35 kV KYN型開關(guān)柜新型通風(fēng)裝置設(shè)計(jì)

魏吉超（國(guó)網(wǎng)山東青州市供電公司，山東　青州　262500）

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35 kV KYN型開關(guān)柜新型通風(fēng)裝置設(shè)計(jì)

魏吉超
（國(guó)網(wǎng)山東青州市供電公司，山東青州262500）

摘要：介紹35 kV KYN型開關(guān)柜現(xiàn)有加熱驅(qū)潮裝置現(xiàn)狀，并設(shè)計(jì)一種新型通風(fēng)裝置。該裝置能彌補(bǔ)化學(xué)除濕以及加熱烘干除濕的缺點(diǎn)，改善中置式開關(guān)設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境，具有效果明顯、安全方便、維護(hù)量低等優(yōu)點(diǎn)，提高了設(shè)備安全運(yùn)行系數(shù)，對(duì)35 kV封閉式開關(guān)柜柜內(nèi)除濕具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：加熱驅(qū)潮裝置；金屬鎧裝；中置柜；絕緣閃絡(luò)；除濕量

0　引言

KYN型開關(guān)柜，即金屬鎧裝中置移開式開關(guān)設(shè)備。為防止小動(dòng)物進(jìn)入，損壞電力設(shè)施，通常設(shè)計(jì)為密封式，柜體幾乎處于完全不通風(fēng)狀態(tài)，阻礙空氣對(duì)流，潮氣無法及時(shí)排出，導(dǎo)致柜內(nèi)環(huán)境濕度較大，絕緣降低，極易發(fā)生絕緣閃絡(luò)甚至發(fā)生短路事故，因此，該類型開關(guān)柜都安裝加熱驅(qū)潮裝置。

1　傳統(tǒng)開關(guān)柜加熱驅(qū)潮裝置

近幾年35 kV KYN型開關(guān)柜的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的加熱驅(qū)潮裝置除濕量?jī)H為0．45%/（m3·h），除濕效果不理想，導(dǎo)致柜內(nèi)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境濕度較高，對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行構(gòu)成了極大威脅。圖1為某變電站35kV開關(guān)柜發(fā)生觸頭灼傷事故圖，經(jīng)廠家技術(shù)人員及專家鑒定，此次事故的主要原因是開關(guān)柜內(nèi)加熱驅(qū)潮裝置除濕效果不理想，導(dǎo)致柜內(nèi)濕度過大，動(dòng)、靜觸頭發(fā)生拉弧放電，造成觸頭灼傷事故。

圖1　 35 kV KYN型開關(guān)柜觸頭灼傷

GB/T 50046—1995《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》規(guī)定：開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備最容易放電的相對(duì)濕度范圍是70%～80%之間，而在相對(duì)濕度小于60%時(shí)，不易發(fā)生放電現(xiàn)象。目前在國(guó)內(nèi)電力行業(yè)，傳統(tǒng)的35 kV KYN型中置式開關(guān)柜除濕措施包括配備除濕機(jī)、安裝加熱驅(qū)潮裝置、柜內(nèi)加裝干燥劑等，對(duì)柜內(nèi)小環(huán)境的除濕效果并不明顯。

2　35 kV KYN型開關(guān)柜新型通風(fēng)裝置設(shè)計(jì)

2.1總體設(shè)計(jì)方案

在柜頂部外加封蓋開輻射散孔，這樣封蓋既可單獨(dú)加工，又不損壞開關(guān)柜；在柜頂安裝鋼支架，將軸流風(fēng)機(jī)懸吊固定安裝在柜頂部；在開關(guān)柜后下部開進(jìn)風(fēng)口，除濕效果好、不影響巡視，且符合安全規(guī)程；利用現(xiàn)有加熱除濕裝置的輸出信號(hào)控制風(fēng)機(jī)的自動(dòng)啟停，將柜內(nèi)濕氣排出柜體。工作原理如圖2所示，采集模塊的濕度傳感器采集濕度信號(hào)，控制模塊對(duì)濕度傳感器的傳輸信號(hào)進(jìn)行處理，發(fā)出控制信號(hào)，根據(jù)設(shè)定的濕度值自動(dòng)啟停排風(fēng)機(jī)，將濕氣排出。

