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《12kV高壓開關(guān)柜受潮凝露防治技術(shù)研究》
楊芳
(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司清遠(yuǎn)供電局，廣東 清遠(yuǎn) 511518)
摘要：針對(duì)12kV高壓開關(guān)柜受潮凝露現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部電氣設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重故障這一問題，文中對(duì)其受潮凝露防治技術(shù)進(jìn)行了探討，并設(shè)計(jì)了研究方案。首先，從開關(guān)柜受潮凝露發(fā)生的機(jī)理出發(fā)，總結(jié)了目前3種主要的開關(guān)柜受潮凝露防治方法，包括加熱除濕法、冷凝除濕法和干燥空氣除濕法，并對(duì)它們的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了簡要分析。其次，基于其中性能最優(yōu)的干燥空氣除濕原理，對(duì)開關(guān)柜受潮凝露防治技術(shù)進(jìn)行了研究，包括對(duì)干燥氣源技術(shù)的研究及其裝置方案的設(shè)計(jì)，以及柜內(nèi)空氣強(qiáng)制流動(dòng)技術(shù)的研究。然后，對(duì)基于干燥空氣除濕技術(shù)的開關(guān)柜受潮凝露防治監(jiān)測和控制系統(tǒng)進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)。最后
關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜
0 引言
12 kV高壓開關(guān)柜作為一種廣泛應(yīng)用到城市供電、配電系統(tǒng)的電力設(shè)備，其內(nèi)部環(huán)境的溫度、濕度 的變化，以及氣密性的完備等都會(huì)影響其正常運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)柜進(jìn)行檢修時(shí)，不可避免地會(huì)造成外部的潮濕空氣進(jìn)人到柜體內(nèi)部，從而導(dǎo)致開關(guān)柜的內(nèi)部極易發(fā)生受潮凝露現(xiàn)象，若開關(guān)柜長期處于這樣一種環(huán)境狀態(tài)，則柜體內(nèi)部極易發(fā)生各種惡性短路故障,包括單相短路、兩相短路，甚至是三相短路。此外，長期的受潮凝露會(huì)導(dǎo)致柜體內(nèi)部的絕緣性能逐漸降低，導(dǎo)致各種絕緣缺陷逐漸暴露并最終發(fā)展成絕緣擊穿、沿面爬電等故障，從而釀成各類惡性接地事故，這嚴(yán)重影響到整個(gè)供電和配用電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并降低了全系統(tǒng)的供電可靠性水平。
目前，對(duì)開關(guān)柜的受潮凝露機(jī)理的建模研究較為少見
此外，文則針對(duì)開關(guān)拒內(nèi)高溫故障問題
目前
基于此
1 開關(guān)柜凝露現(xiàn)象發(fā)生機(jī)理
1.1 凝露成因
開關(guān)柜內(nèi)發(fā)生凝露現(xiàn)象的過程中
因此
如前所述
1.2 凝露點(diǎn)溫度計(jì)算
基于文1.1節(jié)對(duì)凝露現(xiàn)象發(fā)生機(jī)理的闡述，并根據(jù)建筑門窗玻璃暮墻熱工和計(jì)算規(guī)程1,假設(shè)結(jié)露時(shí)的露點(diǎn)溫度為Td，℃；柜內(nèi)環(huán)境溫度為T，℃；相對(duì)濕度為F，%RH。則計(jì)算步驟如下:首先,計(jì)算出T ℃空氣在水面（T>0
℃）或冰面（T≤0 ℃）的飽和水蒸汽壓力（hPa），公式為
式（1）中：E0為0 ℃空氣的飽和水蒸汽壓力；a、b為系數(shù)，T>0 ℃時(shí)，取水面值a=7.5，b=237.3；T≤0
℃時(shí)，取冰面值a=9.5，b=265.5。
然后，根據(jù)式（1），計(jì)算環(huán)境溫度為T ℃時(shí)，空氣在已知的相對(duì)濕度F（%RH）下的水蒸汽壓力E，即
最后，根據(jù)式（1）、（2）,可得到柜內(nèi)環(huán)境溫度為T ℃、空氣相對(duì)濕度為F（%RH）下的凝露點(diǎn)溫度Td的 計(jì)算公式，即馬格努斯修正公式為
式(3)中：Td為露點(diǎn)溫度，℃；E的含義同上，單位為hPa；a和b為修正參數(shù)，含義同上；E為空氣的飽和水蒸汽壓，hPa；E0為氣溫為0 ℃時(shí)的飽和水蒸汽壓，取E0=6.11 hPa。
2 主要的開關(guān)柜受潮凝露防治技術(shù)比較
2.1 加熱除濕技術(shù)
傳統(tǒng)的加熱除濕方式通過加熱器提高開關(guān)柜內(nèi)的溫度，提高空氣溶解水分的能力，以達(dá)到降低相對(duì)濕度的目的，使凝露不易發(fā)生。這類傳統(tǒng)的防凝露裝置主要分2種：—是采用電源控制開關(guān)，手動(dòng)長期投人柜內(nèi)加熱器的運(yùn)行方式
為解決上述問題
2.2 冷凝除濕技術(shù)
文2.1節(jié)中提到的加熱除濕法不能很好地解決環(huán)境溫度變化較快時(shí)形成的凝露問題
2.3 干燥空氣除濕技術(shù)
為克服前面2種傳統(tǒng)除濕技術(shù)存在的不足
2.4 技術(shù)比較
目前對(duì)開關(guān)柜的受潮凝露防治技術(shù)的研究，存 在分散
