配電房循環(huán)除塵裝置的開發(fā)及應(yīng)用

引言

在配電設(shè)備的運行維護過程中,最重要的是保障設(shè)備正常、可靠的運行,不間斷地持續(xù)供電。眾所周知,外部運行環(huán)境對配電設(shè)備有重要影響,惡劣的運行環(huán)境容易造成設(shè)備出現(xiàn)故障,其中污穢和潮濕是尤為重要的兩大因素。開發(fā)配電房循環(huán)除塵裝置最主要的目的是減少配電房內(nèi)的污穢,保證通風,盡量減少外部環(huán)境對配電設(shè)備造成的不良影響。合理運用配電房循環(huán)除塵裝置,能夠保障配電設(shè)備正常運行,確保其供電可靠性。

1研發(fā)背景

電網(wǎng)分為電壓等級在110kV及以上的輸電網(wǎng)和電壓等級在10kV以下的配電網(wǎng)。輸電網(wǎng)設(shè)備數(shù)量少、集中度高、建設(shè)周期長、供電范圍可達數(shù)百公里,從其規(guī)劃、建設(shè)到投入生產(chǎn)具有成熟的設(shè)計、運行經(jīng)驗,可以避免多方面的不利因素。特別是其項目選址,會考慮地質(zhì)結(jié)構(gòu)、交通條件、周邊環(huán)境等因素,避免生產(chǎn)設(shè)備受外界不良因素的干擾,所以其選址一般屬于比較偏遠地區(qū)。

配電網(wǎng)的設(shè)備電壓低,供電范圍僅為3～4km,一般都是直接在用電負荷附近建造。城市的各個角落有不同的用電負荷,其周邊的運行環(huán)境多種多樣。在多樣的運行環(huán)境下,對配電網(wǎng)設(shè)備實現(xiàn)統(tǒng)一標準的維護變得相當具有挑戰(zhàn)性。特別是在工業(yè)區(qū)和城市道路兩側(cè),如果不定時清掃,配電房的門窗和室內(nèi)會沾附大量污穢。以禪城供電局的張力坑片工業(yè)園區(qū)為例,該區(qū)域為著名的紡織產(chǎn)業(yè)連片集中區(qū),區(qū)域內(nèi)的紡織工廠產(chǎn)生的飛絮較多,如果沒有清掃防護措施,久而久之會在配電設(shè)備上粘附明顯的污穢,當空氣變得潮濕,這些飛絮就會吸收水分,降低設(shè)備的絕緣強度,形成強烈的局放現(xiàn)象,甚至炸柜,導致線路跳閘。

2循環(huán)除塵裝置的設(shè)計方案

循環(huán)除塵裝置不同設(shè)計方案的系統(tǒng)運行方式如圖1所示。

2.1總體設(shè)計方案

配電房循環(huán)除塵裝置的設(shè)計方案為:在配電房設(shè)置4處(視配電房具體構(gòu)造而定）通風點,分別安裝上大功率風機,風機的外邊設(shè)置有不銹鋼通過管道,管道截面安裝有孔徑合適的過濾網(wǎng),通風機在溫控箱及繼電器的控制下可以正常通風并過濾外部飛絮及灰塵。通風機在溫控箱的控制下可以反轉(zhuǎn)通風,在反轉(zhuǎn)工況下可以自動清掃過濾網(wǎng)上的灰塵及飛絮,達到自動清潔的效果。

2.1.1溫度對除塵裝置的影響

根據(jù)配電設(shè)備的運行規(guī)律及當?shù)靥鞖獾淖兓绊?配電房的循環(huán)通風裝置不需要24h長時間開啟,而是會依據(jù)配電設(shè)備的運行環(huán)境溫度進行條件觸發(fā)。從年度周期來說,通風系統(tǒng)在夏天的開啟頻率明顯高于其他季節(jié):從一天來說,負荷高峰會出現(xiàn)在10:00一15:00這個時間段內(nèi),而且這個時間段也是每天氣溫最高的時間,通風系統(tǒng)被觸發(fā)開啟的概率會比其他時間段大,所以在通風系統(tǒng)需要被開啟的時段,設(shè)計其應(yīng)該處于運行狀態(tài)1,正常通風,在其他峰谷期或者運行環(huán)境溫度較低未達到觸發(fā)值的時段,設(shè)計系統(tǒng)擇機啟動進入運行狀態(tài)2,開始自動清洗濾網(wǎng)。因此,設(shè)計系統(tǒng)的啟動溫度為高于35℃時開啟。

2.1.2濕度對除塵裝置的影響

在南方特有的梅雨天及回南天,空氣濕度特別大,這時即使溫度未達到裝置設(shè)定的啟動溫度,但是由于空氣流動性差,也必須開動通風系統(tǒng),保證配電房內(nèi)的空氣流通,降低濕潤空氣與冰冷墻壁及設(shè)備外殼的接觸時間,使其表面保持干爽。因此,系統(tǒng)設(shè)定當周邊環(huán)境的濕度大于90%時開啟。

2.2濾塵網(wǎng)的選擇

為了同時保障通風系統(tǒng)換風量及濾塵效果,對濾塵網(wǎng)進行選擇、設(shè)計、安裝,最終實現(xiàn)在保障配電房設(shè)備散熱的基礎(chǔ)上,大幅降低空氣中的污染顆粒物。

過濾網(wǎng)由直徑為較小的細過濾網(wǎng)和直徑較大的粗過濾網(wǎng)組成,粗過濾網(wǎng)安裝在通風管道的最外層,直接與外界空氣接觸,主要目的是把較大的飛絮及污染漂浮顆粒物阻擋在這一層外面,與粗過濾網(wǎng)相距一定距離的細過濾網(wǎng)可以將粗過濾網(wǎng)不能阻擋的灰塵阻擋下來,提高進入配電房的空氣質(zhì)量。

