高压开关柜温湿度分布的三维数值模拟研究

开关柜内部的温度、湿度剧烈变化将会导致凝露现象的发生,危害电力设备的安全可靠运行。针对40.5kV铠装型移开式户内交流金属封闭开关设备,建立开关柜的简化三维有限元计算模型,该模型中包括了母线、穿墙套管、断路器、触头盒、电缆等元件。该文计算了开关柜在导体正常工作流过大电流时内部元件的温度分布,同时仿真研究开关柜在外界环境相对湿度为0.8时的湿气扩散过程,得到开关柜内部元件的相对湿度分布。仿真结果表明,断路器触头盒表面温度较低,湿度分布较高时,极易发生凝露。此外,通过仿真分析发现采用加热和通风装置可以有效降低触头盒的表面湿度,提高触头盒表面温度,是一种可以减少开关柜内部元件凝露发生的有效方法。加热和通风装置的最优布置方式为同时安装在靠近触头盒和套管的开关柜柜壁上,对于降低触头盒表面凝露的效果优于设置单一的加热或通风装置。     

高湿环境下40.5 kV开关柜凝露发展特性与加热器布置方法

高湿环境引起的凝露问题是导致高压开关柜绝缘故障的主要原因之一。为此,在研究KYN61-40.5型高压开关柜凝露发展特性的基础上,提出了一种综合考虑温升大小、温升均匀性、除湿效果和总功耗的加热器布置方法。首先,在人工气候室中开展了高湿环境下开关柜内部凝露发展特性试验;其次,对比研究了不同加热器的有效加热空间和加热均匀性;然后,基于综合评价函数选取最优加热器布置方案并开展了试验验证;最后,结合电磁-流体-温度多物理场数值仿真,探讨了通流对开关柜内部温湿度分布特性的影响和开关柜的受潮凝露机理。结果表明：电缆室电流互感器是易凝露的部位,以支架形式安装的硅橡胶加热器具有最佳的有效加热空间和温升均匀性,最佳加热器布置方法能够在8 h内除凝露且不造成绝缘件的过度加热。研究结果可为高压开关柜的凝露机理分析和加热器布置提供参考。     

高压开关柜电缆室温湿度场数值计算分析

由凝露引起的开关柜事故屡见不鲜,而温度和湿度是引起凝露现象的主要因素。基于能量、动量、质量以及组分守恒定律,构建了高压开关柜电缆室热传导、空气对流以及水蒸气扩散影响下的温湿度场数学模型,并利用有限元软件Comsol进行数值计算分析,研究其温度、湿度分布规律以及凝露与温度、湿度的关系。结果表明:由于自身发热,电缆处的温度最高,同时,电缆室空气温度在热传导、对流换热作用下也逐渐升高;而湿度的分布受水蒸气的扩散和温度的综合影响,呈现先增大后减小的趋势,与温度的分布大致相反;且温度差越大,相对湿度越高,凝露越容易产生。最后,基于仿真结果提出可用于实际工程的防凝露措施,为设备防凝露提供一定的理论基础。     

35 kV高压开关柜的凝露研究与预防

35 kV高压开关柜长期在潮湿环境中运行时,容易产生凝露现象,进而引起爬电、闪络、绝缘击穿等情况,导致短路故障或事故发生,为此对35 kV高压开关柜内部的凝露现象及常见的几种预防措施进行了对比分析,并重点对35 kV高压开关柜柜内加热除湿方案进行试验论证,并结合高湿度下开关柜的凝露机理仿真分析,提出了行之有效的加热器布置方案。     

12 kV高压开关柜受潮凝露防治技术研究

针对12 kV高压开关柜受潮凝露现象会导致其内部电气设备发生严重故障这一问题,文中对其受潮凝露防治技术进行了探讨,并设计了研究方案。首先,从开关柜受潮凝露发生的机理出发,总结了目前3种主要的开关柜受潮凝露防治方法,包括加热除湿法、冷凝除湿法和干燥空气除湿法,并对它们的优缺点进行了简要分析。其次,基于其中性能最优的干燥空气除湿原理,对开关柜受潮凝露防治技术进行了研究,包括对干燥气源技术的研究及其装置方案的设计,以及柜内空气强制流动技术的研究。然后,对基于干燥空气除湿技术的开关柜受潮凝露防治监测和控制系统进行了方案设计。最后,给出了开关柜受潮凝露现象防治措施,并对其未来发展进行了展望,认为干燥空气除湿技术具有广阔的研究空间。该研究对开关柜受潮凝露现象防治研究具有一定的参考价值和指导意义。     

开关柜凝露因素试验分析

凝露的产生严重危害着开关柜的稳定运行,了解凝露现象产生的根本原因,并采用有效的方法实现对开关柜凝露问题的治理,对于提高设备安全运行水平有着重要的意义。文章设计了开关柜凝露试验系统,观测不同温湿度条件下凝露现象的发生以及发展过程.利用 MATLAB软件定位凝露易发部位,分析了柜内温湿度、柜内外温差对凝 露现象的影响。     

高压开关柜绝缘监测及防凝露调控系统设计

开关柜内部局部放电和凝露现象严重影响设备的正常运行和电力系统的供电可靠性.基于Vivado设计开发了一套配电开关柜绝缘在线监测及防凝露调控系统,综合利用局部放电联合检测技术、温湿度检测和调控技术等实现对高压开关柜内部绝缘状态及温湿度情况的在线监测,并可以自动协调控制加热器、冷凝器和风机等设备,实现对开关柜防凝露调控.实验室测试和现场应用验证了系统设计的有效性.     

