防潮电缆分接箱的设计与实现

1研究背景

1.1研究对象

本文研究对象为电缆分接箱(CableDistributionBox）,是一种用来对电缆线路实施分接、分支、接续及转换的设备,多数用于户外,能有效节约资源,保障供电稳定。当用电线路较长,许多负载设备需要电缆供电时,如果使用小面积电缆分别供电将造成电能资源的极度浪费,如果使用电缆分接箱对一根主干电缆进行分接,将其分为几个小面积电缆,再对负载设备进行供电,即可解决资源浪费问题。不仅如此,当远距离供电导致电缆长度不足以连接所有负载设备时,需要使用电缆接头进行转接,这种方式十分危险,在转接过程中存在安全隐患,而利用电缆分接箱的转接功能可以改变这一现状,可以在确保安全的前提下,对电缆进行供电。

1.2国内研究现状

随着社会不断进步以及科技不断发展,城市建设步伐逐渐加快,人们的用电需求日渐增加,因此高压电缆分接箱的应用愈加广泛,其发展和优化受到多方学者的重视。

2009年,张朝阳等人针对延长箱式变、环网柜、电缆分支箱的使用寿命,减少箱式变、环网柜、电缆分支箱底部潮气的问题进行了研究,完成了自动排风电气接线图以及手动排风接线图的设计,并对出风口和安装位置进行了设计,旨在找到最佳方法。20l4年,王峰等人针对张家口地区电缆沟防潮问题,进行电缆沟通风装置的探讨和研究,提出了一套改进防潮通风的有效方案,达到通风防潮的目的。

1.3研究目标

本文旨在通过对电缆分接箱外壳进行改良,提高电缆分接箱防潮能力,降低电缆分接箱故障率,保障电力供应稳定安全,并通过标准化设计,将其推广至南方电网范围内,为其他地区提供经验。

2电缆分接箱现状及存在的问题

目前市面上的电缆分接箱可以根据其组成结构分成两类:一类是体积较小的简易分接箱,即其内部只有对电缆接头进行连接和处理的设备,不含其他附加功能,体积较小,结构单一:另一类为较为复杂的电缆分接箱,其内部不仅包含了简易分接箱内的必备组件,还含有一台甚至多台开关设施,连接件很多,结构复杂,体积较大,其若发生故障对附近的电力设施影响较大。

在我国亚热带气候区,日照充足,雨量充沛,气候温和而

湿润。每年春季二三月份,冷空气走后,暖湿气流迅速反攻,气温回升,空气湿度加大,一些冰冷的物体表面遇到暖湿气流后,容易产生水珠,出现所谓的"回南天"等天气返潮现象。针对电缆分接箱电缆终端受潮接地短路的风险,结合电网实际运行情况,目前电缆分接箱多安装在绿化带或工业园区等位置,工作环境较为恶劣,普遍存在潮湿、污秽、高温等问题。

现有运行中的电缆分接箱箱体空间紧凑,箱内空气对流不畅,箱门通风口高只有lcm,致使电缆分接箱在上述天气频频出现潮湿情况,箱壁有明显水珠,电缆分接箱长期处于潮湿状态容易发生电缆终端受潮接地故障,存在较大的安全隐患。对电缆分接箱外壳进行改良,有助于提高电缆分接箱防潮能力,降低电缆分接箱故障率。

3防潮电缆分接箱设计及成效

3.1设计理念

本项目针对上述现有电缆分接箱箱壁容易产生明显水珠的缺陷,提出了一种防潮电缆分接箱设计方案。通过调查发现,过去发生的电缆分接箱故障主要包括短路、断电跳闸等,其中短路常会引发火灾甚至爆炸等严重问题,这些事故发生的原因包括密封不严、硅脂固化、水珠或潮气进入电缆芯中导致绝缘被损坏、气室漏气等。通过对过去出现故障的电缆分支箱进行深入探讨,确定了以下几个影响电缆分支箱稳定、安全运作的关键因素:

