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10kV环网柜集成动力自适应除湿装置

李冰

国网山东省电力公司齐河县供电公司,山东德州,251100

摘要: 10kV环网柜经过多年的发展,已经成为城市配电网环网供电的重要节点,它能否安全可靠运行直接影响电力企业的供电可靠性。10kV环网柜在实际工作过程中,由于环境或质量等原因会出现各种类型的故障,从而造成供电可靠性的降低。文章对10kV环网柜的特点做了概述,分析了10kV环网柜较常见的问题以及应对和预防措施。
关键词: 凝露;除湿;环网拒
DOI:10.12721/ccn.2022.159135
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在城市中心区域,电力负荷密度高,供电安全稳定性非常重要,而建立以环网柜为主的配电网络,能有效提高供电可靠性,保证供电的连续性,将配电设备故障、维护停电的影响降至最低。户外环网柜因具有结构紧凑、占地面积小、外形美观、可与周围环境协调配合等优点,在电网建设中所占比重越来越大。但是运维人员发现户外环网柜在实际运行过程中普遍存在凝露现象,造成操作机构锈蚀,绝缘程度下降等,严重影响设备运行。目前也有各种环网柜除湿的方法,各有利弊,如采用电加热的方法对内部设备加热让潮湿的空气不能产生凝露;还有如采用干燥剂除湿的办法,干燥剂除湿只是暂时性的,干燥剂失效后还是会产生凝露现象;还有采用冷凝片的方式除湿,冷凝片需要外部接电源,柜子中没有低压供电线时,或线路故障时冷凝片除湿也就失去了效果。故本文采用了一种无源环网柜除湿办法,安装简单,无需后期维护,利用冷凝原理与新型脱水材料组成环网除湿方法及装置。

1.10kV环网柜常见问题

10kV环网柜在城市配电网的占有率较他环网柜高,就某地区情况而言,除了早期投运的极少数半绝缘柜外,后投产的户外电缆分支箱采用的都是共箱式环网柜。其所担任的重要角色不言而喻,其安全可靠运行直接关系用户的可靠供电。10kV环网柜在运维过程中较常见的问题有环网柜套管与电缆的连接问题、潮湿工作环境对环网柜的影响和SF6气箱故障等。

1.1环网柜套管与电缆的连接问题

10kV环网柜方案源于欧洲,欧洲大多使用单芯电缆,因此,环网柜的电缆室普遍较低。使用单芯电缆的话,固定和安装都很方便,电缆的接线端子和环网柜的套管连接紧密。因此,不会发生热故障,而且单芯电缆不会向套管施加扭曲力。国内普遍采用的是三芯电缆,三芯电缆安装过程难度比单芯电缆增加不少。三芯电缆使用抱箍等对外护套进行相关的固定,3根电缆芯之间无法保证绝对的固定。由于三芯电缆相对较粗,即使是三芯电缆已经连接好了,在自重或其他外力的影响下会产生扭曲力矩将直接传递到套管部位。从公司近些年来发生的一些环网柜故障分析来看, 环网柜套管与电缆的连接不良而出现的问题不在少数。

1.2潮湿工作环境下的常见问题

10kV环网柜虽具有可全天候工作的特性,但长时间在潮湿环境下工作柜体等金属部件还是比较容易锈蚀。环网柜与电缆沟之间的封堵不严密,电缆沟内的湿气容易进入环网柜进而水分凝结面板上的故障指示器、带电指示器和操作机构容易生锈操作时容易出现卡死等现象,同时由于湿气进入环网柜拒体、底板容易腐蚀生锈,降低环网柜的使用寿命。

1.3 SF6气箱故障

SF6气箱故障的主要情况为全密封的SF6气箱因为各种原因发生气体泄漏,造成气全密封气箱内SF6气体密度不够,最终导致开关在正常运行或操作过程中,开关动、静触头间发生短路故障引发事故。气箱发生泄漏的位置多位于电缆桩头,主要是电缆安装过程中的不规范,造成桩头受力较大,造成气箱电缆桩头处出现裂纹,导致SF6气体泄漏,因此,气箱故障还是施工工艺不良的一种表现;另一种原因是由于环网柜本身的工艺问题,某些位置密封不良,引起的泄露。

1.4电缆终端头故障

现阶段,10kV环网柜常见的故障还由于电缆终端头的制作工艺或质量问题而引起电缆终端头击穿,从而引起环网柜故障。

2.10kV环网柜应对和预防措施

如何提供一种柜体除湿装置,有效地防止湿度结霜,及时将水排出柜体外,降低了柜内的“绝对湿度”,从而保证除湿装置正常运行,达到彻底除湿的效果,成了新一代产品主流的研究方向。