开关柜凝露现象机理分析研究

开关柜内部产生凝露时,会使零部件腐蚀和电气设备绝缘性能下降,引发设备绝缘闪络等。针对上述现象,在人工环境气候室内搭建了开关柜凝露观测系统,记录了开关柜内不同温湿度条件下凝露形成时间。结果表明:凝露形成时间是由柜内温度和相对湿度共同决定的,柜内温度越高、相对湿度越大,凝露形成时间越短。文中分析了含湿量与温度和相对湿度的关系,得出含湿量随温度和相对湿度的升高而增大,从理论上解释了凝露形成时间与温湿度之间的关系,证明了试验结果的准确性。     

高湿环境对开关柜设备的影响及解决措施

提出一种新颖的防凝露技术,即在高压开关柜设备内部增加柜内除湿机来预防凝露的发生。这种方法利用半导体制冷片一面制冷、一面加热的特点实现除湿功能,直接降低柜内湿度,彻底解决凝露问题,可大大提高开关柜防凝露的可靠性,同时具有良好的节电效果。     

基于热-流-湿多物理场仿真的恶劣天气GIS预制舱凝露研究

预制舱变电站具有占地面积小、建设周期短等优点，目前处于试点阶段。在高温高湿的华南地区，预制舱内有发生凝露的风险，凝露不仅会腐蚀金属、削弱设备的机械强度，还会降低电气设备外绝缘的性能。为了研究典型天气条件下预制舱内凝露的发生及其时段和位置，建立气体绝缘组合电器(gas-insulated switchgear, GIS)舱内热-流-湿度场耦合的多物理场数学模型，通过瞬态仿真分析正常天气下预制舱内各个物理场的分布规律，研究温度骤降和“回南天”天气条件下舱内凝露的发生情况。研究发现：正常天气下舱内未发生凝露，舱内温度最低的位置往往也是相对湿度最高的位置；温度骤降时舱内壁及靠近舱壁的开关柜发生凝露，建议提前打开舱门或使用空调降低舱内空气温度以防凝露；“回南天”时舱内发生大面积、长时间的凝露，包括舱内壁、开关柜表面、GIS外壳底部、汇控柜外表面中间和底部，建议提前封闭预制舱以阻止外部湿热气流的进入，或提前用空调加热提高舱内温度以防凝露。     

户外单元式环网柜的通风效果仿真与优化措施

城市配电系统广泛应用的户外环网柜在湿热的南方地区易产生凝露,因凝露引发的环网柜故障时常发生。文中提出通过加强自然通风散热阻碍凝露形成,首先对现有两种共箱方式的环网柜三维建模,然后利用Ansys CFX软件对不同通风设计的环网柜内部流域进行仿真,考虑百叶窗式通风口的横向位置、纵向间距以及顶部空间高度对内部通风散热效果的影响。最后讨论了在凝露发生后,通过在顶盖下表面涂覆亲水性涂料并设计合适的倾角避免凝露坠落至电气设备,最终得出最优设计。     

基于有效加热空间的12 kV开关柜加热器布置策略研究北大核心CSCD

通过安装加热器来提升柜内温度是防止开关柜内部绝缘件发生凝露最常用的方法之一。针对现有加热器安装位置不合理和加热过度加剧绝缘件老化等问题,提出了一种基于有效加热空间的12 kV开关柜加热器布置策略。首先,根据凝露的产生机理,建立了露点与室温的对应关系,并对不同类型、功率、安装方式的单个加热器进行了有效加热空间的试验研究;然后,综合各类型加热器的有效加热空间,设计了不同类型加热器的组合方式,在12 kV开关柜内进行了有效温升试验,确定目标温升对应的加热器组合方案;最后,针对某东南沿海省份,利用2019年各区县环境温湿度的气象监测数据,将已确定的温升组合方案进行地区分类,实现了一种区域性的12 kV开关柜加热器差异化布置策略。结果表明,通过该方法确定的加热器布置方式比盲目性的布置方式加热效果更好,温升分布更加均匀。此外,区域性的布置策略能在很大程度上增加各方案的适用性,具有一定的实际参考价值。     

基于NC9S08AW32芯片的开关柜智能测控装置设计及应用

介绍了一种适用于3—35kV户内高压开关柜的智能测控装置,用于一次开关设备状态模拟显示、高压带电指示、防凝露温湿度控制、电参数测量等,大大提高了开关柜操控和测显的集成度和智能化程度。     

一起220kV变电站内35kV母线受潮问题分析和应对措施

本文描述了一起在某220kV变电站内35kV母线检修工作过程中,发现母线内部存在受潮凝露现象,在后续工作中对受潮部位进行了处理,保证了母线可以正常运行.针对35kV高压开关柜受潮凝露现象会导致其内部电气设备发生严重故障这一问题,文中对其受潮凝露原因进行了探讨,并设计了研究解决方案.通过对该事件分析,找出了母线受潮原因,提出了解决方案,避免了此类事件的再次发生.最后,给出了开关柜受潮凝露现象防治措施.     

