配电房循环除尘装置的开发及应用

引言

在配电设备的运行维护过程中,最重要的是保障设备正常、可靠的运行,不间断地持续供电。众所周知,外部运行环境对配电设备有重要影响,恶劣的运行环境容易造成设备出现故障,其中污秽和潮湿是尤为重要的两大因素。开发配电房循环除尘装置最主要的目的是减少配电房内的污秽,保证通风,尽量减少外部环境对配电设备造成的不良影响。合理运用配电房循环除尘装置,能够保障配电设备正常运行,确保其供电可靠性。

1研发背景

电网分为电压等级在110kV及以上的输电网和电压等级在10kV以下的配电网。输电网设备数量少、集中度高、建设周期长、供电范围可达数百公里,从其规划、建设到投入生产具有成熟的设计、运行经验,可以避免多方面的不利因素。特别是其项目选址,会考虑地质结构、交通条件、周边环境等因素,避免生产设备受外界不良因素的干扰,所以其选址一般属于比较偏远地区。

配电网的设备电压低,供电范围仅为3～4km,一般都是直接在用电负荷附近建造。城市的各个角落有不同的用电负荷,其周边的运行环境多种多样。在多样的运行环境下,对配电网设备实现统一标准的维护变得相当具有挑战性。特别是在工业区和城市道路两侧,如果不定时清扫,配电房的门窗和室内会沾附大量污秽。以禅城供电局的张力坑片工业园区为例,该区域为著名的纺织产业连片集中区,区域内的纺织工厂产生的飞絮较多,如果没有清扫防护措施,久而久之会在配电设备上粘附明显的污秽,当空气变得潮湿,这些飞絮就会吸收水分,降低设备的绝缘强度,形成强烈的局放现象,甚至炸柜,导致线路跳闸。

2循环除尘装置的设计方案

循环除尘装置不同设计方案的系统运行方式如图1所示。

2.1总体设计方案

配电房循环除尘装置的设计方案为:在配电房设置4处(视配电房具体构造而定）通风点,分别安装上大功率风机,风机的外边设置有不锈钢通过管道,管道截面安装有孔径合适的过滤网,通风机在温控箱及继电器的控制下可以正常通风并过滤外部飞絮及灰尘。通风机在温控箱的控制下可以反转通风,在反转工况下可以自动清扫过滤网上的灰尘及飞絮,达到自动清洁的效果。

2.1.1温度对除尘装置的影响

根据配电设备的运行规律及当地天气的变化影响,配电房的循环通风装置不需要24h长时间开启,而是会依据配电设备的运行环境温度进行条件触发。从年度周期来说,通风系统在夏天的开启频率明显高于其他季节:从一天来说,负荷高峰会出现在10:00一15:00这个时间段内,而且这个时间段也是每天气温最高的时间,通风系统被触发开启的概率会比其他时间段大,所以在通风系统需要被开启的时段,设计其应该处于运行状态1,正常通风,在其他峰谷期或者运行环境温度较低未达到触发值的时段,设计系统择机启动进入运行状态2,开始自动清洗滤网。因此,设计系统的启动温度为高于35℃时开启。

2.1.2湿度对除尘装置的影响

在南方特有的梅雨天及回南天,空气湿度特别大,这时即使温度未达到装置设定的启动温度,但是由于空气流动性差,也必须开动通风系统,保证配电房内的空气流通,降低湿润空气与冰冷墙壁及设备外壳的接触时间,使其表面保持干爽。因此,系统设定当周边环境的湿度大于90%时开启。

2.2滤尘网的选择

为了同时保障通风系统换风量及滤尘效果,对滤尘网进行选择、设计、安装,最终实现在保障配电房设备散热的基础上,大幅降低空气中的污染颗粒物。

过滤网由直径为较小的细过滤网和直径较大的粗过滤网组成,粗过滤网安装在通风管道的最外层,直接与外界空气接触,主要目的是把较大的飞絮及污染漂浮颗粒物阻挡在这一层外面,与粗过滤网相距一定距离的细过滤网可以将粗过滤网不能阻挡的灰尘阻挡下来,提高进入配电房的空气质量。

