農(nóng)村電力系統(tǒng)35kV、10kV配電室開關(guān)柜防雨裝置的應用研究

譚　銳，張瓊?cè)A，金仲華

農(nóng)村電力系統(tǒng)35kV、10kV配電室開關(guān)柜防雨裝置的應用研究

譚銳，張瓊?cè)A，金仲華

(云南電網(wǎng)有限責任公司紅河供電局，云南 蒙自 661100)

近年來，隨著農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展，農(nóng)村用電需求不斷增加，對電壓質(zhì)量的要求也不斷提高。變電站承擔著各鄉(xiāng)鎮(zhèn)電力供應的重要任務，而開關(guān)柜作為變電站一個的重要組成設(shè)備，直接影響著電網(wǎng)負荷及和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。變電站配電室開關(guān)柜頂蓋一般都設(shè)計有散熱孔，容易導致雨水進入到柜體內(nèi)，造成電器元件的短路和損壞。在日常工作中，運維人員要十分重視開關(guān)柜的防水問題，采取有效的措施做好防水工作，可以極大提高開關(guān)柜的安全性，保障電網(wǎng)設(shè)備的正常運行。

配電室；電力系統(tǒng)；開關(guān)柜；防雨裝置

變電站配電室開關(guān)柜因散熱除濕需要，一般設(shè)計有通風口，一旦配電室排風口或柜頂出現(xiàn)防水老化等問題，遇到大雨大風等極端天氣容易發(fā)生雨水滲入開關(guān)柜體內(nèi)的情況。開關(guān)柜防水功能的缺陷，容易縮短電氣元件的使用壽命，引發(fā)短路等電氣故障，造成農(nóng)村大面積停電，所以在保證開關(guān)柜散熱除濕的同時，提升其防水性能非常重要。

1　35kV、10kV配電柜發(fā)展趨勢

以特高壓輸電技術(shù)、先進電氣設(shè)備和集成技術(shù)為重點是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的主要方向，具有良好的市場應用前景。當前，相關(guān)電力企業(yè)積極開發(fā)能應于特殊場合、專用系統(tǒng)的電力設(shè)備，努力開展帶前瞻性、方向性的技術(shù)與設(shè)備的研究和開發(fā)，深入研究系統(tǒng)與成套設(shè)備中的關(guān)鍵技術(shù)問題。未來高壓配電柜依舊將朝著高性能、小體積、電子化、智能化、模塊多、多功能等方向發(fā)展，應用范圍將會更加廣泛。在農(nóng)村電力系統(tǒng)中推廣應用智能化新型的高壓配電柜，不但能夠提高電網(wǎng)運行質(zhì)量，還能合理調(diào)控用電量，有利于電力企業(yè)的升級發(fā)展，打造農(nóng)村智慧電網(wǎng)[1]。

2　傳統(tǒng)35kV、10kV配電柜存在的缺點及優(yōu)化方案

2.1　35kV、10kV配電柜存在的缺點

傳統(tǒng)高壓配電柜頂蓋上均設(shè)計有散熱孔，若配電室通風不好或環(huán)境潮濕，會導致配電柜內(nèi)部絕緣電阻下降，從而引發(fā)漏電甚至短路，對電力系統(tǒng)造成極大的危害。若配電室屋頂防水老化或排風口密封不良導致漏雨，容易引發(fā)電氣安全事故，進而造成供電中斷，甚至會因外殼導電危害操作人員人身安全。

2.2　傳統(tǒng)35kV、10kV配電柜的優(yōu)化方案

2.2.1安裝防凝露裝置

傳統(tǒng)高壓配電柜柜體在密封不嚴的情況下，容易在長時間降雨時讓潮濕的空氣通過縫隙進入到柜體內(nèi)部，引發(fā)霉變和銹蝕。安裝防凝露裝置后，可有效控制柜體內(nèi)部的霉變和銹蝕。

2.2.2安裝防水易安裝頂蓋

傳統(tǒng)高壓配電柜頂蓋防水性能不佳，在惡劣環(huán)境下，雨水易從配電柜頂部滲漏進入內(nèi)部，對電氣設(shè)備造成損壞，影響電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。在配電柜頂部安裝一種防水易安裝頂蓋，可有效解決防水問題。