3.1.1密封性

发生事故的分接箱电缆常因为硅脂密封性不佳,在事故调查中发现硅脂出现干涸现象,且黏性十分大,有时需要多人合力拆卸,硅脂已经无法起到防潮、密封及绝缘的作用。硅脂使用时间长后会发生固化,并被硅胶橡胶所吸收,其填充弹性降低,丧失原本的作用,导致电缆终端被击穿的可能性大大增加。

3.1.2分支箱防水或渗水设计不足

部分电缆分支箱设计较为传统,不适用目前高压、高流量的使用现状,且在相关部门设计和施工过程中,可能对分支箱的固定较为草率,未完全落实其地基深度,导致电缆井高度不够,暴雨积水时容易聚集潮气。

3.1.3分接箱风口设计

很多防潮电缆箱由于分接箱风口面积小,喷涂技艺过于老化,影响通风,无法保障空气流通率。当分接箱湿气较高时,无法及时降低湿度,使得箱内出现水汽积聚。

3.2设计内容

分接箱采用SMC(Sheetmoldingcompound,SMC）复合材料的箱体和箱门,且厚度不小于2mm,解决了木制、钢制、塑料电表箱易老化、易腐蚀、绝缘差、耐寒性差、阻燃性差、寿命短的问题,电表箱性能优良,具有绝对的密封防水性能和导静电、耐磨、耐腐、耐老化、防火、抗压等优点。其不需接地线,外表美观,有锁与铅封的安全保护,使用寿命长。

箱门设置于分接箱一侧面上,箱体和箱门上开设有百叶窗,如图1所示,百叶窗的加装可以确保箱内空气对流。该百叶窗呈对向分布于分接箱侧面,百叶窗对向设置便于空气流通,可使分接箱防潮效果更好。对向分布即在分接箱上相对的面上等高设置,比如在分接箱的左侧面设置有一个百叶窗,则在分接箱的右侧面上也设置一个百叶窗,且右侧面设置的百叶窗与左侧面设置的百叶窗大小一致,距离地面的高度一致,距离前侧面和后侧面的距离也完全一致。

1一箱体;2一箱门;3一百叶窗。

图1防潮电缆分接箱主视图

分接箱设有防护网,该防护网覆盖于百叶窗上,不仅可以防止下雨天气雨水打入箱内,还可以有效防止小动物进入分接箱内。

分接箱箱体上设有防水橡胶,该防水橡胶设于箱体与箱门结合位置,可有效防止雨水从箱体与箱门结合处的间隙进入箱内。

分接箱内还设有抽湿机、电源、湿度传感器等,如图2所示。电源为抽湿机供电,加装抽湿机可以在分接箱内湿度较大且仅靠自然通风解决不了问题的时候启动,增加排湿力度。电磁阀和湿度传感器都设于分接箱内,用于控制抽湿机的接通与关断。

1一箱体;3一百叶窗;4一抽湿机。

图2防潮电缆分接箱右视图

通过设置湿度传感器检测分接箱内湿度,当分接箱内湿度大于一定阈值时,湿度传感器发送信号给电磁阀,接通电磁阀从而启动抽湿机进行抽湿:当湿度小于阈值时,湿度传感器发送信号给电磁阀,控制电磁阀关断,实现停止抽湿,具体连接方式如图3所示。

4一抽湿机;5一电磁阀;6一湿度传感器;7一电源。

图3电源、抽湿机、电磁阀、湿度传感器连接示意图

3.3设计成效

与现有技术相比,本项目设计的新型防潮电缆分接箱可使电缆分支箱在潮湿天气保持干燥,通风效率明显提高,当箱内湿度高时可以及时启动抽湿机,降低箱内水汽,使其无明显的水珠积聚,能够有效降低电缆分支箱故障率,保障电缆分支箱的稳定安全运行。

4结语

本项目设计的新型防潮电缆分接箱,实现了其在南方潮湿、高温、高湿的恶劣条件下,仍可安全、可靠运行,根据密封性、防水性及通风性要求,通过箱体和箱门的材质设计,百叶窗、防护网的安装,湿度传感器的安装,电磁阀用于控制抽湿机开关等,大大降低了电缆分接箱出现故障的可能。