基于MC9S08AW32芯片的开关柜智能测控装置的设计及应用

电力系统中高压开关柜的一次开关设备工作状态、温湿度控制、高压带电指示等功能一般是由信号灯和独立的电气元件实现的,这势必会带来集成度低、配线复杂、可靠性差的缺点。介绍了一种开关柜智能测控装置,适用于3-35kV户内高压开关柜,用于一次开关设备状态模拟显示、高压带电指示、防凝露温湿度控制、电参数测量等,大大提高了开关柜操控和测显的集成度和智能化程度。     

变电站高压开关柜防凝露技术方案

柜内空气凝露是变电站开关柜运行中出现闪络故障的主要诱因。基于凝露形成的机理分析,本文提出了采用电缆沟进线的高压开关柜内消除凝露的技术实施方案,通过使电缆沟与开关室内空气温湿度参数趋于均匀,有效避免了高压开关柜内凝露的产生。经工程实践检验,该技术方案切实可行。     

开关柜表面暂态地电压信号频谱特征

为指导暂态地电压(TEV)检测装置频段选择,研究了开关柜内部发生局部放电时,开关柜外表面暂态地电压信号的频域特性。基于有限积分方法研究了开关柜结构,表面缝隙尺寸和局放电流方向对暂态地电压信号频谱的影响。仿真结果显示:开关柜内部的结构会对表面的TEV信号能量分布产生明显的影响,TEV信号的频谱与开关柜自身的谐振频率密切相关;开关柜的缝隙尺寸及局放电流方向均会对TEV信号频谱的强度产生影响,但对频谱的分布影响较小。     

12 kV高压开关柜受潮凝露机理及防治关键技术探讨

如何防止开关柜内受潮导致的设备误动和拒动,具有重要的现实意义。基于此,对开关柜受潮凝露机理及其防治关键技术进行了探讨。首先,介绍了开关柜结构特点及其受潮凝露防治现状,详细分析了开关柜凝露产生的机理、原因、条件和危害。然后,对防凝露相关的措施和改进方法进行了简要描述,这些方法可有效消除开关柜在运行过程中发生的故障。最后,提出了一种开关柜受潮凝露机理的研究方案。该方案涵盖了开关柜受潮凝露发生的影响要素分析和受潮凝露机理研究模拟环境的搭建方案,并采用"源"的概念进行了干燥气源除湿系统的方案设计。基于该方案,对开关柜受潮凝露机理及防治关键技术进行了展望。     

变电站设备箱体温、湿度场及凝露的数值模拟

变电站设备箱体作为变电主设备重要的组成部分,其安全稳定运行对电网的可靠性至关重要。目前运行在南方地区高温、高湿、高盐腐气候环境中的变电站设备箱体时常会因为内部元器件二次元件老化、锈蚀等问题造成主设备出现故障。而引起二次元件老化、锈蚀等问题的主要原因是变电站设备箱体内部温度、湿度超标,突出表现为箱体内部出现凝露问题。凝露现象的产生主要是因为当相对湿度较高的气体遇到物体温度相对较低的表面时,高温气体降到露点温度后在低温物体表面出现的液化现象。文中基于能量、动量、连续性以及组分守恒定律,将空气考虑为水蒸气和干燥空气的混合物,鉴于潮湿空气的流速相对较低以及压力变化相对较小,将空气视为不可压缩牛顿流体。采用计算流体动力学(CFD)技术,建立了端子箱在热传导、空气对流和水蒸气扩散作用下的温湿场模型,仿真计算温度和湿度的分布规律、露水凝结与温度和湿度的关系。分析温度、湿度和强制通风对凝露现象的影响。数值计算结果表明,由于导体自热,在热传导和对流的条件下,室外端子箱内的空气温度逐渐升高;湿度分布结果表明,进气口的湿度最低,出口处湿度最高,温度较高时的湿度相对较低,环境湿度降低时湿度相对较低,空气流速增大时湿度相对较低。此外,根据计算,文中提出了强制通风、降低环境湿度等实用性防凝露措施。     

不停电应急凝露除湿装置的研制与应用

在开关柜内凝露量短时陡增的情况下,现有的凝露除湿方法效果较差,不能满足检修人员的应急使用要求,为此提出一种不停电应急凝露除湿装置,并给出了该装置的具体设计思路和设计图。使用该装置与原有除湿装置对凝露进行处理,比较不同装置的除湿效果和经济性,结果表明该装置除湿效果理想、经济性好,并且在除湿过程中无需对开关柜进行停电。