防潮電纜分接箱的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1研究背景

1.1研究對(duì)象

本文研究對(duì)象為電纜分接箱(CableDistributionBox）,是一種用來對(duì)電纜線路實(shí)施分接、分支、接續(xù)及轉(zhuǎn)換的設(shè)備,多數(shù)用于戶外,能有效節(jié)約資源,保障供電穩(wěn)定。當(dāng)用電線路較長(zhǎng),許多負(fù)載設(shè)備需要電纜供電時(shí),如果使用小面積電纜分別供電將造成電能資源的極度浪費(fèi),如果使用電纜分接箱對(duì)一根主干電纜進(jìn)行分接,將其分為幾個(gè)小面積電纜,再對(duì)負(fù)載設(shè)備進(jìn)行供電,即可解決資源浪費(fèi)問題。不僅如此,當(dāng)遠(yuǎn)距離供電導(dǎo)致電纜長(zhǎng)度不足以連接所有負(fù)載設(shè)備時(shí),需要使用電纜接頭進(jìn)行轉(zhuǎn)接,這種方式十分危險(xiǎn),在轉(zhuǎn)接過程中存在安全隱患,而利用電纜分接箱的轉(zhuǎn)接功能可以改變這一現(xiàn)狀,可以在確保安全的前提下,對(duì)電纜進(jìn)行供電。

1.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

隨著社會(huì)不斷進(jìn)步以及科技不斷發(fā)展,城市建設(shè)步伐逐漸加快,人們的用電需求日漸增加,因此高壓電纜分接箱的應(yīng)用愈加廣泛,其發(fā)展和優(yōu)化受到多方學(xué)者的重視。

2009年,張朝陽等人針對(duì)延長(zhǎng)箱式變、環(huán)網(wǎng)柜、電纜分支箱的使用壽命,減少箱式變、環(huán)網(wǎng)柜、電纜分支箱底部潮氣的問題進(jìn)行了研究,完成了自動(dòng)排風(fēng)電氣接線圖以及手動(dòng)排風(fēng)接線圖的設(shè)計(jì),并對(duì)出風(fēng)口和安裝位置進(jìn)行了設(shè)計(jì),旨在找到最佳方法。20l4年,王峰等人針對(duì)張家口地區(qū)電纜溝防潮問題,進(jìn)行電纜溝通風(fēng)裝置的探討和研究,提出了一套改進(jìn)防潮通風(fēng)的有效方案,達(dá)到通風(fēng)防潮的目的。

1.3研究目標(biāo)

本文旨在通過對(duì)電纜分接箱外殼進(jìn)行改良,提高電纜分接箱防潮能力,降低電纜分接箱故障率,保障電力供應(yīng)穩(wěn)定安全,并通過標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),將其推廣至南方電網(wǎng)范圍內(nèi),為其他地區(qū)提供經(jīng)驗(yàn)。

2電纜分接箱現(xiàn)狀及存在的問題

目前市面上的電纜分接箱可以根據(jù)其組成結(jié)構(gòu)分成兩類:一類是體積較小的簡(jiǎn)易分接箱,即其內(nèi)部只有對(duì)電纜接頭進(jìn)行連接和處理的設(shè)備,不含其他附加功能,體積較小,結(jié)構(gòu)單一:另一類為較為復(fù)雜的電纜分接箱,其內(nèi)部不僅包含了簡(jiǎn)易分接箱內(nèi)的必備組件,還含有一臺(tái)甚至多臺(tái)開關(guān)設(shè)施,連接件很多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積較大,其若發(fā)生故障對(duì)附近的電力設(shè)施影響較大。