圖2　 35 kV KYN型開關(guān)柜新型通風(fēng)裝置工作原理

對(duì)總體方案進(jìn)行分解設(shè)計(jì)，如圖3所示。智能集成控制型自動(dòng)排風(fēng)裝置的設(shè)計(jì)主要分為3大部分：排風(fēng)機(jī)、排風(fēng)口、進(jìn)風(fēng)口。其中排風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)包括控制電路、排風(fēng)機(jī)類型、安裝位置、固定方式4部分；排風(fēng)口的設(shè)計(jì)包括形狀選擇、開口方式、封蓋材料和與柜體連接方式4部分；進(jìn)風(fēng)口的設(shè)計(jì)主要是進(jìn)風(fēng)口位置和類型。

2.2排風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)

2．2．1排風(fēng)機(jī)控制電路

現(xiàn)有加熱除濕裝置的輸出信號(hào)為交流220 V，可以帶動(dòng)風(fēng)機(jī)負(fù)載，加熱器及排風(fēng)機(jī)均可正常工作，只需改造其控制電路，既節(jié)約了設(shè)計(jì)成本，又能充分利用現(xiàn)有資源。控制電路接線原理如圖4所示，紅、黃、黑分別表示接線導(dǎo)線的顏色，1、3分別表示濕度控制器的電源正、電源負(fù)節(jié)點(diǎn)，2表示濕度傳感器信號(hào)輸入節(jié)點(diǎn)，4、5為濕度控制器的加熱、排風(fēng)控制輸出節(jié)點(diǎn)，6、7為濕度控制器的交流電源輸入節(jié)點(diǎn)。

圖3　新型通風(fēng)裝置組成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖4　控制電路接線原理

2．2．2排風(fēng)機(jī)類型

排風(fēng)機(jī)的類型主要有離心式、軸流式、橫流式3種，除濕效果模擬試驗(yàn)見表1。

從表1試驗(yàn)結(jié)果可以看出，軸流式排風(fēng)機(jī)除濕量為8．2%/（m3·h），除濕效果最好，且成本低于離心式和橫流式排風(fēng)機(jī)，因此選用軸流式排風(fēng)機(jī)。所選軸流風(fēng)機(jī)參數(shù)為：電壓220 V、輸入功率100 W、轉(zhuǎn)速1 200 r/min。

表1　排風(fēng)機(jī)除濕效果模擬試驗(yàn)

2．2．3安裝位置

由空氣對(duì)流原理可知，開關(guān)柜內(nèi)空氣的對(duì)流是由下而上的，因此將排風(fēng)機(jī)安裝在柜頂部除濕效果最好，不影響巡視，且符合安全規(guī)程，下面使用黃金分割法對(duì)排風(fēng)機(jī)在柜頂部的最佳安裝位置進(jìn)行試驗(yàn)，見圖5。

圖5　黃金分割法試驗(yàn)排風(fēng)機(jī)最佳安裝位置

每選擇一點(diǎn)，在模擬開關(guān)柜內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)量風(fēng)機(jī)的除濕量，第一次試驗(yàn)如圖6（a）所示，第二次試驗(yàn)如圖6（b）所示。

最后，通過試驗(yàn)找出固定點(diǎn)X3，即將風(fēng)機(jī)固定在距離柜頂橫向底部251．2 mm處，在開關(guān)柜頂部進(jìn)行開孔，加工完成后進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)驗(yàn)證，安裝位置距柜頂橫向底部251．2 mm，頂部開孔直徑320 mm，小于外加封蓋直徑340 mm。

圖6　黃金分割法試驗(yàn)

2．2．4固定方式

鋼支架懸吊方式最為牢固，風(fēng)機(jī)的日常維護(hù)無需停電，因此確定在柜頂安裝鋼支架，將風(fēng)機(jī)懸吊固定。鋼支架尺寸為70 mm×20 mm×40 mm，可承重260 N不變形。

2.3排風(fēng)口設(shè)計(jì)

2．3．1形狀及開口方式

開輻射散孔對(duì)柜頂?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度破壞最小，并且能滿足防小動(dòng)物的要求，同時(shí)柜頂部的開口應(yīng)以不損壞開關(guān)柜為基本要求，采用了外加鋼板封蓋開孔方式，這樣封蓋既可單獨(dú)加工，又不損壞開關(guān)柜。

2．3．2連接方式及牢固性試驗(yàn)

螺絲緊固在安全性和減震效果上均優(yōu)于焊接固定，而焊接固定還需要?jiǎng)踊鸸ぷ鳎虼耍捎寐萁z將排風(fēng)機(jī)固定在鋼支架上，將加工好的封蓋用螺絲緊固在開關(guān)柜頂部，試驗(yàn)結(jié)果表明，其柜體防護(hù)等級(jí)滿足IP4X標(biāo)準(zhǔn)，排風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)安裝見圖7。

