引言

在配電設備的運行維護過程中,最重要的是保障設備正常、可靠的運行,不間斷地持續供電。眾所周知,外部運行環境對配電設備有重要影響,惡劣的運行環境容易造成設備出現故障,其中污穢和潮濕是尤為重要的兩大因素。開發配電房循環除塵裝置最主要的目的是減少配電房內的污穢,保證通風,盡量減少外部環境對配電設備造成的不良影響。合理運用配電房循環除塵裝置,能夠保障配電設備正常運行,確保其供電可靠性。

1研發背景

電網分為電壓等級在110kV及以上的輸電網和電壓等級在10kV以下的配電網。輸電網設備數量少、集中度高、建設周期長、供電范圍可達數百公里,從其規劃、建設到投入生產具有成熟的設計、運行經驗,可以避免多方面的不利因素。特別是其項目選址,會考慮地質結構、交通條件、周邊環境等因素,避免生產設備受外界不良因素的干擾,所以其選址一般屬于比較偏遠地區。

配電網的設備電壓低,供電范圍僅為3～4km,一般都是直接在用電負荷附近建造。城市的各個角落有不同的用電負荷,其周邊的運行環境多種多樣。在多樣的運行環境下,對配電網設備實現統一標準的維護變得相當具有挑戰性。特別是在工業區和城市道路兩側,如果不定時清掃,配電房的門窗和室內會沾附大量污穢。以禪城供電局的張力坑片工業園區為例,該區域為著名的紡織產業連片集中區,區域內的紡織工廠產生的飛絮較多,如果沒有清掃防護措施,久而久之會在配電設備上粘附明顯的污穢,當空氣變得潮濕,這些飛絮就會吸收水分,降低設備的絕緣強度,形成強烈的局放現象,甚至炸柜,導致線路跳閘。

2循環除塵裝置的設計方案

循環除塵裝置不同設計方案的系統運行方式如圖1所示。

2.1總體設計方案

配電房循環除塵裝置的設計方案為:在配電房設置4處(視配電房具體構造而定）通風點,分別安裝上大功率風機,風機的外邊設置有不銹鋼通過管道,管道截面安裝有孔徑合適的過濾網,通風機在溫控箱及繼電器的控制下可以正常通風并過濾外部飛絮及灰塵。通風機在溫控箱的控制下可以反轉通風,在反轉工況下可以自動清掃過濾網上的灰塵及飛絮,達到自動清潔的效果。

2.1.1溫度對除塵裝置的影響

根據配電設備的運行規律及當地天氣的變化影響,配電房的循環通風裝置不需要24h長時間開啟,而是會依據配電設備的運行環境溫度進行條件觸發。從年度周期來說,通風系統在夏天的開啟頻率明顯高于其他季節:從一天來說,負荷高峰會出現在10:00一15:00這個時間段內,而且這個時間段也是每天氣溫最高的時間,通風系統被觸發開啟的概率會比其他時間段大,所以在通風系統需要被開啟的時段,設計其應該處于運行狀態1,正常通風,在其他峰谷期或者運行環境溫度較低未達到觸發值的時段,設計系統擇機啟動進入運行狀態2,開始自動清洗濾網。因此,設計系統的啟動溫度為高于35℃時開啟。

2.1.2濕度對除塵裝置的影響

在南方特有的梅雨天及回南天,空氣濕度特別大,這時即使溫度未達到裝置設定的啟動溫度,但是由于空氣流動性差,也必須開動通風系統,保證配電房內的空氣流通,降低濕潤空氣與冰冷墻壁及設備外殼的接觸時間,使其表面保持干爽。因此,系統設定當周邊環境的濕度大于90%時開啟。

2.2濾塵網的選擇

為了同時保障通風系統換風量及濾塵效果,對濾塵網進行選擇、設計、安裝,最終實現在保障配電房設備散熱的基礎上,大幅降低空氣中的污染顆粒物。

過濾網由直徑為較小的細過濾網和直徑較大的粗過濾網組成,粗過濾網安裝在通風管道的最外層,直接與外界空氣接觸,主要目的是把較大的飛絮及污染漂浮顆粒物阻擋在這一層外面,與粗過濾網相距一定距離的細過濾網可以將粗過濾網不能阻擋的灰塵阻擋下來,提高進入配電房的空氣質量。

