引言
變電站隔離開關端子箱是室外隔離開關和二次的重要組成部分,若端子箱內出現(xiàn)凝露積水,則可能導致二次回路絕緣降低,甚至會發(fā)生直流正電源或負電源的故障,進而造成保護拒動或誤動的設備缺陷:如果端子箱內受潮發(fā)霉,會使端子排螺絲和連接片等更加容易生銹,導致二次端子接觸不良,進而造成刀閘或地刀不能正常分合,從而極大地影響電力設備的正常運行。
500kV花都變電站的500kVHGIs刀閘(型號500-GL）和地刀(型號500-GRE）均為日本三菱電機所生產制造,因其設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、機構卡澀、故障損壞的缺陷多達70余次,耗費了較大的人力、物力對其進行維護。因此,對現(xiàn)有的端子箱進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?？諝獾南鄬穸萊H%是單位體積空氣內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）
當相對濕度達到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,對應溫度飽和水氣密度D2就越小。結合式(1）在單位體積空氣內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,減少端子箱內的水汽。
通過分析500kV花都變電站的端子箱結構并結合多年運行經(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,會在端子箱內頂、內壁形成凝露。
型號為500-GL的刀閘端子箱(圖1）其驅潮原理主要是使用10W加熱器利用兩側的通風口及下端的排氣口對端子內部潮氣進行排除,但此設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,導致電纜溝內水汽不能有效排出,電纜溝內空氣濕度長期較大,電纜溝蓋板中的水汽通過管
道進入到端子箱內部:(2）加熱器將柜內空氣加熱,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,到達露點溫度,在內頂仍會形成凝露:(3）屏柜多處開通風口,柜外潮氣易隨通風口滲入。
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,而遠離加熱器的端子排卻存在驅潮不到位的問題:而端子箱受潮嚴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）,減少端子箱內部的水汽。
結合圖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空氣濕度。
(2）改造前加熱器因安裝位置及功率問題,導致內頂極易發(fā)生凝露,部分靠近加熱器的導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空氣濕度,箱體應采用全封閉設計。采用除濕器可以從根本上解決箱體內的高濕問題,且除濕器在能耗方面遠遠低于加熱器,能夠達到節(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部溫濕度進行記錄。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全天的溫度和相對濕度進行記錄,具體實驗結果如圖3、圖4所示。
圖3回南天天氣條件下方案結果對比
圖3和圖4的結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果對比
4結語
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溫度和做好端子箱密封,減少端子箱內的水汽。鑒于花都變電站部分端子箱存在技術缺陷,造成其在防凝露方面作用有限,結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行了驗證,結果表明,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的工程可行性,同時相關防潮原理及改進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。
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