2.4進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)

進(jìn)風(fēng)口位置首先應(yīng)滿足安全要求，在柜后部開進(jìn)風(fēng)口既不會(huì)對(duì)操作人員造成安全威脅，滿足與柜內(nèi)設(shè)備距離安全要求，同時(shí)也符合濕氣對(duì)流特點(diǎn)，采用防水百葉風(fēng)口在開關(guān)柜后底部，進(jìn)風(fēng)口現(xiàn)場(chǎng)安裝見圖8。

圖7　排風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)安裝

圖8　進(jìn)風(fēng)口安裝完成

3　新型通風(fēng)裝置的安裝、試驗(yàn)、投運(yùn)

新型通風(fēng)裝置的安裝、試驗(yàn)、投運(yùn)按圖9流程分步實(shí)施：先制作模擬開關(guān)柜，在模擬開關(guān)柜上安裝通風(fēng)裝置進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)效果確定裝置性能是否合格；除濕裝置在模擬開關(guān)柜試驗(yàn)合格后，報(bào)請(qǐng)安全監(jiān)察質(zhì)量部對(duì)成果安全鑒定；裝置鑒定合格后，將整套裝置在備用開關(guān)柜內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)整套裝置進(jìn)行性能及安全鑒定合格后，在35 kV KYN型開關(guān)柜正式投入運(yùn)行。經(jīng)過近兩年的運(yùn)行結(jié)果驗(yàn)證，新型裝置正確動(dòng)作率100%，除濕量為8．5%/（m3·h）。

圖9　新型通風(fēng)裝置安裝、試驗(yàn)、投運(yùn)流程

4　結(jié)語

通過35 kV KYN型開關(guān)柜新型通風(fēng)裝置的設(shè)計(jì)改造，解決35 kV KYN型開關(guān)柜現(xiàn)有加熱除濕裝置的設(shè)計(jì)弊端，彌補(bǔ)了化學(xué)除濕以及加熱烘干除濕的缺點(diǎn)。可根據(jù)柜內(nèi)濕度值自動(dòng)控制排風(fēng)機(jī)的啟停，進(jìn)風(fēng)口在柜體后下部，排風(fēng)口在柜頂部，確保濕氣的有效排出；排風(fēng)口選擇外加封蓋開輻射散孔，不損壞開關(guān)柜柜體機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)滿足防小動(dòng)物的要求。該通風(fēng)裝置改善了中置式開關(guān)設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境，具有效果明顯、安全方便、維護(hù)量低等優(yōu)點(diǎn)，提高了設(shè)備安全運(yùn)行系數(shù)，設(shè)備運(yùn)行更加安全、可靠。

目前該裝置已在110 kV峱山變電站、35 kV泰豐變電站、35 kV邵莊變電站推廣應(yīng)用，經(jīng)驗(yàn)證，在外部環(huán)境濕度較大的情況下，仍可以有效降低柜內(nèi)濕度，對(duì)電力行業(yè)35 kV封閉式開關(guān)柜相關(guān)領(lǐng)域具有推廣價(jià)值。

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New-type Ventilation Design of 35 kV KYN Sw itchgears

WEI Jichao
（State Grid Qingzhou Power Supply Company，Qingzhou 262500，China）

Abstract:The current situation of heating and dehumidification devices of 35 kV KYN switchgears is introduced and a new type device of ventilation has been designed．The device is capable of making up for shortcomings of chemical dehumidification and heating drying dehumidification．It also improves the operating environment of switching devices with metal armor in the middle．It has obvious advantages of effectiveness，safety，convenience and low maintenance．It improves safe operation coefficient of equipment and is of high reference value for dehumidification of 35 kV enclosed switchgear cabinet．

Key words:heating and dehumidification device；metal armor；switching devices with metal armor in the middle；insulation flashover；dehumidification

中圖分類號(hào)：TM591

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1007-9904（2016）02-0074-04

收稿日期：2015-09-06

作者簡(jiǎn)介：

魏吉超（1984），男，工程師/技師，從事變電設(shè)備檢修工作；張立超（1984），男，工程師，從事變電設(shè)備檢修工作；

于治軍（1988），男，工程師/技師，從事變電設(shè)備檢修工作；閔建平（1988），女，工程師，從事變電設(shè)備檢修工作；袁文芹（1979），女，技師，從事變電設(shè)備檢修工作。