天津市某110kV變電站電力設(shè)備整體除濕方案
發(fā)布時間：2020-12-02
一、前言：
賽普瑞電氣運行環(huán)境治理團(tuán)隊?wèi)?yīng)當(dāng)?shù)毓╇姽狙埥鉀Q某110kV變電站開關(guān)柜、母線橋架等電力設(shè)備的潮濕問題。
二、現(xiàn)場勘察
該110kV變電站位于天津市西北部，海河水系中下游，氣候為暖溫帶大陸性半濕潤季風(fēng)氣候。年平均氣溫為11.6度，1月平均氣溫為-5.1度，7月平均氣溫為26.1度。年平均降水量為606毫米，四季溫濕度差較大。
該110kV變電站內(nèi)有2臺主變，35kV高壓室內(nèi)有開關(guān)柜及母線橋架，一樓共8面開關(guān)柜、3路母線橋架;二樓共11面開關(guān)柜、2路母線橋架。高壓室每層約300平方米，配有通風(fēng)風(fēng)扇及空調(diào)。
該變電站采用室內(nèi)站設(shè)計，電源進(jìn)出線間隔及主變間隔引線基本采用封閉母線橋架形式進(jìn)行連接，隨著運行年限的增加和部分組部件老化的加劇，運行缺陷或隱患日益凸顯。
現(xiàn)場照片：
圖1 一樓---35kV開關(guān)室
圖2 二樓---35kV開關(guān)室
圖3 通風(fēng)風(fēng)機【一樓】
圖4 門窗、空調(diào)
三、凝露原因分析
1.變電站高壓室均設(shè)置有門、窗、通風(fēng)風(fēng)機，部分位置密封不嚴(yán)，對于防潮防濕存在影響。
2.室內(nèi)雖已加裝了空調(diào)，但對室內(nèi)除濕效果不明顯。雨季或外界環(huán)境濕度較高時，墻壁透氣柵和門窗縫隙使高壓室內(nèi)空氣與外界空氣直接相通，戶外高濕度的空氣直接滲透進(jìn)高壓室，室內(nèi)濕度增大。且部分潮濕空氣易沿柜體縫隙進(jìn)入開關(guān)柜。
3.柜內(nèi)濕度較高、溫差較大時，會使柜體內(nèi)的環(huán)境空氣的不飽和水蒸氣瞬間飽和，在柜內(nèi)元件上形成凝露。
4.開關(guān)柜與母線橋架相通，柜內(nèi)大多都安裝有加熱驅(qū)潮裝置，柜內(nèi)潮濕空氣經(jīng)加熱繼續(xù)向上蒸發(fā)，進(jìn)入開關(guān)柜上方的母線橋架，而母線橋架內(nèi)無任何加熱或驅(qū)潮裝置，雖然母線筒開設(shè)有不同形式的通風(fēng)孔，但由于其大多設(shè)在母線筒兩側(cè)，而且相對較小，母線筒內(nèi)外氣壓相同，利用自然通風(fēng)的原理實現(xiàn)通風(fēng)驅(qū)潮的用意基本達(dá)不到，不能實現(xiàn)良好的通風(fēng)驅(qū)潮作用。
5.高壓室相對密封不嚴(yán)，當(dāng)環(huán)境濕度較高、溫差較大時，潮濕空氣易沿門窗縫隙、電纜溝及透氣柵縫隙進(jìn)入室內(nèi)，且部分潮濕空氣會沿柜體的縫隙進(jìn)入開關(guān)柜內(nèi)，易在拐角處聚集，無法排出，易導(dǎo)致安全運行事故發(fā)生。由其事故易發(fā)生在雨季，且天氣溫度較高時期。
結(jié)論：根據(jù)現(xiàn)場情況分析及我公司多年對電力設(shè)備的防潮除濕的技術(shù)和經(jīng)驗，建議對電力設(shè)備進(jìn)行整體除濕，不僅改善電力設(shè)備內(nèi)部的潮濕問題，還要改善電力設(shè)備大環(huán)境的潮濕問題。
四、項目方案
