户内外配电设备静电除尘设备的研究设计

张轩　肖佳庆　赵桂花

摘要：随着大气污染的起来越严重，空气中的粉尘和带电粒子对电气设备的影响越来越不容忽视。在很多场合中，如大气污染严重的户内外、有粉尘的车间等要采用一些除尘防尘装置。但是这些除尘装置的造价比较高，而且不适合安装在户内外配电设备里面，目前常用采用的除尘防尘装置主要有以下几种：电除尘、净化机除尘和静电除尘。在这里，我们提供一种利用时间继电器做智能控制且经济适用的静电除尘装置，来改善电气设备内部的粉尘的污秽问题

关键词：静电；防护等级；粉尘；用电设备

中图分类号：TM205+.2 文献标志码：A

O引言

灰尘是细干而成粉末的土或其它物质的粉粒，被化为微细部分的某物；细的粉末，灰尘颗粒的直径一般在百分之一毫米到几百分之毫米之间。由于空气的流动，随空气流动的颗粒灰尘，进入在户内外安装的电气设备，然后沉淀在设备内部，日积月累，致使越来越多的灰尘沉淀在户内外的设备里面，进入设备内部的粉尘会对电气设备造成诸多危害。如电气设备的短路、电气开关接触不良、影响电气设备的散热等。这些危害会直接导致用电设备的性能和整体质量下降，最终引起配电事故，事故还威胁着设备附近人群的安全。

一、当前行业技术应用情况

目前户内外的用电设备的防护等级一般是IP33，对空气中的颗粒灰尘没有防护作用，很多的户内外配电设备在安装后运行一段时间后，就会在设备的内部积满灰尘，在天气变化出现潮湿天气的时候，设备内部沉淀的灰尘受潮可能出现绝缘电阻下降情况，造成带电导体对地或相问放电，引起配电事故。或者进入设备内部的灰尘颗粒进入机械传动器件，造成设备机械卡滞，或者机械性能改变，影响着整个设备的机械参数。

基于以上情况，一些设备厂家有意识的将户内外壳体的防护等级提高了一两个等级，但是效果并不理想，有些厂家将户内外壳体的内部的产品的防护等级提高了，虽然取得了一定的效果，但是极大的增加了制造成本，并不经济适用。

二、静电除尘装置构成及工作原理

针对上述问题，我们提出一种静电除尘技术，并适用于户内外配电设备的智能除尘。一种用于户内外配电设备的智能除尘的装置，构成部分包含壳体内的绝缘子、阴极板、阳极板、阳极板漏尘孔、带增爬器的绝缘件支撑、收集袋、震动电机、高压直流发生器、中间继电器、定时器等主要器件。其结构装配形式为配电柜的内部顶部通过绝缘子安装有阴极板和阳极板，阴极板和阳极板之间设置有带增爬器的绝缘件支撑，阳极板的两侧设置有阳极板漏尘孔，且阳极板漏尘孔的下方设置有收集袋，震动电机通过震动电机支架固定在阳极板的一侧，高压直流发生器内的高压端子通过导线分别与阴极板和阳极板的接线孔连接。

工作原理为：装置利用高压直流发生器提供出高压直流电源，接通在配电柜内部顶部安装两个平行的阴极板和阳极板上，定时器中间配合继电器控制直流高压发生器和振动电机的工作，在预定设置的时间到达之后，高压直流发生器自动停止对两个极板的供电，然后启动震动电机，震动电机将阴极板上的粉尘振落，振落的粉尘顺坡度流入灰尘收集袋，震动电机工作10秒后停止，高压直流发生器又通直流电源供电系统，以此循环。高压直流发生器上面有自动手动转换开关，当一定时间内，收集袋的灰尘收集到一定重量的时候，工作人员在巡检的时候，将收集袋的灰尘倒掉。安全保护上采用了震动电机工作时极板不通电，极板通电时震动电机不工作，收集袋安装在阳极板上，并处于接地的状态，在阳极板与接地极做等电位联结，保证设备的安全使用。

三、工程应用案例

某城区供电所所辖户外配电设备共86台，防护等级为IP54的共10台，防护等级我IP33的共76台。由于该辖区为高污染环境，户外的空气中弥漫着较大浓度的粉尘，特别是在路面较差的地方，随空气流动的颗粒灰尘，不断的进入到户外配电设备的壳体中去，然后沉淀在设备内部，日积月累，致使配电设备内部的灰尘越积越多。从现场查看的实际情况得出：其中高防护等级的设备里面的粉尘堆积状况明显低于低防护等级的配电设备。为此相关运维人员选择了三种技术方案进行综合对比：

1.方案一：增加户外配电设备壳体的防护等级

将防护等级不高设备的壳体更换掉，选用防护等级更高的外壳，这样做对于新上项目和设备可行，对于现有的已经在运行的设备，改造成本将会大幅增加，综合性价比不高。

2.方案二：采用密封封堵的方案

将设备的散热通风通道封堵，这样避免灰尘的进入，这样会直接影响设备的散热，造成设备过热，引起绝缘器件加速老化，或绝缘击穿放电。

3.方案三：进行设备内部静电自动除尘

在不改变原结构设计的基础上，在内部加装静电除尘装置，由通风孔进入设备内部的灰尘气体经过高压静电场时被电分离，尘粒与负离子结合带上负电后，趋向阳极表面放电而沉积在阳极板上，震动电机定时启停并将沉淀的灰尘振落在坡度边缘的集尘袋中。

通过三个方案对比，案三优势明显。

方案三采用的装置有以下效果：

a.两个极板的大小可根据配电柜或箱变的尺寸定制，或者根据实际的污染程度做较合适的尺寸，方案更改灵活。

b.两个极板的连续通电时间可根据当地空气中的粉尘含量作出适当调整。

c.极板采用15度坡角设计，震动电机震动时阳极板上收集的粉尘可顺坡度注入收集器，便于粉尘的收集和处理。

四、结论

户外配电设备采用静电除尘的方法，能够较好的减少设备内部灰尘的沉淀，有效的避免的电气设备内部的机械运行部件因灰尘阻塞引起的卡滞，以及电气接触部件接触不良，保障了设备的特性的良好，有效的避免的电气设备因污秽产生的散热不良而导致的温度升高，引起设备热保护动作，更有效的避免的电气设备因污秽造成的污闪和局放，避免设备的故障的发生，降低了设备的故障率，设备内部的清洁，更有利于设备的维护和运行，也有效的延长了设备的使用寿命，節约了成本投入。