35 kV KYN型开关柜新型通风装置设计

魏吉超（国网山东青州市供电公司，山东　青州　262500）



35 kV KYN型开关柜新型通风装置设计

魏吉超
（国网山东青州市供电公司，山东青州262500）

摘要：介绍35 kV KYN型开关柜现有加热驱潮装置现状，并设计一种新型通风装置。该装置能弥补化学除湿以及加热烘干除湿的缺点，改善中置式开关设备的运行环境，具有效果明显、安全方便、维护量低等优点，提高了设备安全运行系数，对35 kV封闭式开关柜柜内除湿具有指导意义。

关键词：加热驱潮装置；金属铠装；中置柜；绝缘闪络；除湿量

0　引言

KYN型开关柜，即金属铠装中置移开式开关设备。为防止小动物进入，损坏电力设施，通常设计为密封式，柜体几乎处于完全不通风状态，阻碍空气对流，潮气无法及时排出，导致柜内环境湿度较大，绝缘降低，极易发生绝缘闪络甚至发生短路事故，因此，该类型开关柜都安装加热驱潮装置。

1　传统开关柜加热驱潮装置

近几年35 kV KYN型开关柜的运行经验发现，现有的加热驱潮装置除湿量仅为0．45%/（m3·h），除湿效果不理想，导致柜内设备运行环境湿度较高，对设备的安全运行构成了极大威胁。图1为某变电站35kV开关柜发生触头灼伤事故图，经厂家技术人员及专家鉴定，此次事故的主要原因是开关柜内加热驱潮装置除湿效果不理想，导致柜内湿度过大，动、静触头发生拉弧放电，造成触头灼伤事故。

图1　 35 kV KYN型开关柜触头灼伤

GB/T 50046—1995《电力工程电气设计手册》规定：开关柜内设备最容易放电的相对湿度范围是70%～80%之间，而在相对湿度小于60%时，不易发生放电现象。目前在国内电力行业，传统的35 kV KYN型中置式开关柜除湿措施包括配备除湿机、安装加热驱潮装置、柜内加装干燥剂等，对柜内小环境的除湿效果并不明显。

2　35 kV KYN型开关柜新型通风装置设计

2.1总体设计方案

在柜顶部外加封盖开辐射散孔，这样封盖既可单独加工，又不损坏开关柜；在柜顶安装钢支架，将轴流风机悬吊固定安装在柜顶部；在开关柜后下部开进风口，除湿效果好、不影响巡视，且符合安全规程；利用现有加热除湿装置的输出信号控制风机的自动启停，将柜内湿气排出柜体。工作原理如图2所示，采集模块的湿度传感器采集湿度信号，控制模块对湿度传感器的传输信号进行处理，发出控制信号，根据设定的湿度值自动启停排风机，将湿气排出。

图2　 35 kV KYN型开关柜新型通风装置工作原理

对总体方案进行分解设计，如图3所示。智能集成控制型自动排风装置的设计主要分为3大部分：排风机、排风口、进风口。其中排风机的设计包括控制电路、排风机类型、安装位置、固定方式4部分；排风口的设计包括形状选择、开口方式、封盖材料和与柜体连接方式4部分；进风口的设计主要是进风口位置和类型。

2.2排风机设计

2．2．1排风机控制电路

现有加热除湿装置的输出信号为交流220 V，可以带动风机负载，加热器及排风机均可正常工作，只需改造其控制电路，既节约了设计成本，又能充分利用现有资源。控制电路接线原理如图4所示，红、黄、黑分别表示接线导线的颜色，1、3分别表示湿度控制器的电源正、电源负节点，2表示湿度传感器信号输入节点，4、5为湿度控制器的加热、排风控制输出节点，6、7为湿度控制器的交流电源输入节点。

图3　新型通风装置组成结构设计

图4　控制电路接线原理

2．2．2排风机类型

排风机的类型主要有离心式、轴流式、横流式3种，除湿效果模拟试验见表1。

从表1试验结果可以看出，轴流式排风机除湿量为8．2%/（m3·h），除湿效果最好，且成本低于离心式和横流式排风机，因此选用轴流式排风机。所选轴流风机参数为：电压220 V、输入功率100 W、转速1 200 r/min。

表1　排风机除湿效果模拟试验

2．2．3安装位置

由空气对流原理可知，开关柜内空气的对流是由下而上的，因此将排风机安装在柜顶部除湿效果最好，不影响巡视，且符合安全规程，下面使用黄金分割法对排风机在柜顶部的最佳安装位置进行试验，见图5。

图5　黄金分割法试验排风机最佳安装位置

每选择一点，在模拟开关柜内进行试验，测量风机的除湿量，第一次试验如图6（a）所示，第二次试验如图6（b）所示。

最后，通过试验找出固定点X3，即将风机固定在距离柜顶横向底部251．2 mm处，在开关柜顶部进行开孔，加工完成后进行测量。经验证，安装位置距柜顶横向底部251．2 mm，顶部开孔直径320 mm，小于外加封盖直径340 mm。