2.3　方案對比及選定

通過對比以上兩個方案可知：安裝防凝露裝置可從內(nèi)部解決配電柜受雨水侵蝕的情況；安裝防水易安裝頂蓋可從外部防止雨水滲漏到柜體內(nèi)部。安裝防凝露裝置雖效果較好，但是成本過高，在柜體內(nèi)部安裝有一定難度，而安裝防水易安裝頂蓋則相對成本較低，操作簡便，應用更為廣泛[2]。

3　選擇合適的防水透氣材料

空氣潮濕容易造成開關(guān)柜、戶外端子箱等小型輸電設(shè)備中的金屬體生銹腐蝕，影響設(shè)備使用壽命，用傳統(tǒng)加熱和排風除濕方法都難以奏效，特別是柜內(nèi)外溫差較大或在梅雨潮濕季節(jié)，容易發(fā)生嚴重的凝露，直接威脅到輸變電設(shè)備的安全運行。新型開關(guān)柜防水材料的選擇應具備防水、透氣、強度高、耐老化、重量輕、易鋪裝、可根據(jù)開關(guān)柜不同大小進行裁剪加工等特點。在設(shè)計時需借鑒電子產(chǎn)品的防水防塵設(shè)計理念，使用防水透氣膜作為外部防護材料，一方面可以最大程度保護開關(guān)柜不受外部水氣侵襲，另外一方面又能有效保證開關(guān)柜內(nèi)部的潮氣排出。防水透氣膜的用途廣泛，主要被應用于電子、汽車、包裝、小家電、環(huán)保等領(lǐng)域，用以保證電子產(chǎn)品的防塵防水透氣散熱性能。防水透氣膜原材料有很好的防塵防水，透氣散熱性能，可以很好地釋放產(chǎn)品內(nèi)部的水蒸氣，避免水蒸氣在產(chǎn)品內(nèi)部冷凝成液體水引發(fā)短路而導致故障。防水透氣膜的原材料由聚四氟乙烯膨化拉伸形成，有很多微孔，這些微孔孔徑比空氣分子大，比灰塵等物質(zhì)的粒徑小，因而在實現(xiàn)氣體正常交換的同時可帶走柜體內(nèi)部產(chǎn)生的熱量，還能起到很好的防塵效果，實現(xiàn)柜體內(nèi)部溫度和氣流的動態(tài)平衡。

4　開關(guān)柜頂蓋設(shè)計

在設(shè)計傳統(tǒng)開關(guān)柜頂蓋部分時一般采用全封閉式，不但散熱效果不佳，容易導致凝露，造成跳閘短路，引發(fā)設(shè)備故障，而且安裝拆卸較為繁瑣，操作難度大。新型開關(guān)柜的頂蓋設(shè)計應該具備散熱好、易安裝、重量輕，美觀要求等特點[3]。

(1)新型開關(guān)柜頂蓋應選用具備防水透氣功能的材料，能滿足柜體頂蓋強度高，耐老化，重量輕，易鋪裝，可根據(jù)開關(guān)柜不同大小進行裁剪加工的需求。選用可回收利用的環(huán)保材料，通過熱壓合工藝將3層具有防水、透氣、防潮的高分子防水材料復合在一起，成品厚度不超過1cm，如圖1所示。

圖1　防水透氣材料結(jié)構(gòu)圖

(2)新型開關(guān)柜頂蓋的外觀設(shè)計應符合城市鄉(xiāng)村建設(shè)綠色規(guī)劃，具備易安裝、重量輕、外觀美等特點。柜體頂蓋板主要為3層構(gòu)成，頂層為高強度、絕緣、重量輕的板材，可耐磨損、抗老化；中間層為新研究的高分子防水材料；下層為帶孔過濾層，當開關(guān)柜加上本項目頂蓋后，可保留原有開關(guān)柜壓力釋放、透氣功能，如圖2所示。

