一种500kV变电站刀闸端子箱的防潮技术改进

引言

变电站隔离开关端子箱是室外隔离开关和二次的重要组成部分,若端子箱内出现凝露积水,则可能导致二次回路绝缘降低,甚至会发生直流正电源或负电源的故障,进而造成保护拒动或误动的设备缺陷:如果端子箱内受潮发霉,会使端子排螺丝和连接片等更加容易生锈,导致二次端子接触不良,进而造成刀闸或地刀不能正常分合,从而极大地影响电力设备的正常运行。

500kV花都变电站的500kVHGIs刀闸(型号500-GL）和地刀(型号500-GRE）均为日本三菱电机所生产制造,因其设计未考虑我国华南地区高温高湿的气候特征,在近10年的运行维护过程中发现,该类型分、合闸继电器因长期受潮引发端子锈蚀、机构卡涩、故障损坏的缺陷多达70余次,耗费了较大的人力、物力对其进行维护。因此,对现有的端子箱进行改造显得尤为重要。

1端子箱凝露原因分析

凝露现象指的是在单位体积空气下水汽密度达到一定温度下饱和水汽密度时,水分不再蒸发而出现水珠的现象。空气的相对湿度RH%是单位体积空气内实际所含的水汽密度(用D1表示）和同一温度下饱和水汽密度(用D2表示）的百分比,即:RH%=D1/D2×100%(1）

当相对湿度达到100%时,即表明该温度下空气处于饱和状态,水分不再蒸发,此时则会发生凝露现象。而空气温度越高,能够吸收的水汽就越多,对应温度饱和水汽密度D2就越大:反之,空气温度越低,能够吸收的水汽就越少,对应温度饱和水气密度D2就越小。结合式(1）在单位体积空气内实际所含的水汽密度D1不变时,增加空气温度7,可以降低相对湿度RH%。而降低空气温度7到单位体积空气内实际所含的水汽密度D1等于饱和水汽密度D2的温度时,对应的空气温度即为露点温度7L。因此从原理上可以得出防止端子箱发生凝露的方法:

一是提高端子箱内温度,使易发生凝露的表面的温度始终高于环境温度:二是做好端子箱密封,减少端子箱内的水汽。

通过分析500kV花都变电站的端子箱结构并结合多年运行经验:在温度较低的冬天或空气湿度较大的回南天两种典型条件下,会在端子箱内顶、内壁形成凝露。

型号为500-GL的刀闸端子箱(图1）其驱潮原理主要是使用10W加热器利用两侧的通风口及下端的排气口对端子内部潮气进行排除,但此设计明显存在几个问题:(1）电缆沟盖板为传统水泥盖板,无透气孔洞,导致电缆沟内水汽不能有效排出,电缆沟内空气湿度长期较大,电缆沟盖板中的水汽通过管

道进入到端子箱内部:(2）加热器将柜内空气加热,但由于加热器热功率受限很难将箱体顶部以及内壁加热,热空气上升至屏柜顶部,遇到较冷的顶部金属板,到达露点温度,在内顶仍会形成凝露:(3）屏柜多处开通风口,柜外潮气易随通风口渗入。

2端子箱防潮改造方案

考虑到华南地区常年高温高湿的气候特点,在端子箱内加装加热器的作用有限,加热器加热不均,靠近加热器的端子排极易加速老化,而远离加热器的端子排却存在驱潮不到位的问题:而端子箱受潮严重的主要原因是空气湿度较大,因此改造的主要思路是将端子箱做到全封闭(图2）,减少端子箱内部的水汽。

结合图1、图2对具体做法分析如下:

(1）电缆沟盖板改造为有孔洞的镀锌铁制电缆沟盖板,以有效降低电缆沟内空气湿度。

(2）改造前加热器因安装位置及功率问题,导致内顶极易发生凝露,部分靠近加热器的导线绝缘部分长期受高温影响易发生老化现象,并且考虑到广东地区常年温度不会出现0*以下的情况,使用加热器弊大于利,因此防潮改造中防凝露的最佳选择是采用冷凝除湿装置,除湿器可集成温湿度传感控制器,实时监测环境温湿度,以相对湿度限定除湿器工作状态。

(3）为配合除湿器有效工作,防止外部暖湿气流影响箱体内空气湿度,箱体应采用全封闭设计。采用除湿器可以从根本上解决箱体内的高湿问题,且除湿器在能耗方面远远低于加热器,能够达到节能减排的目的。

3实验对比

为了验证该改造方案的实用性,对改造前后端子箱内部温湿度进行记录。选取500℃k场地50131刀闸的A相(未改造）和B相(已改造）作为采集样本,对于两种易发生凝露的典型天气(湿度较大的回南天和温度较低的冬天）进行比较。选择4月11日(全天空气平均湿度92%）和1月20日(全天平均气温5℃）作为样本天气,利用CEMDT-172型温度湿度记录仪对屏柜内全天的温度和相对湿度进行记录,具体实验结果如图3、图4所示。

图3回南天天气条件下方案结果对比

图3和图4的结果显示改造后除湿效果明显好于改造前,平均相对湿度下降超过5%。

图4冬天天气条件下方案结果对比

4结语

本文分析了凝露形成的原理,据此指出了防凝露的两种原理方法包括提高端子箱内温度和做好端子箱密封,减少端子箱内的水汽。鉴于花都变电站部分端子箱存在技术缺陷,造成其在防凝露方面作用有限,结合广东常年高温的气候特点,提出了端子箱及其相连电缆沟的综合防潮技术改造方案。改造后,在两种极易发生凝露的典型天气下对改造效果进行了验证,结果表明,改造方案除湿效果优良,同时在节能降耗方面也有相应改善,对解决目前500℃k花都变电站端子箱存在的凝露问题具有较强的工程可行性,同时相关防潮原理及改进措施对高温高湿地区的变电站端子箱防潮具有借鉴意义。