目前，為解決電力設(shè)備凝露現(xiàn)象問題，各局也采取了相應(yīng)的防潮除濕方案，潮濕情況有所緩解，但還是不能有效解決電力設(shè)備理想的運行環(huán)境。針對以上問題，我公司根據(jù)現(xiàn)有的電氣設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)了系列防凝露裝置，經(jīng)過多年的技術(shù)投入，為現(xiàn)有電力設(shè)備制定了相應(yīng)的解決方案，也為今后的電力設(shè)備環(huán)境測控系統(tǒng)的研制奠定基礎(chǔ)。
針對本項目我公司根據(jù)站點的實際情況制定了以下方案：
本站35kV高壓室分為兩層，每層空間約為300平方米，開關(guān)柜共19面，主進(jìn)母線橋架共2組。為使電力設(shè)備達(dá)到電力系統(tǒng)對環(huán)境濕度的工作要求。目前，較好的解決方案是對電力設(shè)備的運行環(huán)境進(jìn)行整體除濕，不僅對電力設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行除濕，還要對電力設(shè)備的大環(huán)境進(jìn)行除濕。根據(jù)電力設(shè)備的特點及運行要求，選用不同的除濕設(shè)備。
高壓室內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。
頂置除濕裝置安裝及電纜線敷設(shè)示意圖【一樓、二樓】如圖6所示。
圖5 高壓室內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖
一樓—安裝示意圖
二樓—安裝示意圖
圖6 頂置除濕裝置安裝及電纜線敷設(shè)示意圖【一樓、二樓】
開關(guān)柜除濕
封閉式高壓開關(guān)柜以其安全可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、占地省、操作方便等優(yōu)點，在開閉站、小區(qū)配電室、變電站內(nèi)廣泛使用。但由于內(nèi)部大量采用有機絕緣材料及過于緊湊的布置、及高度的密閉性，使得水氣造成高壓開關(guān)柜故障的問題突顯。根據(jù)我公司對現(xiàn)運行的開關(guān)柜了解，在10kV-35kV電壓等級的開關(guān)柜中，由于水份導(dǎo)致的故障發(fā)生率最高。
由于開關(guān)柜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特殊性，其分別由相對獨立的氣室組成，且各氣室分別被隔開，致使空氣流通不暢，現(xiàn)選用一種除濕方式，不能很好的解決潮濕問題。而開關(guān)柜主要防潮除濕位置為小車室、小母線室、電纜出線室。為更好的改善開關(guān)柜的防潮除濕問題，根據(jù)各氣室的特點，選用不同的除濕設(shè)備。
各氣室選配的除濕產(chǎn)品：
（1）電纜出線室可選用我公司生產(chǎn)的SEPRI-CS-NL型防凝露裝置【柜內(nèi)除濕裝置】，每面柜子安裝2臺【一樓：8面】,其備用間隔及二樓高壓室的開關(guān)柜除外。
柜內(nèi)除濕裝置是根據(jù)電氣柜內(nèi)久聚潮濕空氣的除濕治理而研制，并按體積小、便攜安裝的設(shè)計原則，模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計。除濕方式采用半導(dǎo)體制冷技術(shù)，通過在局部制造凝露條件降低柜內(nèi)的相對濕度，直接排出凝結(jié)的水份。本裝置電源還采用AC-DC寬范圍開關(guān)電源模塊供電，可確保裝置在較低環(huán)境溫度下正常工作。
安裝原則是安全絕緣距離內(nèi)，柜壁中下，加熱器對面，電源及電源敷設(shè)方便。
凝結(jié)水的排出問題，方案有兩種：
