摘要:变电站室外端子箱凝露可能引起直流接地等异常,严重威胁电网的安全运行。以一座220kV变电站为例,深入分析造成端子箱凝露的原因,结合多年来防治端子箱凝露的经验,提出具体的改进措施,采取电缆沟湿热空气释放、端子箱底部标准封堵、端子箱内驱潮元件合理布局、端子箱顶部加装保温材料的综合方法。运行实践证明,设计的装置制作简单,材料购买容易且价格低,安装维护方便,具有良好的防凝露效果。
周兴福,徐卫,王传洪,毛纯纯,廖德胜,赵明举
(国网山东省电力公司济南供电公司,济南250001)
关键词:端子箱;防凝露;温湿度控制器;驱潮元件
中图分类号:TM732文献标志码:B文章编号:1007-9904(2015)05-0049-04
0引言
在夏季的雷雨过后或冬季气温骤降的清晨,变电站室外端子箱内壁、顶部、端子排上往往出现凝露现象,如果不能够及时擦拭或采取通风措施,轻则可能使端子排锈蚀,缩短其使用寿命,重则可能引起直流接地或端子短路,造成保护误动或拒动[1-2]。据统计,济南地区某敞开式220kV变电站自2010年以来就发生了4次因端子箱凝露引起的直流接地,给电网安全运行带来严重威胁。目前国内变电站普遍采用人工定期开启电缆沟盖板通风和端子箱底部标准封堵的方法减少潮湿空气进入端子箱[1-2],起到一定的防凝露作用,但水泥电缆沟盖板数量多,重量大,实施起来有难度。在端子箱内安装加热器、排风扇、除湿器等驱潮装置[3],可以降低端子箱内湿度,但由于驱潮装置的数量和功率与端子箱体积不匹配,可能会适得其反,导致凝露更加严重[4]。还有的变电站设计一种防凝露集中控制系统[5-6],用主控室内的监控主站控制现场端子箱内的所有控制终端,实现了对端子箱内环境的集中监控,但是系统造价高,不具备普遍性。在分析凝露产生原因的基础上,提出一种简单、易于操作、成本可控的凝露改进措施,取得了良好效果。
1凝露原因分析
对一座敞开式220kV变电站进行调查分析,此变电站共有各类室外端子箱27个,其中21个端子箱有不同程度的凝露现象,凝露率高达77.8%,严重威胁着设备的安全运行。统计2013年每个月端子箱的凝露次数和凝露部位,凝露现象最严重的为1月和12月,端子箱凝露在130次以上;平均每月凝露高达83次,其中端子箱顶部、端子箱箱体和端子排的平均每月凝露分别为73次、9次和1次,分别占凝露总次数的87.95%、10.85%以及1.20%。由此可见,端子箱顶部是变电站室外端子箱凝露最为严重的部位,有效解决端子箱顶部的凝露,能很大程度上改善端子箱凝露情况。
端子箱内壁产生凝露的根本原因是端子箱内壁温度低于箱体内空气露点温度。具体原因有两个,一是箱体内空气绝对湿度高,空气湿度突变导致露点温度骤升高于内壁温度;二是端子箱外部气温对内壁的影响,环境温度突变导致内壁温度骤降至露点温度以下。认真调查变电站端子箱的密封、底部封堵、驱潮装置的数量和功率后,归纳出了导致室外端子箱箱顶凝露的主要原因。
室外电缆沟无固定的通风措施。经过现场调查,变电站内电缆沟内本身比较潮湿,特别在雨季,会有少量雨水通过缝隙渗入沟内,电缆沟密封严密又无固定的通风措施,导致电缆沟内热量及能量积聚,使电缆沟内空气温度略高于外界,电缆沟内潮气进入端子箱,从而产生凝露,这是形成凝露的根源所在。
端子箱底部封堵不严密。变电站室外端子箱底部封堵不严密,电缆之间存在间隙,电缆沟内温度、湿度较大时,总是会将电缆沟内温度、湿度较高气体压入端子箱内,从而在端子箱内产生凝露。因此端子箱底部封堵很重要。
驱潮元器件布局不合理。变电站不同端子箱内驱潮元器件布局不合理,加热器和排风扇的功率、数量及安装位置都不尽相同,造成各种驱潮元件之间不匹配,不能发挥合力作用,相反可能因为驱潮元件分布不合理会影响加热、除湿效果而加重凝露现象。
端子箱未采取保温措施。端子箱加装保温材料可以屏蔽外界温度对箱体内壁的影响,解决室外环境突变带来的箱体温度骤降的问题;而未加装任何保温材料的箱体内壁温度骤降时,若低于箱内露点温度将加重内壁凝露现象。
2改进措施
针对端子箱内湿度高,采取的措施是研制电缆沟专用通风装置,释放电缆沟内湿热能量;对端子箱底部进行封堵,防止电缆沟内湿热气体进入端子箱;合理布局箱内驱潮元件,使端子箱内各处温度湿度更加均衡。针对外界温度对端子箱内壁的影响,在端子箱顶盖内部加装保温隔热材料,有效防止外部气温骤降使端子箱内壁温度降低至露点以下,形成凝露。
2.1电缆沟自动通风装置
方案确定。为更好地解决室外电缆沟进水问题,采用不锈钢管加不锈钢弯头的设计方案,并对方案进行了进一步分解,对各个模块进行了比对和优选,确定了最佳方案如图1所示
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图1电缆沟自动通风装置最佳方案
具体设计。电缆沟自动通风装置的结构示意如图2所示,图中箭头方向为空气流动方向。考虑通风装置的虹吸作用以及方便维护排风扇,将通风装置的高度定位110cm。考虑到每段电缆沟的容积不大于200m3,使用排风量为1050m3的FD-150型不锈钢排风扇。为使排风扇再圆管内固定牢固,结合市场上不锈钢圆管的尺寸,最终选定直径为159mm的314型不锈钢圆管
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1—端子箱;2—室外电缆沟;3—通风孔中空管道;
4—倒置U型端口;5—排风扇;6—固定螺丝。
图2电缆沟自动通风装置的结构示意