1）除濕設(shè)備均布置在開關(guān)柜的高壓隔離室內(nèi)
2）冷凝除濕在低溫高濕時(shí)會(huì)容易凝霜，除濕效 果幾乎為零
3）加熱方法在高溫高濕時(shí)存在溫度過髙、加速 絕緣老化的弊端
4）傳統(tǒng)除濕方法精細(xì)化程度欠缺，基本沒有關(guān) 注到開關(guān)柜結(jié)構(gòu)對(duì)除濕效果的影響
總的來說，目前開關(guān)柜使用的除濕方法主要有3種：加熱除濕法、冷凝除濕法和干燥空氣除濕法。其中加熱除濕法的使用最為廣泛，冷凝除濕法是近年來才逐漸推廣使用的一種方法
3 基于干燥空氣除濕原理的開關(guān)柜受潮凝露防治技術(shù)研究
3.1 干燥氣源技術(shù)研究
干燥氣源技術(shù)進(jìn)行除濕時(shí)，采用轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)， 其基本原理見圖1。在圖1中，干燥空氣除濕技術(shù)采用髙吸濕能力的硅膠做成蜂窩式結(jié)構(gòu)的除濕轉(zhuǎn)輪，
轉(zhuǎn)輪分為吸濕區(qū)和再生區(qū)，空氣中的水分在吸濕區(qū)
表1 3種除濕方法的對(duì)比分析
被除掉后，風(fēng)機(jī)將干燥后的空氣送出，吸收了水分 的轉(zhuǎn)輪部分轉(zhuǎn)動(dòng)到再生區(qū)，這時(shí)從逆方向送入的再生用空氣(溫風(fēng))將水分驅(qū)除，使轉(zhuǎn)輪恢復(fù)吸濕能力，以完成持續(xù)不斷的除濕操作。
圖1 轉(zhuǎn)輪除濕技術(shù)基本工作原理
3.2 干燥氣源裝置方案設(shè)計(jì)
基于圖1,采用轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)作為干燥氣源的裝 置,其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組成見圖2。
圖2中，處理空氣為從循環(huán)進(jìn)氣口進(jìn)人,經(jīng)轉(zhuǎn)輪 吸收水分后，變?yōu)楦稍锟諝?div id="4qifd00" class="flower right">
圖2 干燥氣源裝置基本組成示意圖
3.3 柜內(nèi)空氣強(qiáng)制流動(dòng)技術(shù)研究
通過調(diào)研和査閱文獻(xiàn)資料，目前階段，尚未發(fā) 現(xiàn)有關(guān)于柜內(nèi)空氣強(qiáng)制流動(dòng)特性的深人研究，因此，在采用傳統(tǒng)的除濕方法時(shí),往往存在防潮死區(qū)；而采用干燥空氣除濕法的好處在于,可以充分利用
供氣系統(tǒng)的氣壓，使得柜內(nèi)空氣強(qiáng)制流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)柜內(nèi)整個(gè)空間均有干燥空氣流通，消除防潮死區(qū)；同時(shí)，通過噴嘴角度布置，驅(qū)動(dòng)空氣產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)增強(qiáng)除濕效率，可向特定狹小部位供氣，實(shí)現(xiàn)全柜防
潮、防凝露。為實(shí)現(xiàn)這一個(gè)非常關(guān)鍵的研究，可通 過遇布柜內(nèi)的傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，以找 出最優(yōu)的噴嘴和最佳的安裝角度。干燥氣體經(jīng)噴 嘴進(jìn)人柜內(nèi)的設(shè)計(jì)原理，見圖3。
圖3 干燥氣體經(jīng)噴嘴進(jìn)入柜內(nèi)的設(shè)計(jì)原理
4 監(jiān)測和控制系統(tǒng)方案研究
基于文3.1節(jié)
圖4 監(jiān)測控制系統(tǒng)基本組成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖
此外
1）控制與調(diào)節(jié)。除濕機(jī)啟動(dòng)/停止、供氣總閥門 開/閉、各柜配氣閥門開閉、溫濕度調(diào)節(jié)、氣壓調(diào)節(jié)。
2）防誤和故障導(dǎo)向安全。供氣空氣濕度高關(guān)閉 供氣閥門。
3) 轉(zhuǎn)輪堵塞風(fēng)壓小報(bào)警
4) 網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用
如圖3所示
5 開關(guān)柜受潮凝露防治措施及展望
5.1 防治措施
目前
防凝露措施應(yīng)當(dāng)在結(jié)合凝露產(chǎn)生的機(jī)理和變電站高壓開關(guān)柜的運(yùn)行特點(diǎn)之后根據(jù)實(shí)際需要進(jìn) 行執(zhí)行,且在執(zhí)行的過程中需要通過對(duì)現(xiàn)存的防凝露措施中存在的問題進(jìn)行清晰地認(rèn)識(shí)，然后采取有針對(duì)性的改進(jìn)措施來設(shè)計(jì)開發(fā)新型的高壓開關(guān)柜防凝露系統(tǒng)
在髙壓開關(guān)柜防潮濕和凝露方面，可采取如下 防治措施：
1）結(jié)合實(shí)際開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行環(huán)境
2）在進(jìn)行空氣置換時(shí)
3)當(dāng)使用干燥空氣除濕法時(shí)，可同時(shí)配合使用加熱除濕法以此來降低柜內(nèi)的空氣濕度
針對(duì)12 kV金厲封閉開關(guān)柜，還可采取如下措施防止潮濕和凝露現(xiàn)象發(fā)生:①對(duì)柜內(nèi)通風(fēng)道進(jìn)行
優(yōu)化設(shè)計(jì) |
