟着经济发展和城市建设的不断推进、城市用电负荷密度的添加和城市建设美化要求的提高,越来越多的城市变配电设备从野外转向室内,电力输送线路也从架空敷设转向地下电缆沟敷设。经过对现有变配电站高压开关柜运转毛病分类剖析发现,开关柜内空气凝露是引起绝缘强度下降、引发开关柜毛病的首要因素之一。
  本文经过对高压开关柜内空气凝露原因的剖析,提出了经过消除开关柜室与电缆沟内空气温、湿度差的技能计划,处理电缆沟内的凝露问题,从而确保高压开关柜内不呈现因凝露而产生的闪络,避免运转毛病的产生。
  1高压开关柜运转环境现状剖析
  现有变电站开关室选用的是机械通风、空调降温、除湿机等方法,满意变电站全年大部分时段的要求。但对于某些特殊时段,因为室外气候的突变(首要指空气温度、湿度以及含尘浓度的改变),会引起电缆沟(如图1所示)和开关柜内电气元器件或电气盘柜结构件上产生凝露,造成设备的绝缘功能大幅度下降,甚至击穿,引起设备锈蚀,加快设备老化,一起还或许产生部分放电,损坏元器件,使设备更容易产生毛病,添加修补的本钱,下降电网安全运转概率等。
变电站高压开关柜
  1.1扬州区域气候特征
  因扬州地处江苏省中部、长江与京杭大运河交汇处、水系兴旺,坐落河流周边或地处低洼地带的变电站的土壤及空气中水分相对含量较高。一起,扬州属亚热带湿润气候区,夏季具有江南梅雨气候,存在于外界空气中的水蒸气渐渐渗入设备内,导致电缆沟、开关柜中的水蒸气含湿量逐渐上升,极易产生凝露。
  1.2开关柜运转环境特征
  1)开关柜进线电缆沟
  选用电缆沟进线、开关柜地上安置方法,开关柜室与室外大气相通,室表里温差改变较大。而电缆沟处在地下,其内部的温度则更多受土壤温度影响而改变较小。但因电缆沟的沟底、沟壁水分渗透蒸腾,沟内的空气相对湿度较大,其露点温度与沟内空气温度差较小,通常在9℃~12℃。
  冬天当开关室内的温度低于10℃时,电缆沟内的湿润空气将在电缆沟盖板内侧及开关柜底板构成凝露;夏季当室外湿润空气进入室内时,室内空气的露点温度升高,当其超越电缆沟盖板温度时,室内空气将在电缆沟盖板上外表结露。
  2)开关柜结构剖析
  《国家电网公司十八项电网严重反事故办法》12.3.2.2中规则,为避免开关柜火灾延伸,在开关柜的柜间、母线室之间及与本柜其它功能隔室之间应采纳有用的封堵隔离办法。因开关柜自身就缺少空气流通条件,导致进入到设备内部的水蒸气不能自行排出,夜晚当金属壁板温度低于空气露点温度的时分,就产生了凝露,而白天凝露蒸腾后变成水汽,湿空气又长期积累,凝露将反复呈现。
  《国家电网公司十八项电网严重反事故办法》12.3.1.6中规则应在开关柜配电室配置通风、除湿防潮设备,避免凝露导致绝缘事故。常见的开关柜温湿度操控器装于开关柜的上柜门面板上,温湿度传感器嵌入操控器内,加热器装置于开关柜后柜侧壁上,无法依据温湿度有用起控加热器。当开关柜表里的空气温差较大时易在开关柜内引起凝露。
  3)开关柜室环境剖析
  惯例的开关柜室通风体系运转时,室外空气经进风百叶或门窗缝隙等进入室内,吸收室内开关柜等设备发出的热量后,经风机排出室外。因缺少温湿度联锁操控体系,通风体系的起停操控需运维人员手动操作,且扬州区域湿度较高,春秋时节尤其是雨季空气湿度大,冷热交替变换频繁,高湿空气无法经通风体系有用排出,使得开关柜长期处于高湿环境。
  1.3凝露对开关柜的影响剖析
  1)对空气绝缘的影响
  研讨标明,当温度坚持不变,球间隙放电电压在80%RH以下低湿条件下,跟着相对湿度的添加逐渐添加;在80%RH以上高湿条件下,跟着相对湿度的添加逐渐减小,高湿并不会造成放电电压严重下降。因而,空气相对湿度小于95%RH时对开关柜的空气绝缘没有显著的影响,但有凝露时,球间隙放电电压简直降为正常值的一半。
  2)对导体的影响
