35 kV KYN型開關柜新型通風裝置設計

魏吉超（國網山東青州市供電公司，山東　青州　262500）

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35 kV KYN型開關柜新型通風裝置設計

魏吉超
（國網山東青州市供電公司，山東青州262500）

摘要：介紹35 kV KYN型開關柜現有加熱驅潮裝置現狀，并設計一種新型通風裝置。該裝置能彌補化學除濕以及加熱烘干除濕的缺點，改善中置式開關設備的運行環境，具有效果明顯、安全方便、維護量低等優點，提高了設備安全運行系數，對35 kV封閉式開關柜柜內除濕具有指導意義。

關鍵詞：加熱驅潮裝置；金屬鎧裝；中置柜；絕緣閃絡；除濕量

0　引言

KYN型開關柜，即金屬鎧裝中置移開式開關設備。為防止小動物進入，損壞電力設施，通常設計為密封式，柜體幾乎處于完全不通風狀態，阻礙空氣對流，潮氣無法及時排出，導致柜內環境濕度較大，絕緣降低，極易發生絕緣閃絡甚至發生短路事故，因此，該類型開關柜都安裝加熱驅潮裝置。

1　傳統開關柜加熱驅潮裝置

近幾年35 kV KYN型開關柜的運行經驗發現，現有的加熱驅潮裝置除濕量僅為0．45%/（m3·h），除濕效果不理想，導致柜內設備運行環境濕度較高，對設備的安全運行構成了極大威脅。圖1為某變電站35kV開關柜發生觸頭灼傷事故圖，經廠家技術人員及專家鑒定，此次事故的主要原因是開關柜內加熱驅潮裝置除濕效果不理想，導致柜內濕度過大，動、靜觸頭發生拉弧放電，造成觸頭灼傷事故。

圖1　 35 kV KYN型開關柜觸頭灼傷

GB/T 50046—1995《電力工程電氣設計手冊》規定：開關柜內設備最容易放電的相對濕度范圍是70%～80%之間，而在相對濕度小于60%時，不易發生放電現象。目前在國內電力行業，傳統的35 kV KYN型中置式開關柜除濕措施包括配備除濕機、安裝加熱驅潮裝置、柜內加裝干燥劑等，對柜內小環境的除濕效果并不明顯。

2　35 kV KYN型開關柜新型通風裝置設計

2.1總體設計方案

在柜頂部外加封蓋開輻射散孔，這樣封蓋既可單獨加工，又不損壞開關柜；在柜頂安裝鋼支架，將軸流風機懸吊固定安裝在柜頂部；在開關柜后下部開進風口，除濕效果好、不影響巡視，且符合安全規程；利用現有加熱除濕裝置的輸出信號控制風機的自動啟停，將柜內濕氣排出柜體。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，控制模塊對濕度傳感器的傳輸信號進行處理，發出控制信號，根據設定的濕度值自動啟停排風機，將濕氣排出。

圖2　 35 kV KYN型開關柜新型通風裝置工作原理

對總體方案進行分解設計，如圖3所示。智能集成控制型自動排風裝置的設計主要分為3大部分：排風機、排風口、進風口。其中排風機的設計包括控制電路、排風機類型、安裝位置、固定方式4部分；排風口的設計包括形狀選擇、開口方式、封蓋材料和與柜體連接方式4部分；進風口的設計主要是進風口位置和類型。

2.2排風機設計

2．2．1排風機控制電路

現有加熱除濕裝置的輸出信號為交流220 V，可以帶動風機負載，加熱器及排風機均可正常工作，只需改造其控制電路，既節約了設計成本，又能充分利用現有資源。控制電路接線原理如圖4所示，紅、黃、黑分別表示接線導線的顏色，1、3分別表示濕度控制器的電源正、電源負節點，2表示濕度傳感器信號輸入節點，4、5為濕度控制器的加熱、排風控制輸出節點，6、7為濕度控制器的交流電源輸入節點。