第一種：敷設(shè)排水管道，可將所有的除濕裝置的凝結(jié)水匯集并排出室外【PPR水管】；
第二種：超聲波霧化裝置，可將匯集的凝結(jié)水霧化成水蒸氣，經(jīng)風(fēng)道排入空氣。
圖7 35kV開關(guān)柜—避雷器室安裝
圖8 10kV開關(guān)柜—小車室安裝
圖9 10kV開關(guān)柜—電纜室安裝
（2）小車室可選用我公司生產(chǎn)的SEPRI-CS-DZ型頂置式除濕裝置，此氣室安裝1臺。
頂置除濕裝置在以上技術(shù)的基礎(chǔ)上，考慮到開關(guān)柜設(shè)備內(nèi)部空間緊湊、環(huán)境濕度高、安全距離等因素而研制的產(chǎn)品。采用大功率、高強度航空鋁材為殼體設(shè)計。本裝置為頂部安裝，排水問題我公司采用超聲波霧化技術(shù)，將凝結(jié)水強制霧化隔離排出。
柜外頂置除濕裝置現(xiàn)場安裝案例照片如下：
圖10 開關(guān)柜除濕裝置安裝示意圖
母線橋架除濕
母線橋架的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特殊性，安全絕緣距離等因素，針對其除濕，必須選用SEPRI-CS-DZ頂置式除濕裝置。而母線橋架多為直角走勢，并與開關(guān)柜連接，產(chǎn)生煙囪效應(yīng)，使開關(guān)柜的濕熱空氣繼續(xù)向上蒸發(fā)，進(jìn)入母線橋架，在直角處產(chǎn)生凝露現(xiàn)象，影響到母線之間的安全距離。
母線橋架的除濕產(chǎn)品安裝點，主要是進(jìn)線口、出線口和橋架直角處。除濕產(chǎn)品為頂部安裝，需對現(xiàn)場的橋架頂蓋開孔安裝產(chǎn)品，及電源線的敷設(shè)。排水問題我公司采用超聲波霧化技術(shù)，將凝結(jié)水強制霧化隔離排出。
高壓室除濕
據(jù)電力設(shè)備的防潮除濕現(xiàn)存情況，如柜體相對密封、環(huán)境濕度較高、密封條老化，諸多因素的考慮，電力設(shè)備的防潮除濕要從以下幾點考慮：①柜體的相對密封處理；②潮濕空氣來源的預(yù)防；③柜內(nèi)久聚潮濕空氣的除濕治理。
以上的除濕產(chǎn)品只是解決久聚在電力設(shè)備內(nèi)部的潮濕問題，還需要從預(yù)防的角度考慮，電力設(shè)備安全運行的大環(huán)境也需要治理，現(xiàn)有的解決方法是室內(nèi)加裝智能型工業(yè)除濕機。
工業(yè)除濕機是針對高壓室除濕并預(yù)防凝露現(xiàn)象而專門研制的高新技術(shù)產(chǎn)品。除濕機全新循環(huán)風(fēng)道設(shè)計，低功耗，噪音小，冷熱轉(zhuǎn)換效率高。采用交流模式供電，使用R134環(huán)保冷媒高效節(jié)能，安全可靠，有效可靠除濕。還具有報警功能，實時檢測冷氣機使用狀況。
除濕機的除濕原理：潮濕空氣經(jīng)風(fēng)機吸入并通過過濾網(wǎng)進(jìn)入蒸發(fā)器，先經(jīng)蒸發(fā)器降溫除濕，使空氣中的水份凝結(jié)成水珠，通過軟管排出室外。降溫除濕后的空氣通過風(fēng)道進(jìn)入冷凝器加熱升溫，干熱空氣經(jīng)風(fēng)道排出，依次循環(huán)，可有效降低空氣中的相對濕度，達(dá)到除濕的目的。
五、結(jié)束語
經(jīng)過賽普瑞電氣運行環(huán)境治理團(tuán)隊的改造后，降低變電站電力設(shè)備內(nèi)空氣的濕度，用溫濕度測量表測量得出，相對濕度小于等于60%，滿足高壓電力設(shè)備安全運行的環(huán)境溫濕度指標(biāo)。為高壓電力設(shè)備安全運行提供了保障。