2.1除湿装置的应用

经过作业实践研究了一种配电柜(如环网柜、开关柜)无源除湿方法及装置,该方法基于冷凝原理配合防水材料得以实施,包括顶部冷凝板、侧壁冷凝板、弧形集水槽、侧壁集水槽、排水管。顶部冷凝板安装在配电柜体内顶部位置,弧形集水水槽装在冷凝板正下方,侧壁冷凝板安装在柜体的侧壁上,侧壁集水槽在侧壁冷凝板的下方。顶部冷凝板采用蜂窝结构,在一块平板上安装有多个三棱锥体、安装后锥尖超下,这种结构既有利于扩大降温散热面积,又有利于扩大与空气接触面积使潮湿空气更多形成凝露。凝露形成后慢慢积累流向三棱锥的锥尖,因为凝露后水滴在锥尖的张力小于重力,所以水滴会滴落在弧形集水槽,弧形集水槽采用一端高、一端低的楔形结构,在低端尾部设有连接排水管的圆管,通过排水管将收集的水排出柜子外面。侧壁冷凝板板也采用蜂窝结构,在一快平板上安装有三角板,凝露后的水滴在重力作用下流到平板的导流槽,平板上设有条导流槽,水滴汇集后统一收集在底部的集水槽内。底部的集水槽设计为一端高、一端低的楔形结构,在集水槽的尾部有排水管接口连接排水,冷凝水通过排水管排出。应用了环网柜无源除湿装置后,大大缓解了环网柜出现的凝露现象,为设备的稳定运行提供了保证。

2.2环网柜其他措施的预防

2.2.1提高10kV环网柜电缆室的高度

为解决共箱式环网柜电缆室空间窄且高度较低的问题,绝大部分厂家采用了加高电缆室高度的方法。某欧洲品牌进入中国市场后,根据中国市场的习惯将接线桩从以往的阶梯状排列优化为水平排列,以增加电缆室的利用空间。在安装过程中,室内环网柜可以直接在底部加装合适高度的箱式底座;户外电缆分支箱可以采取抬高基础高度的办法。

2.2.2 10kV环网柜采取自然通风手段或安装除湿装置

目前,防止湿气进入环网柜,比较有效的方法是在电缆室底板上用密封防火材料进行封堵,既可以防止潮湿空气,还能实现防止小动物的功能,可谓一举两得。室内环网柜采用除湿设备进行除湿;户外电缆分支箱可以适当的增加基础高度,在基础的四周设置一定数量的散热透气孔,便于电缆沟井内的湿气排出,但开孔不宜过大,同时要考虑防小动物措施;如电缆分支箱设有PT且现场条件允许,可装设除湿装置。

2.2.3 10kV环网柜加强施工、运维管理,避免气箱故障

SF6气箱故障可能引发重大事故,因此应选用质量稳定的设备并在施工过程中加强施工管理。公司的相关技术条件书中也明确要求气箱箱体应采用>2mm不锈钢板制造,应能耐受在使用中遇到的正常和瞬态的压力并应带SF6气体压力计和充气孔。在日常运维中运行人员应注意检查箱体气压。尤其是在开关操作前应确认箱体气压是否正常,避免由于漏气引发事故。一旦发现泄漏应及时消除。

2.2.4  10kV环网柜做好电缆终端头制作工艺管控和日常管理

为避免电缆终端头发生故障引发环网柜故障先应选择质量合格的电缆终端头。在电缆终端头制作过程中施工人员必要严格遵守有关工艺要求,验收人员要严把验收关,避免电缆头带病投运。同时,运维单位应建立电缆终端头台账,对运行过程中出现问题的电缆终端头进行归类分析,这样可及时发现产品的家族性缺陷,避免同类型问题再次出现。

3结语

通过制作出的环网柜无源除湿装置实际使用情况,公司目前自动化馈线覆盖率超过90%,站房覆盖率超过80%,大量的自动化设备运行于湿度较大的环境中,成为配电网安全稳定运行的隐患。本项目对环境湿度予以严格控制,达到防潮除湿的目的,确保自动化设备安全稳定运行。因减少故障停电次数,提高了供电可靠性,提升了企业形象,具有极高的市场推广价值。

参考文献

[1]汪泽州,沈春林,顾卫华,等.浅谈环网柜除湿除尘装置的研制[J].通讯世界,2016(15):149-150.

[2]陈亚东,曾健,吴楠,等.户外环网柜凝露原因分析及解决方案的研究[J].电力系统装备,2017(10):140-141.