一種500kV變電站刀閘端子箱的防潮技術(shù)改進(jìn)

引言

變電站隔離開關(guān)端子箱是室外隔離開關(guān)和二次的重要組成部分,若端子箱內(nèi)出現(xiàn)凝露積水,則可能導(dǎo)致二次回路絕緣降低,甚至?xí)l(fā)生直流正電源或負(fù)電源的故障,進(jìn)而造成保護(hù)拒動或誤動的設(shè)備缺陷:如果端子箱內(nèi)受潮發(fā)霉,會使端子排螺絲和連接片等更加容易生銹,導(dǎo)致二次端子接觸不良,進(jìn)而造成刀閘或地刀不能正常分合,從而極大地影響電力設(shè)備的正常運行。

500kV花都變電站的500kVHGIs刀閘(型號500-GL）和地刀(型號500-GRE）均為日本三菱電機(jī)所生產(chǎn)制造,因其設(shè)計未考慮我國華南地區(qū)高溫高濕的氣候特征,在近10年的運行維護(hù)過程中發(fā)現(xiàn),該類型分、合閘繼電器因長期受潮引發(fā)端子銹蝕、機(jī)構(gòu)卡澀、故障損壞的缺陷多達(dá)70余次,耗費了較大的人力、物力對其進(jìn)行維護(hù)。因此,對現(xiàn)有的端子箱進(jìn)行改造顯得尤為重要。

1端子箱凝露原因分析

凝露現(xiàn)象指的是在單位體積空氣下水汽密度達(dá)到一定溫度下飽和水汽密度時,水分不再蒸發(fā)而出現(xiàn)水珠的現(xiàn)象。空氣的相對濕度RH%是單位體積空氣內(nèi)實際所含的水汽密度(用D1表示）和同一溫度下飽和水汽密度(用D2表示）的百分比,即:RH%=D1/D2×100%(1）

當(dāng)相對濕度達(dá)到100%時,即表明該溫度下空氣處于飽和狀態(tài),水分不再蒸發(fā),此時則會發(fā)生凝露現(xiàn)象。而空氣溫度越高,能夠吸收的水汽就越多,對應(yīng)溫度飽和水汽密度D2就越大:反之,空氣溫度越低,能夠吸收的水汽就越少,對應(yīng)溫度飽和水氣密度D2就越小。結(jié)合式(1）在單位體積空氣內(nèi)實際所含的水汽密度D1不變時,增加空氣溫度7,可以降低相對濕度RH%。而降低空氣溫度7到單位體積空氣內(nèi)實際所含的水汽密度D1等于飽和水汽密度D2的溫度時,對應(yīng)的空氣溫度即為露點溫度7L。因此從原理上可以得出防止端子箱發(fā)生凝露的方法:

一是提高端子箱內(nèi)溫度,使易發(fā)生凝露的表面的溫度始終高于環(huán)境溫度:二是做好端子箱密封,減少端子箱內(nèi)的水汽。

通過分析500kV花都變電站的端子箱結(jié)構(gòu)并結(jié)合多年運行經(jīng)驗:在溫度較低的冬天或空氣濕度較大的回南天兩種典型條件下,會在端子箱內(nèi)頂、內(nèi)壁形成凝露。

型號為500-GL的刀閘端子箱(圖1）其驅(qū)潮原理主要是使用10W加熱器利用兩側(cè)的通風(fēng)口及下端的排氣口對端子內(nèi)部潮氣進(jìn)行排除,但此設(shè)計明顯存在幾個問題:(1）電纜溝蓋板為傳統(tǒng)水泥蓋板,無透氣孔洞,導(dǎo)致電纜溝內(nèi)水汽不能有效排出,電纜溝內(nèi)空氣濕度長期較大,電纜溝蓋板中的水汽通過管