2.2.1通风量

首先测量通风系统在没有安装任何过滤网的情况下,风速为8.5m/s,我们要求在加装过滤网之后,风速不能小于原风速的80%。

2.2.2污秽过滤

在满足风速要求的情况下,我们检测装置对飞絮的过滤效果。收集现场飞絮l00g,通过模拟风道,试验不同规格过滤网的过滤效果。

3控制电路的设计

在设计控制电路时要求:(1）当时间达到指定时间,sJ时间继电器切换到位置2,启动通风装置,系统控制风机正转,配电站内正常通风。(2）如果未到指定时间,但是如果可手动转换开关sB,启动除尘装置正转或者反转:温度达到设定温度值,除尘装置开启:达到指定湿度值,通风装置开启。

经过设计,系统的控制电路如图2所示。

4循环除尘装置的应用

为了检验循环除尘装置的实际效果,我们选取了佛山禅城供电局的一间公用开关站和一间公用配电站作为试点。

上朗联八公用开关站内设备全部为10kV高压柜,没有低压电源,电房内的照明、风机所需的0.4kV电源取自l0kV自动化高压柜的站用配变柜。该开关站原设计为两台进风机及两面出风百叶窗,是一个典型的运行在高污秽地区的配电网开关站。经过改造,我们封堵了两面出风百叶窗,并在百叶窗原有位置安装了两台出风风机,风机全部由控制箱按照设计逻辑进行统一调控。

大富小布4号公用配电站与上朗联八公用开关站的情况稍有区别,其内部除了高压开关柜、低压开关柜、直流屏以外,还有两台干式变压器。两台变压器发热量比较大,需要按照设计方案2对其加装延伸通风管道,强化通风效果。该配电站有稳定的低压电源,所以将控制箱整体更换为PLC设备,用PLC代替继电箱为系统提供相应的开启关闭控制,并为今后远程控制预留空间。

循环除尘装置安装好后,经过实地试验,我们发现当除尘系统外滤网为8mm、内滤网为lmm,并且两个滤网之间的距离为3cm时,系统满足关于通风量和除尘效果的两项设计指标。

通风系统风速为7.3m/s,被隔绝在过滤网外的飞絮为90g,过滤效果良好。

5循环除尘装置的使用效果

5.1安装前后效果对比

在使用配电房循环除尘系统以前,我们对配电房的运维规则是每一季度需要对配电房

进行清扫,每次配电房内平均每平方米约有50g的扬尘及飞絮。

安装配电房循环除尘系统后,我们仍旧按照原运维规则对配电房进行巡视,发现在同等条件下,电房内的环境卫生有了明显改善,每平方米扬尘约为5g。

安装循环除尘装置的前后效果对比如图3所示。

5.2经济效益

按照以前的运维规则,每个公用配电站及开关站每季度都要清扫一次,禅城供电局约有l500间配电站,清扫一次费用为l50元,全年的清理费用约为90万元。配电房循环除尘装置全部配件如果量产,成本为l000元左右,实际使用寿命可达5年以上。5年内,如果全部配电房都安装循环除尘系统,可产生巨大的经济效益,项目经济效益=项目节省成本-项目发生成本=90×5-l50=300万元。

5.3社会效益

禅城供电局每年约有l5起左右的l0kV配网故障是由开关柜故障导致的,大部分原因是由于配电房环境恶劣,导致其绝缘下降,发生炸柜事故,每次的修复费用约为l0万元,停电时间约为l0h,如果配电站全部更换成循环除尘系统,每年可节省的抢修费用约为l0万元,同时可大大提高供电可靠性,降低停电时户数。

6结语

随着城市发展,保障配电设备长久正常、良好的运行是配电运维人员的职责,配电房循环除尘装置的普及应用,为建立良好的配电设备运行环境提供了强有力的支持,不仅大大节省了运维人员的时间、精力,节省了供电公司的运行成本,还降低了设备故障率,满足供电可靠性和配电自动化设备对运行环境的高要求。