安装试验。购买一定数量的厚度为1.5mm、直径为159mm的314型不锈钢钢管,直径159mm的90°不锈钢弯头,排风量为1050m3的FD-150型不锈钢排风扇, 型智能温湿度控制器,AM2305型温湿度探头。
根据尺寸要求对90°不锈钢弯头进行焊接成为180°弯头,将不锈钢排风扇安装在180°弯头下端,并进行排风试验。最后将端子箱上安装了温控器,再电缆沟内壁上安装了数字式温湿度探头,并把电缆沟通风装置带到变电站现场进行了现场安装,安装完成后,将通风装置的风扇接通电源进行通风试验。不锈钢排风扇安装及电缆沟自动通风装置现场分别如图3、4所示
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图3
不锈钢排风扇安装试验示意
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图4电缆沟自动通风装置现场安装示意
装置的应用大大降低了室外电缆沟雨后进水比率,从而有效降低电缆沟内的湿度,使进入端子箱的潮湿空气减少,改善了端子箱凝露现象。
2.2对端子箱底部进行标准封堵对该变电站全部封堵不合格的室外端子箱底部进行了标准封堵,用无机堵料对二次电缆之间的缝隙进行了浇筑,符合防火、防潮、防小动物要求,封堵合格。端子箱底部标准封堵如图5所示。
2.3合理布局端子箱内各驱潮元件
加热器的布局。根据端子箱的体积,合理布置加热器,避免单个加热器功率过大,在箱体内部的两侧下部安装2个50W的加热器。加热器的布局如表1所示。
图5端子箱底部标准封堵示意表1加热器的布局表加热器位置布局布局后两侧下部布局前一侧下部加热器个数
2
1单只功率/W10050排风扇的布局。在每个加热器的两侧壁上各安装1个50W的排风扇,加快空气流通,使端子箱内温度高的气体分布更加均匀,避免某个部位温度高的现象。排风扇的布局如表2所示。
表2排风扇的布局表排风扇位置布
局
2.4端子箱顶盖采取保温措施
保温材料及固定方式。保温材料由橡塑棉、玻璃纤维、铝箔层、绝缘层构成,通过强力胶水粘贴在箱顶内侧。具有保温隔热性能好、材料阻燃性好、不易受潮的特点。
安装试验。购买一定数量的高分子保温材料,测量端子箱顶盖尺寸,根据实际尺寸将保温材料切割好,并将切割好的保温材料拿到现场,进行现场安装、试验。保温材料现场安装如图6所示。
图6
保温材料现场安装效果
参考文献
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[4]周泽存,沈其工,方瑜,等.高电压技术[M].北京:中国电力出版社,2007.
收稿日期:2014-12-18作者简介:
郭宜果(1986),男,工程师,从事输变电工程设计研究工作;魏
鑫(1985),女,工程师,从事电网运行方式计划工作;
卢福木(1981),男,工程师,从事输变电工程工程设计研究工作;徐希霁(1970),男,工程师,从事变电运维检修工作。
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2.5效果
运维人员统计了2014年6—9月迎峰度夏期间
该变电站所有端子箱月平均凝露次数和凝露部位,并与2013年迎峰度夏期间的统计数据进行了比较,如表3所示。月平均凝露次数对比端子排月平均凝露次数
由表3可以看出,采用凝露改进措施之后,2014年6—9月与2013年6—9月相比,此变电站的端子箱箱顶和箱体部位的月平均凝露次数均出现大幅下降,凝露现象得到了有效遏制。
3结语
电缆沟自动排风装置安装了温湿度控制器,使用了数字式温湿度探头,可以实时监测电缆沟内温湿度,并根据温度及湿度自动控制排风扇的启动和停止;180°的弯头设计能够阻挡各个方向的雨雪进入电缆沟,有效解决了室外电缆沟进水问题;随时释放电缆沟内的热量和能量,降低电缆沟湿度,消除电缆沟内部与外界的温度差和湿度差。通过合理布局端子箱内的驱潮元件,将加热器和排风扇对称布置在端子排的两侧,改善了端子箱内部的运行环境,消除了端子箱左右及上下部分的温差和湿度差,避免出现某一部位凝露严重问题。在端子箱顶部内侧加装了高分子保温材料,绝缘、防水、保温性能好,当外部气温骤降时,使端子箱顶壁温度不至于下降太快,能够最大限度的降低气温骤降时顶部温度下降引起的顶部凝露问题。
上述室外端子箱凝露改进措施综合考虑了端子箱凝露的理论原因和外部环境影响,装置制作简单,材料购买容易且价格低,安装维护方便,取得良好的防凝露效果。
参考文献
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周强强,李津.变电站智能端子箱防凝露控制系统的研究与应用[J].广东电力,2013,26(8):73-77.[6]
刘跃峰.智能端子箱防凝露控制器的研制与及试验研究[J].高压电器,2010,46(8):59-62.收稿日期:2014-12-08作者简介:
周兴福(1983),男,工程师,从事变电站运维与管理方面的工作;徐
卫(1964),男,技师,从事变电站运维与管理方面的工作;
王传洪(1963),男,技师,从事变电站运维与管理方面的工作;毛纯纯(1985),女,工程师,从事变电站运维与管理方面的工作;廖德胜(1987),男,从事变电站运维与管理方面的工作;赵明举(1962),男,技师,从事变电站运维与管理方面的工作。
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