道進(jìn)入到端子箱內(nèi)部:(2）加熱器將柜內(nèi)空氣加熱,但由于加熱器熱功率受限很難將箱體頂部以及內(nèi)壁加熱,熱空氣上升至屏柜頂部,遇到較冷的頂部金屬板,到達(dá)露點溫度,在內(nèi)頂仍會形成凝露:(3）屏柜多處開通風(fēng)口,柜外潮氣易隨通風(fēng)口滲入。

2端子箱防潮改造方案

考慮到華南地區(qū)常年高溫高濕的氣候特點,在端子箱內(nèi)加裝加熱器的作用有限,加熱器加熱不均,靠近加熱器的端子排極易加速老化,而遠(yuǎn)離加熱器的端子排卻存在驅(qū)潮不到位的問題:而端子箱受潮嚴(yán)重的主要原因是空氣濕度較大,因此改造的主要思路是將端子箱做到全封閉(圖2）,減少端子箱內(nèi)部的水汽。

結(jié)合圖1、圖2對具體做法分析如下:

(1）電纜溝蓋板改造為有孔洞的鍍鋅鐵制電纜溝蓋板,以有效降低電纜溝內(nèi)空氣濕度。

(2）改造前加熱器因安裝位置及功率問題,導(dǎo)致內(nèi)頂極易發(fā)生凝露,部分靠近加熱器的導(dǎo)線絕緣部分長期受高溫影響易發(fā)生老化現(xiàn)象,并且考慮到廣東地區(qū)常年溫度不會出現(xiàn)0*以下的情況,使用加熱器弊大于利,因此防潮改造中防凝露的最佳選擇是采用冷凝除濕裝置,除濕器可集成溫濕度傳感控制器,實時監(jiān)測環(huán)境溫濕度,以相對濕度限定除濕器工作狀態(tài)。

(3）為配合除濕器有效工作,防止外部暖濕氣流影響箱體內(nèi)空氣濕度,箱體應(yīng)采用全封閉設(shè)計。采用除濕器可以從根本上解決箱體內(nèi)的高濕問題,且除濕器在能耗方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于加熱器,能夠達(dá)到節(jié)能減排的目的。

3實驗對比

為了驗證該改造方案的實用性,對改造前后端子箱內(nèi)部溫濕度進(jìn)行記錄。選取500℃k場地50131刀閘的A相(未改造）和B相(已改造）作為采集樣本,對于兩種易發(fā)生凝露的典型天氣(濕度較大的回南天和溫度較低的冬天）進(jìn)行比較。選擇4月11日(全天空氣平均濕度92%）和1月20日(全天平均氣溫5℃）作為樣本天氣,利用CEMDT-172型溫度濕度記錄儀對屏柜內(nèi)全天的溫度和相對濕度進(jìn)行記錄,具體實驗結(jié)果如圖3、圖4所示。

圖3回南天天氣條件下方案結(jié)果對比

圖3和圖4的結(jié)果顯示改造后除濕效果明顯好于改造前,平均相對濕度下降超過5%。

圖4冬天天氣條件下方案結(jié)果對比

4結(jié)語

本文分析了凝露形成的原理,據(jù)此指出了防凝露的兩種原理方法包括提高端子箱內(nèi)溫度和做好端子箱密封,減少端子箱內(nèi)的水汽。鑒于花都變電站部分端子箱存在技術(shù)缺陷,造成其在防凝露方面作用有限,結(jié)合廣東常年高溫的氣候特點,提出了端子箱及其相連電纜溝的綜合防潮技術(shù)改造方案。改造后,在兩種極易發(fā)生凝露的典型天氣下對改造效果進(jìn)行了驗證,結(jié)果表明,改造方案除濕效果優(yōu)良,同時在節(jié)能降耗方面也有相應(yīng)改善,對解決目前500℃k花都變電站端子箱存在的凝露問題具有較強(qiáng)的工程可行性,同時相關(guān)防潮原理及改進(jìn)措施對高溫高濕地區(qū)的變電站端子箱防潮具有借鑒意義。