圖2　頂蓋板設(shè)計圖

(3)新型開關(guān)柜選用頂蓋四周向上卷曲結(jié)構(gòu)，在保證開關(guān)柜頂部防水透氣功能的前提下，可解決在惡劣條件下雨水飛濺影響周邊設(shè)備的問題。開關(guān)柜頂蓋接收雨水時卷曲結(jié)構(gòu)可防止雨水飛濺，匯集后的雨水從四角安裝的專用引流管排放。頂蓋支架上使用可調(diào)節(jié)式卡扣，安裝時只需扣在開關(guān)柜頂部即可，如圖3所示。

圖3　頂蓋板示意圖

5　新型開關(guān)柜頂蓋的技術(shù)關(guān)鍵點及創(chuàng)新點

(1)技術(shù)關(guān)鍵點。開關(guān)柜頂蓋設(shè)計選用高分子防水材料；使用高強度、絕緣、重量輕的板材，耐磨損、抗老化；在保證柜內(nèi)設(shè)備安全穩(wěn)定運行的同時，具備透氣、防塵、防水的功能，實現(xiàn)了柜體內(nèi)部溫度和氣流的動態(tài)平衡。

(2)創(chuàng)新點。柜體蓋頂采用頂蓋四周向上卷曲結(jié)構(gòu)，并配有專用引流管，提升了柜體在惡劣天氣下的防水功能，防止了雨水飛濺影響周邊設(shè)施。采用便于安裝的卡扣式設(shè)計，無需焊接，扣件扣緊即可，提高了運維人員的工作效率。

6　新型開關(guān)柜頂蓋使用的注意事項

新型開關(guān)柜防水易安裝頂蓋在外力作用下容易變形，使用過程中應避免在其頂部放置雜物。頂蓋應放在干燥的地方保存，避免其受潮或損壞。安裝時應注意帶電部位的位置，做好安全防護，防止發(fā)生觸電事故。在定期、動態(tài)巡視時，若發(fā)現(xiàn)頂蓋有損壞或破損，應及時更換。

7　結(jié)語

隨著我國電力事業(yè)的不斷發(fā)展，農(nóng)村地區(qū)對電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性要求越來越高。針對傳統(tǒng)開關(guān)柜存在的散熱性、防水性能不佳，安裝不便等問題，采用新型材料和新結(jié)構(gòu)，設(shè)計了一款新型開關(guān)柜，在保證開關(guān)柜內(nèi)部設(shè)備安全同時，又能滿足開關(guān)柜防水的要求，消除雨水對柜體內(nèi)部侵蝕所帶來的安全隱患，安裝維修時便于拆裝，提升了運維人員的工作效率，減少了農(nóng)村地區(qū)大面積停電事件的發(fā)生，保障了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，具有廣闊的應用前景。

[1] 吳振.高低壓開關(guān)柜的維護[J].現(xiàn)代物業(yè),2013 (8): 136-137.

[2] 張雪峰,石亮亮,石俊杰.防水型電氣控制柜的設(shè)計[J].職業(yè),2015(6):144-145.

[3] 李志國,智能化低壓配電系統(tǒng)的發(fā)展與應用[J].城市建設(shè)理論研究,2012(35).

Study on the application of rain proof device for switch cabinet in rural power distribution room

TAN Rui, ZHANG Qionghua, JIN Zhonghua

(Honghe Power Supply Bureau of Yunnan Power Grid Co., Ltd., Mengzi,Yunnan 661100, China)

In recent years, with the rapid economic development in rural areas, the demand for electricity in rural areas has continued to increase, and the requirements for voltage quality have also continued to increase. Substations undertake the important task of supplying important power to various towns, and switchgear, as an important component of substations, can directly affect the load of the power grid and the stable operation of the power system. The top cover of the switch cabinet in the power distribution room of the substation is generally designed with heat dissipation holes. Rainwater can easily cause rainwater to enter the cabinet, causing short circuits and damage to electrical components. Therefore, in daily work, operation and maintenance personnel should attach great importance to the waterproof problem of switch cabinets, and take effective waterproof measures to do waterproof work, which can greatly improve the safety of switch cabinets and ensure the normal operation of the power grid equipment.

transformer room; power system; switch cabinet; rain gear

TM45

A

2096–8736(2022)02–0046–03

譚銳(1982—)，男，云南建水人，大學本科，助理工程師，主要研究方向為電氣工程(變電運行)。

責任編輯：陽湘暉

英文編輯：唐琦軍