2.2.1通風量

首先測量通風系統在沒有安裝任何過濾網的情況下,風速為8.5m/s,我們要求在加裝過濾網之后,風速不能小于原風速的80%。

2.2.2污穢過濾

在滿足風速要求的情況下,我們檢測裝置對飛絮的過濾效果。收集現場飛絮l00g,通過模擬風道,試驗不同規格過濾網的過濾效果。

3控制電路的設計

在設計控制電路時要求:(1）當時間達到指定時間,sJ時間繼電器切換到位置2,啟動通風裝置,系統控制風機正轉,配電站內正常通風。(2）如果未到指定時間,但是如果可手動轉換開關sB,啟動除塵裝置正轉或者反轉:溫度達到設定溫度值,除塵裝置開啟:達到指定濕度值,通風裝置開啟。

經過設計,系統的控制電路如圖2所示。

4循環除塵裝置的應用

為了檢驗循環除塵裝置的實際效果,我們選取了佛山禪城供電局的一間公用開關站和一間公用配電站作為試點。

上朗聯八公用開關站內設備全部為10kV高壓柜,沒有低壓電源,電房內的照明、風機所需的0.4kV電源取自l0kV自動化高壓柜的站用配變柜。該開關站原設計為兩臺進風機及兩面出風百葉窗,是一個典型的運行在高污穢地區的配電網開關站。經過改造,我們封堵了兩面出風百葉窗,并在百葉窗原有位置安裝了兩臺出風風機,風機全部由控制箱按照設計邏輯進行統一調控。

大富小布4號公用配電站與上朗聯八公用開關站的情況稍有區別,其內部除了高壓開關柜、低壓開關柜、直流屏以外,還有兩臺干式變壓器。兩臺變壓器發熱量比較大,需要按照設計方案2對其加裝延伸通風管道,強化通風效果。該配電站有穩定的低壓電源,所以將控制箱整體更換為PLC設備,用PLC代替繼電箱為系統提供相應的開啟關閉控制,并為今后遠程控制預留空間。

循環除塵裝置安裝好后,經過實地試驗,我們發現當除塵系統外濾網為8mm、內濾網為lmm,并且兩個濾網之間的距離為3cm時,系統滿足關于通風量和除塵效果的兩項設計指標。

通風系統風速為7.3m/s,被隔絕在過濾網外的飛絮為90g,過濾效果良好。

5循環除塵裝置的使用效果

5.1安裝前后效果對比

在使用配電房循環除塵系統以前,我們對配電房的運維規則是每一季度需要對配電房

進行清掃,每次配電房內平均每平方米約有50g的揚塵及飛絮。

安裝配電房循環除塵系統后,我們仍舊按照原運維規則對配電房進行巡視,發現在同等條件下,電房內的環境衛生有了明顯改善,每平方米揚塵約為5g。

安裝循環除塵裝置的前后效果對比如圖3所示。

5.2經濟效益

按照以前的運維規則,每個公用配電站及開關站每季度都要清掃一次,禪城供電局約有l500間配電站,清掃一次費用為l50元,全年的清理費用約為90萬元。配電房循環除塵裝置全部配件如果量產,成本為l000元左右,實際使用壽命可達5年以上。5年內,如果全部配電房都安裝循環除塵系統,可產生巨大的經濟效益,項目經濟效益=項目節省成本-項目發生成本=90×5-l50=300萬元。

5.3社會效益

禪城供電局每年約有l5起左右的l0kV配網故障是由開關柜故障導致的,大部分原因是由于配電房環境惡劣,導致其絕緣下降,發生炸柜事故,每次的修復費用約為l0萬元,停電時間約為l0h,如果配電站全部更換成循環除塵系統,每年可節省的搶修費用約為l0萬元,同時可大大提高供電可靠性,降低停電時戶數。

6結語

隨著城市發展,保障配電設備長久正常、良好的運行是配電運維人員的職責,配電房循環除塵裝置的普及應用,為建立良好的配電設備運行環境提供了強有力的支持,不僅大大節省了運維人員的時間、精力,節省了供電公司的運行成本,還降低了設備故障率,滿足供電可靠性和配電自動化設備對運行環境的高要求。