在我國(guó)亞熱帶氣候區(qū),日照充足,雨量充沛,氣候溫和而

濕潤(rùn)。每年春季二三月份,冷空氣走后,暖濕氣流迅速反攻,氣溫回升,空氣濕度加大,一些冰冷的物體表面遇到暖濕氣流后,容易產(chǎn)生水珠,出現(xiàn)所謂的"回南天"等天氣返潮現(xiàn)象。針對(duì)電纜分接箱電纜終端受潮接地短路的風(fēng)險(xiǎn),結(jié)合電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況,目前電纜分接箱多安裝在綠化帶或工業(yè)園區(qū)等位置,工作環(huán)境較為惡劣,普遍存在潮濕、污穢、高溫等問題。

現(xiàn)有運(yùn)行中的電纜分接箱箱體空間緊湊,箱內(nèi)空氣對(duì)流不暢,箱門通風(fēng)口高只有l(wèi)cm,致使電纜分接箱在上述天氣頻頻出現(xiàn)潮濕情況,箱壁有明顯水珠,電纜分接箱長(zhǎng)期處于潮濕狀態(tài)容易發(fā)生電纜終端受潮接地故障,存在較大的安全隱患。對(duì)電纜分接箱外殼進(jìn)行改良,有助于提高電纜分接箱防潮能力,降低電纜分接箱故障率。

3防潮電纜分接箱設(shè)計(jì)及成效

3.1設(shè)計(jì)理念

本項(xiàng)目針對(duì)上述現(xiàn)有電纜分接箱箱壁容易產(chǎn)生明顯水珠的缺陷,提出了一種防潮電纜分接箱設(shè)計(jì)方案。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),過去發(fā)生的電纜分接箱故障主要包括短路、斷電跳閘等,其中短路常會(huì)引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸等嚴(yán)重問題,這些事故發(fā)生的原因包括密封不嚴(yán)、硅脂固化、水珠或潮氣進(jìn)入電纜芯中導(dǎo)致絕緣被損壞、氣室漏氣等。通過對(duì)過去出現(xiàn)故障的電纜分支箱進(jìn)行深入探討,確定了以下幾個(gè)影響電纜分支箱穩(wěn)定、安全運(yùn)作的關(guān)鍵因素:

3.1.1密封性

發(fā)生事故的分接箱電纜常因?yàn)楣柚芊庑圆患?在事故調(diào)查中發(fā)現(xiàn)硅脂出現(xiàn)干涸現(xiàn)象,且黏性十分大,有時(shí)需要多人合力拆卸,硅脂已經(jīng)無法起到防潮、密封及絕緣的作用。硅脂使用時(shí)間長(zhǎng)后會(huì)發(fā)生固化,并被硅膠橡膠所吸收,其填充彈性降低,喪失原本的作用,導(dǎo)致電纜終端被擊穿的可能性大大增加。

3.1.2分支箱防水或滲水設(shè)計(jì)不足

部分電纜分支箱設(shè)計(jì)較為傳統(tǒng),不適用目前高壓、高流量的使用現(xiàn)狀,且在相關(guān)部門設(shè)計(jì)和施工過程中,可能對(duì)分支箱的固定較為草率,未完全落實(shí)其地基深度,導(dǎo)致電纜井高度不夠,暴雨積水時(shí)容易聚集潮氣。

3.1.3分接箱風(fēng)口設(shè)計(jì)

很多防潮電纜箱由于分接箱風(fēng)口面積小,噴涂技藝過于老化,影響通風(fēng),無法保障空氣流通率。當(dāng)分接箱濕氣較高時(shí),無法及時(shí)降低濕度,使得箱內(nèi)出現(xiàn)水汽積聚。

3.2設(shè)計(jì)內(nèi)容

分接箱采用SMC(Sheetmoldingcompound,SMC）復(fù)合材料的箱體和箱門,且厚度不小于2mm,解決了木制、鋼制、塑料電表箱易老化、易腐蝕、絕緣差、耐寒性差、阻燃性差、壽命短的問題,電表箱性能優(yōu)良,具有絕對(duì)的密封防水性能和導(dǎo)靜電、耐磨、耐腐、耐老化、防火、抗壓等優(yōu)點(diǎn)。其不需接地線,外表美觀,有鎖與鉛封的安全保護(hù),使用壽命長(zhǎng)。