图6　黄金分割法试验

2．2．4固定方式

钢支架悬吊方式最为牢固，风机的日常维护无需停电，因此确定在柜顶安装钢支架，将风机悬吊固定。钢支架尺寸为70 mm×20 mm×40 mm，可承重260 N不变形。

2.3排风口设计

2．3．1形状及开口方式

开辐射散孔对柜顶的机械强度破坏最小，并且能满足防小动物的要求，同时柜顶部的开口应以不损坏开关柜为基本要求，采用了外加钢板封盖开孔方式，这样封盖既可单独加工，又不损坏开关柜。

2．3．2连接方式及牢固性试验

螺丝紧固在安全性和减震效果上均优于焊接固定，而焊接固定还需要动火工作，因此，采用螺丝将排风机固定在钢支架上，将加工好的封盖用螺丝紧固在开关柜顶部，试验结果表明，其柜体防护等级满足IP4X标准，排风机现场安装见图7。

2.4进风口设计

进风口位置首先应满足安全要求，在柜后部开进风口既不会对操作人员造成安全威胁，满足与柜内设备距离安全要求，同时也符合湿气对流特点，采用防水百叶风口在开关柜后底部，进风口现场安装见图8。

图7　排风机现场安装

图8　进风口安装完成

3　新型通风装置的安装、试验、投运

新型通风装置的安装、试验、投运按图9流程分步实施：先制作模拟开关柜，在模拟开关柜上安装通风装置进行试验，根据试验效果确定装置性能是否合格；除湿装置在模拟开关柜试验合格后，报请安全监察质量部对成果安全鉴定；装置鉴定合格后，将整套装置在备用开关柜内进行试验，对整套装置进行性能及安全鉴定合格后，在35 kV KYN型开关柜正式投入运行。经过近两年的运行结果验证，新型装置正确动作率100%，除湿量为8．5%/（m3·h）。

图9　新型通风装置安装、试验、投运流程

4　结语

通过35 kV KYN型开关柜新型通风装置的设计改造，解决35 kV KYN型开关柜现有加热除湿装置的设计弊端，弥补了化学除湿以及加热烘干除湿的缺点。可根据柜内湿度值自动控制排风机的启停，进风口在柜体后下部，排风口在柜顶部，确保湿气的有效排出；排风口选择外加封盖开辐射散孔，不损坏开关柜柜体机械强度，同时满足防小动物的要求。该通风装置改善了中置式开关设备的运行环境，具有效果明显、安全方便、维护量低等优点，提高了设备安全运行系数，设备运行更加安全、可靠。

目前该装置已在110 kV峱山变电站、35 kV泰丰变电站、35 kV邵庄变电站推广应用，经验证，在外部环境湿度较大的情况下，仍可以有效降低柜内湿度，对电力行业35 kV封闭式开关柜相关领域具有推广价值。

参考文献

［1］盛骏，楼钢．TEV信号法在金属铠装柜局部放电检测中的应用［J］．浙江电力，2012（4）：1-4．

［2］黎治宇，黄忠康，毛文奇，等．开关柜局部放电检测分析［J］．湖南电力，2013，33（1）：15-17．

［3］范大勇．对现行国内主流的40．5 kV金属铠装柜的探讨［J］．电气制造，2007（7）：26-27．

［4］徐亚军，孟宪利，李富贵，等．中置式高压开关柜除凝露的方法［J］．煤矿机电，2011（6）：111-112．

［5］涂壤，刘晓华，江亿，等．不同固体除湿方式的热质交换过程分析及性能比较［J］．化工学报，2013，64（6）：1 939-1 947．

［6］赵建伟．一种自制绝缘烘烤装置［J］．设备管理与维修，2003（4）：52-54．

［7］丁玉美，高西全．数字信号处理［M］．西安：西安电子科技大学出版社，2005．

［8］华成英，童诗白．模拟电子技术基础［M］．北京：高等教育出版社，2006．

New-type Ventilation Design of 35 kV KYN Sw itchgears

WEI Jichao
（State Grid Qingzhou Power Supply Company，Qingzhou 262500，China）

Abstract:The current situation of heating and dehumidification devices of 35 kV KYN switchgears is introduced and a new type device of ventilation has been designed．The device is capable of making up for shortcomings of chemical dehumidification and heating drying dehumidification．It also improves the operating environment of switching devices with metal armor in the middle．It has obvious advantages of effectiveness，safety，convenience and low maintenance．It improves safe operation coefficient of equipment and is of high reference value for dehumidification of 35 kV enclosed switchgear cabinet．

Key words:heating and dehumidification device；metal armor；switching devices with metal armor in the middle；insulation flashover；dehumidification

中图分类号：TM591

文献标志码：B

文章编号：1007-9904（2016）02-0074-04

收稿日期：2015-09-06

作者简介：

魏吉超（1984），男，工程师/技师，从事变电设备检修工作；张立超（1984），男，工程师，从事变电设备检修工作；

于治军（1988），男，工程师/技师，从事变电设备检修工作；闵建平（1988），女，工程师，从事变电设备检修工作；袁文芹（1979），女，技师，从事变电设备检修工作。