2.2.1通風量

首先測量通風系統(tǒng)在沒有安裝任何過濾網(wǎng)的情況下,風速為8.5m/s,我們要求在加裝過濾網(wǎng)之后,風速不能小于原風速的80%。

2.2.2污穢過濾

在滿足風速要求的情況下,我們檢測裝置對飛絮的過濾效果。收集現(xiàn)場飛絮l00g,通過模擬風道,試驗不同規(guī)格過濾網(wǎng)的過濾效果。

3控制電路的設(shè)計

在設(shè)計控制電路時要求:(1）當時間達到指定時間,sJ時間繼電器切換到位置2,啟動通風裝置,系統(tǒng)控制風機正轉(zhuǎn),配電站內(nèi)正常通風。(2）如果未到指定時間,但是如果可手動轉(zhuǎn)換開關(guān)sB,啟動除塵裝置正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn):溫度達到設(shè)定溫度值,除塵裝置開啟:達到指定濕度值,通風裝置開啟。

經(jīng)過設(shè)計,系統(tǒng)的控制電路如圖2所示。

4循環(huán)除塵裝置的應(yīng)用

為了檢驗循環(huán)除塵裝置的實際效果,我們選取了佛山禪城供電局的一間公用開關(guān)站和一間公用配電站作為試點。

上朗聯(lián)八公用開關(guān)站內(nèi)設(shè)備全部為10kV高壓柜,沒有低壓電源,電房內(nèi)的照明、風機所需的0.4kV電源取自l0kV自動化高壓柜的站用配變柜。該開關(guān)站原設(shè)計為兩臺進風機及兩面出風百葉窗,是一個典型的運行在高污穢地區(qū)的配電網(wǎng)開關(guān)站。經(jīng)過改造,我們封堵了兩面出風百葉窗,并在百葉窗原有位置安裝了兩臺出風風機,風機全部由控制箱按照設(shè)計邏輯進行統(tǒng)一調(diào)控。

大富小布4號公用配電站與上朗聯(lián)八公用開關(guān)站的情況稍有區(qū)別,其內(nèi)部除了高壓開關(guān)柜、低壓開關(guān)柜、直流屏以外,還有兩臺干式變壓器。兩臺變壓器發(fā)熱量比較大,需要按照設(shè)計方案2對其加裝延伸通風管道,強化通風效果。該配電站有穩(wěn)定的低壓電源,所以將控制箱整體更換為PLC設(shè)備,用PLC代替繼電箱為系統(tǒng)提供相應(yīng)的開啟關(guān)閉控制,并為今后遠程控制預(yù)留空間。

循環(huán)除塵裝置安裝好后,經(jīng)過實地試驗,我們發(fā)現(xiàn)當除塵系統(tǒng)外濾網(wǎng)為8mm、內(nèi)濾網(wǎng)為lmm,并且兩個濾網(wǎng)之間的距離為3cm時,系統(tǒng)滿足關(guān)于通風量和除塵效果的兩項設(shè)計指標。

通風系統(tǒng)風速為7.3m/s,被隔絕在過濾網(wǎng)外的飛絮為90g,過濾效果良好。

5循環(huán)除塵裝置的使用效果

5.1安裝前后效果對比

在使用配電房循環(huán)除塵系統(tǒng)以前,我們對配電房的運維規(guī)則是每一季度需要對配電房

進行清掃,每次配電房內(nèi)平均每平方米約有50g的揚塵及飛絮。

安裝配電房循環(huán)除塵系統(tǒng)后,我們?nèi)耘f按照原運維規(guī)則對配電房進行巡視,發(fā)現(xiàn)在同等條件下,電房內(nèi)的環(huán)境衛(wèi)生有了明顯改善,每平方米揚塵約為5g。

安裝循環(huán)除塵裝置的前后效果對比如圖3所示。

5.2經(jīng)濟效益

按照以前的運維規(guī)則,每個公用配電站及開關(guān)站每季度都要清掃一次,禪城供電局約有l(wèi)500間配電站,清掃一次費用為l50元,全年的清理費用約為90萬元。配電房循環(huán)除塵裝置全部配件如果量產(chǎn),成本為l000元左右,實際使用壽命可達5年以上。5年內(nèi),如果全部配電房都安裝循環(huán)除塵系統(tǒng),可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益,項目經(jīng)濟效益=項目節(jié)省成本-項目發(fā)生成本=90×5-l50=300萬元。

5.3社會效益

禪城供電局每年約有l(wèi)5起左右的l0kV配網(wǎng)故障是由開關(guān)柜故障導致的,大部分原因是由于配電房環(huán)境惡劣,導致其絕緣下降,發(fā)生炸柜事故,每次的修復費用約為l0萬元,停電時間約為l0h,如果配電站全部更換成循環(huán)除塵系統(tǒng),每年可節(jié)省的搶修費用約為l0萬元,同時可大大提高供電可靠性,降低停電時戶數(shù)。

6結(jié)語

隨著城市發(fā)展,保障配電設(shè)備長久正常、良好的運行是配電運維人員的職責,配電房循環(huán)除塵裝置的普及應(yīng)用,為建立良好的配電設(shè)備運行環(huán)境提供了強有力的支持,不僅大大節(jié)省了運維人員的時間、精力,節(jié)省了供電公司的運行成本,還降低了設(shè)備故障率,滿足供電可靠性和配電自動化設(shè)備對運行環(huán)境的高要求。