箱門設(shè)置于分接箱一側(cè)面上,箱體和箱門上開設(shè)有百葉窗,如圖1所示,百葉窗的加裝可以確保箱內(nèi)空氣對(duì)流。該百葉窗呈對(duì)向分布于分接箱側(cè)面,百葉窗對(duì)向設(shè)置便于空氣流通,可使分接箱防潮效果更好。對(duì)向分布即在分接箱上相對(duì)的面上等高設(shè)置,比如在分接箱的左側(cè)面設(shè)置有一個(gè)百葉窗,則在分接箱的右側(cè)面上也設(shè)置一個(gè)百葉窗,且右側(cè)面設(shè)置的百葉窗與左側(cè)面設(shè)置的百葉窗大小一致,距離地面的高度一致,距離前側(cè)面和后側(cè)面的距離也完全一致。

1一箱體;2一箱門;3一百葉窗。

圖1防潮電纜分接箱主視圖

分接箱設(shè)有防護(hù)網(wǎng),該防護(hù)網(wǎng)覆蓋于百葉窗上,不僅可以防止下雨天氣雨水打入箱內(nèi),還可以有效防止小動(dòng)物進(jìn)入分接箱內(nèi)。

分接箱箱體上設(shè)有防水橡膠,該防水橡膠設(shè)于箱體與箱門結(jié)合位置,可有效防止雨水從箱體與箱門結(jié)合處的間隙進(jìn)入箱內(nèi)。

分接箱內(nèi)還設(shè)有抽濕機(jī)、電源、濕度傳感器等,如圖2所示。電源為抽濕機(jī)供電,加裝抽濕機(jī)可以在分接箱內(nèi)濕度較大且僅靠自然通風(fēng)解決不了問題的時(shí)候啟動(dòng),增加排濕力度。電磁閥和濕度傳感器都設(shè)于分接箱內(nèi),用于控制抽濕機(jī)的接通與關(guān)斷。

1一箱體;3一百葉窗;4一抽濕機(jī)。

圖2防潮電纜分接箱右視圖

通過設(shè)置濕度傳感器檢測(cè)分接箱內(nèi)濕度,當(dāng)分接箱內(nèi)濕度大于一定閾值時(shí),濕度傳感器發(fā)送信號(hào)給電磁閥,接通電磁閥從而啟動(dòng)抽濕機(jī)進(jìn)行抽濕:當(dāng)濕度小于閾值時(shí),濕度傳感器發(fā)送信號(hào)給電磁閥,控制電磁閥關(guān)斷,實(shí)現(xiàn)停止抽濕,具體連接方式如圖3所示。

4一抽濕機(jī);5一電磁閥;6一濕度傳感器;7一電源。

圖3電源、抽濕機(jī)、電磁閥、濕度傳感器連接示意圖

3.3設(shè)計(jì)成效

與現(xiàn)有技術(shù)相比,本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的新型防潮電纜分接箱可使電纜分支箱在潮濕天氣保持干燥,通風(fēng)效率明顯提高,當(dāng)箱內(nèi)濕度高時(shí)可以及時(shí)啟動(dòng)抽濕機(jī),降低箱內(nèi)水汽,使其無明顯的水珠積聚,能夠有效降低電纜分支箱故障率,保障電纜分支箱的穩(wěn)定安全運(yùn)行。

4結(jié)語

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的新型防潮電纜分接箱,實(shí)現(xiàn)了其在南方潮濕、高溫、高濕的惡劣條件下,仍可安全、可靠運(yùn)行,根據(jù)密封性、防水性及通風(fēng)性要求,通過箱體和箱門的材質(zhì)設(shè)計(jì),百葉窗、防護(hù)網(wǎng)的安裝,濕度傳感器的安裝,電磁閥用于控制抽濕機(jī)開關(guān)等,大大降低了電纜分接箱出現(xiàn)故障的可能。