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户外-10kV电缆分接箱除湿装置研制

2019-6-30 19:09:31      点击:

摘要:文章分析了广东沿海地区10kV电缆分接箱的受潮现状,针对症结,应用水蒸气冷凝原理和珀尔帖效应制冷原理,选择合适的模块元件,提出研制10kV电缆分接箱的方案,并通过现场试点安装,验证了装置的除湿效果。

关键词:供电企业;水蒸气冷凝原理;珀尔帖效应;电缆分接箱除湿;

广东沿海地区空气湿度大,潮湿空气严重影响电气设备性能,并成为各类柜(箱)式电气设备发生事故的主要影响因素之一。对于配网设备,电缆分接箱长期工作于空旷的环境,柜内空间相对密闭,潮湿空气进入后不能及时排出,加之柜内尘埃等影响,更容易造成电气设备短路、线体和柜体腐蚀等现象,更严重可导致开关拒动、短路等事故。柜内除湿已成为近几年来各专业用户的关注热点,也是各设备制造厂家不断攻关的课题。研制可行的10kV电缆分接箱除湿装置,可以解决潮湿特别是梅雨天气下箱内湿度超标的问题,确保设备的安全稳定运行,极大地降低因潮湿带来的故障率,提高了供电可靠性。

1 10kV电缆分接箱受潮现状分析

1.1 湿度对电气设备绝缘性能的影响

(1)相对湿度在85%~95%之间,绝缘子最大泄漏电流与表面电导率随着湿度呈线性增加;(2)相对湿度在95%~99%之间,绝缘子最大泄漏电流与表面电导率变化不大;(3)相对湿度99%变化到100%,绝缘子最大泄漏电流与表面电导率均迅速增加。

1。2 温度和湿度高可加速电极和箱体的腐蚀

(1)影响金属腐蚀的空气湿度是相对湿度值,而不是绝对湿度值;(2)相对湿度低时锈蚀较慢,相对湿度增加到一定限度时,腐蚀的速度突然上升,这个相对湿度的数值称为临界相对湿度;(3)当相对湿度在临界湿度以上,金属开始腐蚀,温度每升高10℃,化学反应提高2~3倍。

在2016年3月梅雨时节,每天分别对20个电缆分接箱进行柜内湿度测量,将每日的所有电缆分接箱取平均值,绘制湿度随时间的曲线如图1所示:

根据《南方电网公司中低压配电运行管理标准》规定,电气设备箱体内湿度不大于80%,在梅雨季节,由测量结果分析可知,柜内相对湿度均大于90%,并且长时间无法排出湿气。长时间的潮湿空气对金属性的柜体有较强的腐蚀作用,恶劣情况会引发电缆短路故障。

2 10kV电缆分接箱除湿装置原理分析

针对电缆分接箱的受潮现状,本文根据以下原理,提出研制10kV电缆分接箱除湿装置的方案。

第一,室外柜内壁底部最容易凝露:因为底部地面热容量大,受外部阳光、气温风速影响迟缓,能维持较长时间与柜内空气间的温度差。特别是当:(1)湿热空气降临;(2)阴天或雨后转晴;(3)黑夜转白天。温度上升的过程,就是内壁底部大量凝露的最佳时机,但凝露却也使柜中的空气相当湿度下降,因为凝露在箱壁底部,对柜箱的安全没有太大影响,但却最容易被直观地察觉到。

基于水蒸气冷凝的原理去除箱内潮湿空气(水蒸气)。空气中含有水分,再加上温度的变化造成物体表面形成水珠(凝露),空气中的相对湿度越高,凝露温(点)接近环境空气温度,越容易形成凝露,也就是说,只要有很少的温度差就可达到形成凝露的条件;相对湿度低时,则需要有较大的温差方可达到形成凝露的条件。

第二,基于珀尔帖效应制冷原理,通过半导体制冷技术,在冷凝片两侧形成温度差,将密闭空间的潮湿空气以凝结水的形式,用软管排出柜体,从而解决箱内潮湿及凝露问题(珀尔帖效应:电荷载体在导体中运动形成电流。由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级,当它从高能级向低能级运动时,便释放出多余的能量;相反,从低能级向高能级运动时,从外界吸收能量。能量在两个材料的交界面处以热的形式吸收或放出)。

第三,利用高频开关来控制除湿装置的开合,通过湿度传感器采集箱内湿度数据,若箱内湿度大于即设定湿度,则合上开关启动除湿装置,如箱内湿度小于即设湿度,则断开开关关闭除湿装置,从而使得箱内湿度与设定湿度数值保持动态平衡。

3 10kV电缆分接箱除湿装置模块构成

10kV电缆分接箱除湿装置由除湿模块、控制模块、电源模块构成。

3.1 除湿模块

除湿模块包括半导体制冷片、散热配件、导气风扇、凝露面,可以将分接箱内的湿度降低。功能要求:(1)利用半导体制冷的帕尔帖效应,半导体制冷片可以将空气降温冷却,达到空气的露点温度,凝露成水;(2)可以适应当地的气候环境,工作温度范围在

-10℃~60℃,空气湿度100%时仍可正常工作。

3.2 控制模块

控制模块包括智能湿度传感器、湿度控制开关,可以根据分接箱内的湿度情况而动作,启动或停止除湿模块的工作。

3.3 电源模块

电源模块包括自发电装置、蓄电池、充发电控制装置。查广东沿海气候条件:光照年均大于3700W/m2,最低光照大于2100W/m2,平均气温22℃,最高温度37.5℃(此时光照大于5300W/m2),查太阳能板标称功率测试条件为光照1000W/m2,25℃;虽然本地最高温度高于测试温度使光电转换率下降,但同时光照也远大于测试光照,可见使用条件优于测试条件。

4 总体方案

经过各分方案的分析选择,确定总体方案如图2所示:

5 除湿效果验证

该装置在2016年8月30进行了首批试点安装,选取5个潮湿问题较重的电缆分接箱进行实际效果检测,于2016年9月11日(阴雨天/室外湿度:96%)对安装试点的湿度进行统计分析如图3所示:

由实际检测结果得出以下结论:(1)5个试验安装点均能有效快速的达到除湿效果;(2)箱内湿度从高位95%降至75%只需2个小时,并且与设定湿度能保持动态平衡,稳定在75%±5%范围内。在梅雨季节,除湿装置可将电缆分接箱内湿度控制在80%内,符合设备运行规程要求。

6 结语

6.1 社会效益

10kV电缆分接箱除湿装置有效地降低了箱内湿度,保障了在潮湿天气下电缆分接箱的安全运行,确保了供电可靠性,提高了企业服务质量,提升了用户对电网企业的满意度和企业的形象。

6.2 管理效益

10kV電缆分接箱除湿装置有效地控制了空气湿度大造成的箱体腐蚀,降低了电缆分接箱处的故障率,提高了设备有效作业率,缩减了电力运行人员因柜体腐蚀的维修时间以及因箱内湿度过大而引起跳闸的维护抢修时间,从而减轻了运维人员的工作量和劳动强度,大大降低了人工维护成本,提高了企业管理效益。

北京11选5走势图 6.3 经济效益

此除湿装置减少了企业的运行维护成本,降低因电缆分接箱过湿而造成的短路故障率,缩短用户停电时间,减小负荷损失,确保生产生活用电的正常使用,为社会经济发展保驾护航。

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