一种高压开关柜防爆照明灯

2018-11-21朱德强

科技与创新 2018年21期

朱德强

一种高压开关柜防爆照明灯

朱德强

（广东电网有限责任公司清远供电局，广东清远 511500）

高压开关设备种类繁多，具有复杂性和多样性，对开关的稳定、安全运行和维护工作要求较高，且难度较大。自从进入21世纪，人们对日常生产、生活的安全理念出现了较大的转变。21世纪，以人为本的社会逐渐形成，极其强调人类的主观性以及人类的需求性和保护性。因此，保障高压设备的安全性和稳定性逐渐引起人们的高度重视。

高压开关柜；防爆照明灯；电力配送；高压负荷开关

高压开关柜主要在电能系统的发电、输电以及电力配送、电力转变和耗用之间发挥着接通、断连、控制以及保护的作用。高压开关柜依照电压的等级分类，范围在3.6～550 kV可以分为接地与高压隔离开关、高压开关柜、高压防爆输配电设备、高压负荷开关、高压操作设备以及高压自动分段器、重合器这几类。目前，国内广泛使用的高压开关柜在运转过程中，内部的照明灯存在容易爆炸的风险，为此，此次项目提出一种高压开关柜防爆照明灯。

1 项目背景

本项目基于照明灯内燃弧事故，立足于电网公司原有运行照明灯预防措施的基础上，考虑到原有照明灯防止内燃弧事故不断扩大的情况，对照明灯不可带电更换、需要停电检修的现状进行了研讨，经改进后推出了新型产品——FNRH-CM1型照明灯，即将塑料等易燃物质改为不锈钢等材料，光源照射采用防爆透明材料防护；创新了安装方法，在更换照明灯时，防护等级大于IP4X，保证人身安全，检修空间可视为在单独密封的间隔内。该照明灯适用于35 kV电压等级以下的所有柜型的辅助设备。

2 设计预期

安全检修维护时，与带电设备之间防护等级达到IP4X，有效保证了人身安全和预防事故的扩大；各功能部分单元化，设备所需安装的功能元器件安装在独立的间隔内，由各个功能单元组成，并可单独拆卸维护；可在线观察设备运行状态，照射光源有效，可直观地观察到设备运行状态；防止内燃弧扩大，能有效地阻止燃弧气压外泄，避免伤及工作人员和影响其他设备；适应性方面，按照市场上现有的各种型号、外形尺寸等，设计了3种相应的外形尺寸，满足了现场设备技改要求；设备材料选择方面，一次连接部件采用全封闭式的连接件，外壳材料采用厚度不低于2.0 mm的Q235冷轧钢板，关键部位选用2.0 mm的304不锈钢板；新设备配套与现有运行的旧设备实现无缝连接安装，电源线快速连接；系统母线不停的情况下，安全安装、调试该设备。

3 创新点

本项目照明灯解决了原有设备出现内燃弧事故，进而影响系统设备及相邻设备等问题，实现了电网系统的安全、快速检修，降低了用户的维护成本；本项目设备实现了无缝快速连接，缩短了用户的投运、改造周期；本项目设备解决了照明灯的可扩展性与人身、设备安全之间的矛盾，可实现原系统的快速更换，减少了用户后期整改成本；本项目设备解决了照明灯的节能问题，由原来的50 W到现在的5 W，节约电能成本9%，光源亮度提高50%，使用寿命为20 000 h，延长了70%.

4 存在的问题及其原因和产生的危害

4.1 存在的问题

供电设备柜事故时有发生，产生的内部燃弧对设备内的一次元件、二次线和柜体造成毁灭性的破坏，甚至影响了系统母线的运行，事故发生后，恢复成本高、时间长，短时间内难以恢复运行。照明灯维护更换需要停电，影响供电的连续性。

4.2 原因分析

采用白炽灯，使用寿命短，光源不足，防护件采用塑料，易燃，这是设备防护的短板；不能带电检修，设备检修时间间隔长，检修常常不到位，且受环境因素影响，比如在灰尘、温度、湿度、腐蚀等不利因素共同影响下塑料件劣化碎裂。

4.3 事故产生的危害

这些事故会导致母线失压，引起大面积停电；电弧温度高达上万度，导致设备结构件和母线熔毁、气化，使故障扩大；瞬间过热导致设备内气压急剧上升，使开关设备爆炸，设备本体遭受毁灭性破坏，成为设备防护的短板；弧光、冲击波、碎片飞射造成人身伤害。

5 提高照明灯性能的新措施

做好设备选型，防护部件采用全封闭式的连接件，外壳材料选用不低于2.0 mm的 Q235冷轧钢板，关键部位选用2.0 mm的304不锈钢板；采用LED发光源，采用防爆光源透明玻璃；防护等级达到IP4X；设计新型安装方式，设计成正面维护，达到不停电检修、维护的目的。

目前，市面上的高压开关照明灯都是塑料注塑成型，灯泡标配是电阻式发热灯泡，其照明效果差、使用寿命短，且灯泡体积大易碰碎；常规的照明灯泡安装结构是在柜内门板螺栓夹紧安装，安装、拆卸必须打开门板，如图1所示。当柜体发生内燃弧故障时，照明灯结构强度不足，将直接被炸飞，威胁附近其他设备及人员，造成二次事故及人员伤害。

图1 运行中的照明灯，没有任何防护

新型照明灯外壳取用不锈钢焊接成型，结构强度高，达到了高压柜内燃弧的使用要求。高压开关柜柜内照明灯检修、更换时操作者需要先拧开固定在照明灯面板上的2颗固定螺栓，在解除了照明灯安装卡件约束向面板外的预紧力后，照明灯卡件可在照明灯底盒的卡槽中脱落，最后整体取出照明灯结构完成对照明灯柜外的检修、更换，完全可以在柜外更换照明灯，操作简易、快速、安全。

新型照明灯结构强度高，达到了高压柜内燃弧使用要求，可以在高压柜外拆、装照明灯机构，且照明灯配装LED灯泡，提高了开关柜检修维护的安全防护性能。图2为照明灯结构。

6 具体实施方式

如图2所示，照明灯外壳选用不锈钢焊接成型，结构强度高，能满足高压柜内燃弧使用要求。照明灯镶嵌在高压柜外门板开孔上，当需要对该照明灯结构进行拆换时，手动拧开照明灯面板的2颗固定在照明灯底盒上的滚花高螺母；照明灯面板失去螺母的向收紧预紧力后，用手拆除照明灯面板，然后用手下压底盒卡件使之脱离卡槽，取下底盒卡件；在失去照明灯底盒卡件对外门板加紧力后，即可对整个照明灯结构取出；需要更换LED灯时可直接用力压卡扣，从卡扣上取下LED灯，将新的LED灯扣回卡扣上完成对照明灯的拆换。同理，按相反顺序即可完成安装程序。该实用新型开关柜照明灯结构设计，实现了柜门板外拆装照明灯且改用LED照明灯，元器件检修的方便、安全。