開閉所智能防凝露裝置的研制與應(yīng)用

陶為明，宋克東，黃云龍，閔小奎，陳志文

(1.安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230051；2.國網(wǎng)安徽省電力有限公司合肥供電公司，安徽 合肥 230022；3.合肥聚馬工程技術(shù)有限公司，安徽 合肥 230000)

0 引言

開閉所是配電網(wǎng)底層最基本的單元，是電力由高壓向低壓輸送的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城區(qū)土地可謂寸土寸金，能提供給供電設(shè)備使用的空間往往是小區(qū)的地下室，使得地下開閉所數(shù)量逐年增加。地下開閉所空間狹小，空氣無法形成對流；同時(shí)地下室電纜溝中很容易出現(xiàn)滲水或積水現(xiàn)象，加上電纜管、溝封堵不嚴(yán)實(shí)，造成地下開閉所及開關(guān)柜內(nèi)潮氣重、濕度大。當(dāng)開關(guān)柜壁的溫度低于濕空氣的露點(diǎn)溫度時(shí)，就會(huì)形成凝露。

當(dāng)前，大部分開閉所都是無人值守，凝露使電氣設(shè)備產(chǎn)生的放電現(xiàn)象通常不會(huì)被及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，對供電安全造成威脅。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，控制電纜溝內(nèi)的濕度是解決開關(guān)柜凝露問題的重中之重。為此設(shè)計(jì)出一套濕度測量裝置來監(jiān)測開閉所內(nèi)電纜溝的濕度；當(dāng)濕度超出設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)開閉所內(nèi)的濕度控制設(shè)備，將電纜溝內(nèi)的濕度控制在合理范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)開閉所濕度的自動(dòng)控制。

1 電纜溝通風(fēng)系統(tǒng)

電纜溝作為電纜的通道，因其所處位置不同會(huì)出現(xiàn)不同程度的濕氣。當(dāng)電纜發(fā)熱時(shí)，加熱溝內(nèi)的濕空氣，濕熱空氣因煙囪效應(yīng)沿著電纜向上擴(kuò)散到電氣柜內(nèi)，遇到冷的電氣柜壁便會(huì)產(chǎn)生凝露。在特別潮濕的情況下，電氣柜內(nèi)裸露的金屬接頭甚至?xí)a(chǎn)生放電現(xiàn)象。

為了從根源上解決凝露問題，可以在電纜溝內(nèi)構(gòu)建風(fēng)道，風(fēng)道的構(gòu)建在比對了圖1所示的3種方案的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，選擇了溝內(nèi)向溝外排風(fēng)的最佳方案(見圖1(c))。在地排風(fēng)裝置的設(shè)計(jì)上，采用如圖2所示結(jié)構(gòu)。該地排風(fēng)裝置下設(shè)LED照明，可利用裝置上的觀察窗查看電纜溝內(nèi)的積水情況；地排風(fēng)裝置裝設(shè)功率190 W、風(fēng)量4 800 m3/h的矮桶式軸流風(fēng)機(jī)。電纜溝通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

電纜溝通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成風(fēng)道后會(huì)在電氣柜組下方形成一定的負(fù)壓，不僅能抑制電纜溝內(nèi)的濕熱空氣上行，還可將開關(guān)柜內(nèi)的空氣導(dǎo)入電纜溝，防止凝露的產(chǎn)生。同時(shí)，由地排風(fēng)裝置將電纜溝內(nèi)的濕空氣鼓入到開閉所內(nèi)，可通過開閉所的除濕裝置將環(huán)境濕度降低到安全范圍以內(nèi)。

2 監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)采集點(diǎn)的選擇非常關(guān)鍵。在電氣柜組接近電纜過線口附近設(shè)置溫濕度的采集點(diǎn)(見圖3)，可以有效監(jiān)控此處空氣流的溫濕度狀況。

結(jié)合濕度觸發(fā)控制和定時(shí)控制2種不同的形式，設(shè)計(jì)智能防凝露監(jiān)控系統(tǒng)。下位機(jī)采用西門子S7-200 PLC結(jié)合模擬量擴(kuò)展模塊，上位機(jī)采用北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司的MCGS觸摸屏進(jìn)行監(jiān)控。

監(jiān)控畫面中可以設(shè)置排濕和除濕的閾值、每次排濕和除濕的時(shí)間等參數(shù)；同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場的需要，可以進(jìn)行手動(dòng)控制。閾值的選擇和時(shí)間的設(shè)定可結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來確定。

圖1 電纜溝風(fēng)道構(gòu)建方案

圖2 電纜溝地排風(fēng)裝置

圖3 電纜溝通風(fēng)系統(tǒng)示意

3 應(yīng)用效果

為了驗(yàn)證裝置的應(yīng)用效果，選取5個(gè)開閉所進(jìn)行改造并做了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

由表1中測得數(shù)據(jù)顯示，智能防凝露裝置有效抑制了凝露的產(chǎn)生。

表1 產(chǎn)品應(yīng)用效果對比

4 結(jié)束語

開閉所智能防凝露裝置的應(yīng)用提高了開閉所的運(yùn)行管理水平和質(zhì)量，為供電安全提供了保障，具有非常廣泛的實(shí)用價(jià)值和意義。本論文所述裝置及系統(tǒng)已獲國家專利。