圖3　新型通風裝置組成結構設計

圖4　控制電路接線原理

2．2．2排風機類型

排風機的類型主要有離心式、軸流式、橫流式3種，除濕效果模擬試驗見表1。

從表1試驗結果可以看出，軸流式排風機除濕量為8．2%/（m3·h），除濕效果最好，且成本低于離心式和橫流式排風機，因此選用軸流式排風機。所選軸流風機參數為：電壓220 V、輸入功率100 W、轉速1 200 r/min。

表1　排風機除濕效果模擬試驗

2．2．3安裝位置

由空氣對流原理可知，開關柜內空氣的對流是由下而上的，因此將排風機安裝在柜頂部除濕效果最好，不影響巡視，且符合安全規程，下面使用黃金分割法對排風機在柜頂部的最佳安裝位置進行試驗，見圖5。

圖5　黃金分割法試驗排風機最佳安裝位置

每選擇一點，在模擬開關柜內進行試驗，測量風機的除濕量，第一次試驗如圖6（a）所示，第二次試驗如圖6（b）所示。

最后，通過試驗找出固定點X3，即將風機固定在距離柜頂橫向底部251．2 mm處，在開關柜頂部進行開孔，加工完成后進行測量。經驗證，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

2．2．4固定方式

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

2.3排風口設計

2．3．1形狀及開口方式

開輻射散孔對柜頂的機械強度破壞最小，并且能滿足防小動物的要求，同時柜頂部的開口應以不損壞開關柜為基本要求，采用了外加鋼板封蓋開孔方式，這樣封蓋既可單獨加工，又不損壞開關柜。

2．3．2連接方式及牢固性試驗

螺絲緊固在安全性和減震效果上均優于焊接固定，而焊接固定還需要動火工作，因此，采用螺絲將排風機固定在鋼支架上，將加工好的封蓋用螺絲緊固在開關柜頂部，試驗結果表明，其柜體防護等級滿足IP4X標準，排風機現場安裝見圖7。

2.4進風口設計

進風口位置首先應滿足安全要求，在柜后部開進風口既不會對操作人員造成安全威脅，滿足與柜內設備距離安全要求，同時也符合濕氣對流特點，采用防水百葉風口在開關柜后底部，進風口現場安裝見圖8。

圖7　排風機現場安裝

圖8　進風口安裝完成

3　新型通風裝置的安裝、試驗、投運

新型通風裝置的安裝、試驗、投運按圖9流程分步實施：先制作模擬開關柜，在模擬開關柜上安裝通風裝置進行試驗，根據試驗效果確定裝置性能是否合格；除濕裝置在模擬開關柜試驗合格后，報請安全監察質量部對成果安全鑒定；裝置鑒定合格后，將整套裝置在備用開關柜內進行試驗，對整套裝置進行性能及安全鑒定合格后，在35 kV KYN型開關柜正式投入運行。經過近兩年的運行結果驗證，新型裝置正確動作率100%，除濕量為8．5%/（m3·h）。

圖9　新型通風裝置安裝、試驗、投運流程

4　結語

通過35 kV KYN型開關柜新型通風裝置的設計改造，解決35 kV KYN型開關柜現有加熱除濕裝置的設計弊端，彌補了化學除濕以及加熱烘干除濕的缺點。可根據柜內濕度值自動控制排風機的啟停，進風口在柜體后下部，排風口在柜頂部，確保濕氣的有效排出；排風口選擇外加封蓋開輻射散孔，不損壞開關柜柜體機械強度，同時滿足防小動物的要求。該通風裝置改善了中置式開關設備的運行環境，具有效果明顯、安全方便、維護量低等優點，提高了設備安全運行系數，設備運行更加安全、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邵莊變電站推廣應用，經驗證，在外部環境濕度較大的情況下，仍可以有效降低柜內濕度，對電力行業35 kV封閉式開關柜相關領域具有推廣價值。

參考文獻

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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：TM591

文獻標志碼：B

文章編號：1007-9904（2016）02-0074-04

收稿日期：2015-09-06

作者簡介：

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

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