  很多的开关柜内绝缘毛病剖析发现,毛病开关柜有很多断路器手车触头及母排氧化现象,是湿润空气腐蚀作用的成果。断路器手车的动静触头氧化后,一方面会有粉状氧化物落在触头盒内,下降爬电间隔;另一方面加大动静触头之间的触摸电阻,易产生热毛病,发热后绝缘材料受热分化,绝缘功能下降。
  3)对绝缘材料的影响
  开关柜的绝缘件有绝缘支柱、母线套管和触头盒3种,通常选用环氧树脂压铸而成。在湿润环境下,因为材料内部结构基团极性及吸水性,容易与水分子结合构成氢键,使导电性添加,外表电阻率和体积电阻率下降。
  凝露会在绝缘材料外表构成结晶水,当空气中粉尘溶解于结晶水后,因为部分电子的快速运动和结合,会在绝缘材料外表构成小电弧焚烧,损坏绝缘材料的外表绝缘。跟着不断分化效应和闪络效应的累积,绝缘外表会构成灰白色的粉末印痕彻底损坏绝缘功能,并终究导致设备相间或对地短路。
  依据对扬州区域的变配电站运转毛病的汇总剖析,电缆沟内湿润凝露与开关柜绝缘功能下降的相关性较大,因而消除电缆沟内的湿润凝露有利于避免开关柜呈现凝露引起绝缘下降。
  2凝露机理剖析
  依据空气动力学理论,借助湿空气焓湿图(如图2所示),剖析凝露的机理。首要介绍关湿空气的3个概念,即含湿量、相对湿度、露点温度。
  湿空气是指含有水蒸气的空气;含湿量和相对湿度均是表征湿空气中水蒸气含量的参数,含湿量是表明每千克干空气中水蒸气的含量,是表明水蒸气含量的绝对值,在焓湿图中为横坐标表明。
  变电站高压开关柜防凝露技能计划
  图2湿空气的焓湿图
  相对湿度(RH)是表明湿空气的绝对湿度(含湿量)与相同温度下或许达到的最大绝对湿度(最大含湿量)之比,是表明空气中水蒸气含量相对值,在焓湿图中为一系列抛物线。饱满空气是指一定温度和压力下,可以包容最大极限水蒸气的湿空气状况,其相对湿度为100%,在焓湿图中坐落最下方。
  露点温度是指将空气在含湿量和气压都不改变的条件下,将湿空气冷却到饱满时的温度,在焓湿图中与相对湿度100%对应的纵坐标温度即为该含湿量对应状况下的露点温度。
  假如湿空气触摸的物体外表温度低于该空气的露点温度,空气将热量传递给触摸的物体,空气温度下降,一起其相对湿度提高,物体外表温度升高,但两者升高速率不同,通常空气热容量低,降温速度大于固体物体吸热后的升温速度。当空气温度降至露点温度时仍高于物体外表温度,空气温度将持续下降,此刻空气中的水蒸气将从空气中以液态方式析出,进而在物体外表构成凝露。
  经过上述剖析可以发现,构成空气凝露的条件是湿空气(水分)、物体与空气的温差,假如两个条件都不满意的时分,就不会呈现凝露。
  3避免凝露产生的办法
  依据凝露产生的首要原因,从削减水分进入、避免温差产生这两个方面,有用阻挠电缆沟内凝露的产生。
  3.1操控电缆沟与开关室的温度差
  操控电缆沟内空气温度与其上开关室的空气温度差,削减凝露产生,最直接的办法便是将二者的空气进行有用的混合。开关室的热特性决议了开关室上部区域的空气温度要高于开关室下部的温度,因而将开关室顶部温度相对较高的空气经过通风设备送入电缆沟内,与电缆沟内的空气混合后,空气温度升高,相对湿度下降,并经过排风口再次排入开关室,从而在坚持电缆沟枯燥的一起,也使开关室内的空气温度更趋均匀。
  3.2坚持开关室内的温度均匀
  室内温度场分布的均匀性首要取决于室内的气流组织,坚持室内合理的气流组织是坚持室内温度均匀的重要途径。
  为了有用地操控室内的气流组织,体系选用正压送风、天然或机械排风的气流组织。依据开关室的电气设备发热特性,从开关室下部送入较低温度的空气,这些空气沿地上分散,延伸至整个房间,抵达开关柜后,吸收开关盘柜的热量后缓慢上升,在送风设备的压头与开关设备散热构成热压两层作用下,送风连绵不断地补充到发热的开关柜处,而没有散热的开关柜因少了设备发热引起的热压作用,送风达到该区域的量就较少,从而确保了开关柜间周围空气温度的均匀性。
