配网环网柜无源除湿装置的研究与应用

配网环网柜无源除湿装置的研究与应用

罗少军 丁一

湖北省电力装备有限公司，湖北省 430000

摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，配网建设越来越多。为提高供电可靠性建立了以环网柜为主的配电网络，但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，严重影响设备运行。研制了配电环网柜无源除湿装置，利用了冷凝原理，采用新型脱水材料，安装简单，无需后期维护，应用后可实现环网柜除湿，提高设备运行稳定性，实现配电线路稳定和可靠供电。

关键词：凝露;除湿;环网柜

引言

环网柜作为供电系统中最重要的电气设备，主要是起到负荷开关以及熔断器的作用，目前已被广泛应用到国家电网的运行当中，环网柜的主要适用范围大多数集中在国家供电变电站以及工厂、住宅小区等各个地方，所以它所占据的位置也越来越重要。环网柜本体体积比较轻便，物体结构也比较简单，价格实惠而且供电相对比其他更要安全一些，这些优点逐渐受到了许多使用者的一致好评。

1环网柜设备结构

10kV环网柜是供电系统中最重要的供电设备之一，它的主要用作高压开关以及环网供电的功能，环网柜中最重要的核心零部件是负荷开关以及熔断器。普通情况下高压开关设备都是放置在金属柜内或者做成间隔式环网供电电气设备，通常是将三五个电力分配的节点进行连接起到将每一个环网柜连接的作用，这种连接方式能够满足不同节点的供电需求。10kV环网柜的开关装置是被一个金属外壳完全封闭，并且母线在也金属壳内，并配备负荷开关或者断路器。

2典型故障

从环网柜的典型故障统计入手，就可以了解环网柜的主要故障。以故障分类，环网柜的故障主要分为绝缘损坏和机构损坏。其主要表现形式为:1)环网柜漏气。根据统计，目前90%以上的环网柜是以SF6为绝缘介质的全绝缘环网柜，绝缘气体一但发生泄漏，必然造成设备短路故障。2)环网柜的开关软连接处、电缆接头、刀闸机构软连接处因连接软铜排接口、电缆附件的压接端子发热故障。开关软连接处、电缆接头、刀闸机构软连接处因连接软铜排接口、电缆附件的压接端子因接头氧化、压接不紧常常导致接触电阻过大而发生烧坏绝缘件甚至酿成火灾。有统计表明，50%到65%的电缆事故都是电缆接头过热、老化所致。3)机构损坏。因环网柜的机构受到潮气腐蚀、弹簧机构长期拉伸影响，机构性能出现不同程度的下降，导致操作时发生机构拒动、卡涩，影响机构活动行程和分合闸速度。

3配网环网柜无源除湿装置的治理方案

本文研究了一种配电柜(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，平板上设有多条导流槽，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。其中，顶部冷凝板由一块五金平板和三棱锥体及固定磁铁组成，三棱椎体安装固定在平板上形成蜂窝状的冷凝面，磁铁嵌入在平板上。顶部冷凝板由磁铁吸合安装在环网柜柜体的顶部，与柜体紧贴，三棱椎体锥尖朝下。弧形集水板安装在顶部冷凝板下方，用于收集顶部冷凝板上滴落的水滴。弧形积水板采用单向透气防水材料，空气中潮湿的水汽可以透过弧形集水板向上运动，当水滴掉落在弧形集水板的上面时是不会向下渗漏，弧形集水板的安装方式采用斜坡式，落在集水板上的水滴在重力作用下流向尾端的排水口，通过排水连接的排水管将水排出环网柜。侧边冷凝板由一块五金平板和三角板及固定磁铁组成，三角板安装固定在平板上形成蜂窝状的冷凝面，磁铁嵌入在平板上。侧边冷凝板由磁铁吸合安装在环网柜柜体的三面侧壁上，与柜体紧贴，三角板尾端用于引流，将冷凝水滴引流到平板面的导流槽，所有的三角引流过来的水滴在平板导流槽内汇集，在重力作用下最终流到底部集水槽内。底部集水槽用于收集侧边冷凝板导流下来的水流，底部集水槽采用楔形槽，一端高、一端低，低的一端设有排水口，通过排水口将水排出环网柜。排水管与底部集水槽与弧形集水槽的排水口相连接，排水管的中间设置有一个单向阀，当水管中水的重量超过一定重力时，单向阀打开，水顺利排出，当排水管中无水或水量不足时，单向阀关闭，防止外部潮湿空气进入环网柜内部。环网柜发生凝露时一般都是在降温阶段发生，首先外部环境温度降低时，环网柜的外壁降温更快一步，柜内潮湿空气降温慢一点，潮湿空气遇到温度低于空气温度的冷凝板时会产生凝露水滴。冷凝板表面采用纳米镀膜工艺，因此冷凝板上产生的水滴会凝结为水珠，水珠的重力或大于水滴与冷凝板表面疏水材料的张力，水滴会自然坠落到集水板上，通过集水板连接的排水管排出环网柜。排水管上设置有单向阀，当排水管内的水的压力大于单向阀开启压力时，阀门打开，水顺利排出。如果排水管内水压力小于单向阀的开启压力时，阀门处于关闭状态，防止柜外空气通过排水关进入柜内，增加柜内空气湿度。

4环网柜电缆及连接问题优化措施

（1）将环网柜的高度与空间进行扩大。环网柜故障频发的主要原因之一就是相关人员对环网柜的空间设置并不具备合理性，相关人员在进行安装工作时，可以改善一下工作环境，并且将环网柜的外部高度进行适当提高。并且也可以将电缆周围的小室高度进行扩展提高，保障套管固定部分的垂直距离具备足够的空间，确保电缆在与连接器进行安装的过程中有足够的空间供其调整，有效减少因为长度问题产生的连接故障。（2）优化接触面的导电效果。当环网柜出现电缆连接问题以后，接线端子会出现接触不良的情况，导致导电面积减少的问题出现。因为零部件特殊的构造，环网柜内所有的导电部件都会用绝缘套进行密封，但是由于绝缘套内的散热性会比较差，容易出现降容问题，当高电流通过时或者绝缘处出现松散的情况，很容易导致高温故障的产生。为此在电缆选购的过程中，要严格选择合适的电缆。

结语

综上所述，通过制作出的配网环网柜无源除湿装置样品实际使用情况评估，以深圳供电局为例，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

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［2］李传江．高压开关柜新型防凝露系统的研究与应用［J］．华电技术，2016，38(8):16－18．

［3］张玮，王也．配电网环网柜防止凝露措施研究［J］．技术与市场，2015，22(11):63－65．