  3.3坚持开关柜表里的温度均匀
  为了避免热湿空气在开关柜内积累,应坚持开关柜表里的通风顺畅。现有部分开关柜没有设置必要的通风设备,一旦有湿润空气进入,难以有用及时排出,跟着柜体表里的温度改变,有产生凝露的风险。
  在制作开关柜时,应依据开关柜内电气设备的功能和防尘、防潮的要求,设置合理的通风设备,如定制预留喷气孔,使用过滤进风机加压,使得柜内空气强制活动,完成柜内整个空间均有枯燥空气流通,消除防潮死区;一起,经过喷嘴角度安置,驱动空气产生旋转活动增强除湿功率,可向特定狭小部位供气,完成全柜防潮、防凝露。
  4工程技能计划
  4.1处理计划规划
  根据上述剖析成果,本文提出的体系计划如图3所示。体系规划思路:将开关室上部区域的室内空气(必要时引进部分室外新风)依据各自参数和室内温、湿度操控要求,按份额混合后经环境操控设备(具有过滤、加压、分配、加热、降噪等功能)处理加压后,送入电缆沟内。
  进入沟内的空气与围护结构墙体、地上进行对流换热后,送入的空气温度得到下降,而沟内的空气温度得到提升,下降了沟内空气湿度;连绵不断送入的空气使电缆沟的压力上升,经过在电缆沟与开关室开设的防火通风口进入开关室,相较于送入电缆沟的空气温度得到下降,与开关室下部空气混合后,使开关盘柜下部区域空气温度趋于均匀。
  跟着运转时刻的延伸,开关室上部空气状况参数超越设定值时,体系自动调整回风和新风份额,一起经过天然排风口,将上部高温的热湿空气溢出室外。
高压开关柜
  4.2工程实践运转作用
  根据上述规划思路,将环境操控设备、排风设备等与室内温湿度传感器集成在一个智能体系平台,并固化在环境操控设备上。经过监测开关室、电缆沟和室外大气的状况参数,自动调整新风(室外进风)、回风(开关柜顶部区域空气)风量,从而阻挠室外很多热湿空气的侵入,坚持室内枯燥,彻底根绝凝露的产生。
  为查验上述计划的实践运转作用,在扬州110kV和220kV电缆沟进线的变电站高压开关柜室,装置了上述控温防凝露设备,如图4所示。
  为检测运转作用,在该体系起动前后别离测试电缆沟和开关室的运转参数,比照成果见表1。
  表1数据标明,装置控温防凝露设备后,经过控温防凝露设备内的电加热器运转时刻,下降电缆沟内空气的相对湿度,可促进开关室和电缆沟内的温湿度趋于均衡,削减电缆沟内湿润空气经过电缆接线孔进入开关柜,从而避免开关柜内电气元件外表的闪络现象产生。体系运转后电缆沟盖板凝露情况如图5所示,比照图1可以发现,电缆沟盖板背面凝露彻底消除。
  在电缆沟进线的开关室装置控温防凝露设备后,除了上述温湿度参数得到准确操控外,该体系带来的附加效应还表现在以下几个方面:
  1)有用阻挠室外热湿空气的侵入。当室外空气处于高热高湿状况时,控温防凝露设备经过削减或封闭新风进风口,选用大份额回风或短时全回风体系运转,阻挠热湿空气进入,避免凝露现象呈现。
  2)体系运转能耗显著下降。夏季使用电缆沟内天然的冷却才能,冷却室内空气,扫除开关柜本体的散热量,削减了空调冷却所需能耗。
  3)削减变电站开关柜室的运转维护工作量。因为开关柜室坚持微正压状况,室外空气的进入得到有用地操控和处理,随室外空气进入室内的尘埃量也大大削减,开关站地上和盘柜外表的积灰或许性下降,既能预防因尘埃积累产生的闪络,也减轻了运转维护工作量。
  结论
  本文经过对高压开关柜运转毛病的剖析,发现湿润凝露是导致开关柜毛病的重要因素,而电缆沟进线的开关柜,电缆沟湿润又是引发开关柜凝露的首要原因。
  本文提出的工程技能处理计划,经过下降电缆沟与开关柜室的温湿度差,消除电缆沟的凝露,经工程实践查验,达到了预期的作用,可以有用避免开关柜凝露的产生,下降开关柜因运转环境而产生毛病的概率,为变配电站的安全稳定运转创造了条件。