智能化多点供气防结露、闪络共箱封闭母线保护装置

智能化多点供气防结露、闪络共箱封闭母线保护装置

技术领域

本发明涉及一种“智能化多点供气防结露、闪络共箱封闭母线保护装置”该装置应用于大型发电机组厂用变压器、备用变压器低压侧与中压变压器开关柜的连接，实现共箱封闭母线运行环境的改善和克服共箱封闭母线运行中结露、闪络和绝缘性能下降的现象。属于电力系统技术装备领域。

技术背景

国内共箱封闭母线均安装、布置于室外自然环境中，并且总体延伸较长，其母线主体、绝缘子及其附件安装于“相对密闭”的运行通道内(共箱封闭母线壳体)，由于共箱封闭母线通道的密封等级低(通常在IP30左右)和内外温度差异大的影响，面临潮湿空气、灰尘和其它杂质的侵入，形成结露、灰膜、水膜、核离子团现状，严重破坏了共箱封闭母线运行空间的环境，使共箱封闭母线整体绝缘性能急剧下降，当绝缘值降至临界值状态时，共箱封闭母线易产生桥电效应和磁效应，引发结露、放电、闪络、相间短路，造成母线导体被击穿和跳机的重大安全事故；共箱封闭母线的结构设计是A/B/C三项母线运行在同一壳体内，由于封闭母线主体及附属部件安装密度较大、相间爬行距较短、封闭母线壳体之间采用伸缩装置连接，另外还有部分90℃拐角连接，易形成灰尘、杂质的聚集和保护气体运行不畅的现象，并且难以清理和移出，导致共箱封闭母线总体绝缘值水平下降，引发结露、闪络、相间短路等安全隐患；共箱封闭母线负载运行中释放高强磁场和产生70～80℃之间的高温，只有微量的少部分热量可通过自身消纳和壳体泄漏点消除，但绝大部分还滞留于共箱封闭母线壳体内，使共箱封闭母线运行气体汽化膨胀，形成高湿热环境不易于共箱封闭母线稳定安全运行，另外共箱封闭母线壳体内部温度高于外部自然环境，形成冷/热气流交替现象，使得共箱封闭母线壳体内壁形成结露(液态或固态水)，上述两种原因导致固体绝缘表面吸收潮湿空气并形成水膜聚集于电极附近产生放电和闪络现象，造成绝缘端子局部过热、氧化和碳化形成绝缘性能下降；共箱封闭母线负载运行中释放的高强磁场具有吸附灰尘和捕捉其它静电离子的特性，由于共箱封闭母线壳体内空气的流动性能比较弱，甚至在一些弯角处形成滞流现象，空间内游离态各类离子和悬浮态各类杂质被该磁场捕捉或吸附，形成较大分子团或磁性核团的其它物质，严重制约和影响磁场的规则性运动，干扰和破坏了磁场的运动轨迹，造成共箱封闭母线输送电力效率降低和封闭母线运行安全事故；

综上所述，共箱封闭母线固体绝缘值越高，其稳定运行的可靠性就越高，如果没有一套驱潮、降温、除尘和正压运动不饱和气体的封闭母线保护体系，克服因内外温差、内外压差等因素影响也会导致共箱封闭母线总体绝缘水平下降，需建立运动状态的正压洁净、干燥(合理的干湿度)的不饱和气体保护共箱封闭母线稳定运行体系，使共箱封闭母线运行和保护达到最佳效果。

发明内容

为克服现有技术上的缺陷，本发明提供一种“智能化多点供气防结露、闪络共箱封闭母线保护装置”该装置针对共箱封闭母线负载运行(或停机检修后重新起机)期间出现结露、闪络、绝缘性能下降、相间短路和自然环境制约等现象，提供科学合理的解决方案和安全运行的防护措施。

本发明将自然空气通过三级(三层滤网、精度5VM)净化装置、冷凝/恒温脱水装置、磁性离子消除装置、静电消除装置等系列工艺技术处理，构成洁净、干燥的不饱和气体净化系统；针对共箱封闭母线的密封等级低、整体延伸长、90℃弯角多、壳体内外温差大、区域自然环境、区域地理环境、区域气候条件及母线负载运行高温和释放磁场等因素的制约和影响。

本发明采用多点供气和增压方式将洁净、干燥的不饱和气体冲入母线，形成运动状态的正压洁净、干燥的不饱和气体，置换出共箱封闭母线运行空间的潮湿空气和形成气体密封及气体密封效应，同时清除共箱封闭母线运行空间的各类杂质，构成正压洁净、干燥的不饱和气体输送系统。

本发明采用PLC控制、触摸显示屏、远程遥感控制和非负载运行手动控制，构成智能化、数字化自控系统。

本发明依据共箱封闭母线总体长度设置正压洁净、干燥的不饱和气体多点输入具体位置和数量，确保正压洁净、干燥的不饱和气体输入的流量、压力和质量的稳定性，同时在共箱封闭母线内设计智能化的检测装置，监测共箱封闭母线和正压洁净、干燥的不饱和气体的运行状态，并且通过“智能化、数字化系统”实施在线自控，构成正压洁净、干燥的不饱和气体保护共箱封闭母线稳定运行体系。

上述四大系统的稳定运行，以正压洁净、干燥的不饱和气体充分吸收和消纳共箱封闭母线壳体内分子态、离子态、悬浮态、游离态和磁化类及静电类各类杂质达到饱和状态移出母线，同时形成气体密封和气体绝缘效应，阻止外界灰尘、潮湿空气及各类杂质侵入共箱封闭母线，改善了共箱封闭母线运行空间的环境，降低了共箱封闭母线运行中结露、闪络、灰尘及各类杂质悬浮和聚集和因绝缘性能下降造成相间短路和跳机等事故发生概率，实现共箱封闭母线主体和固体绝缘质及附属部件的保护强度。

本发明实现上述目的技术方案是一种“智能化多点供气防结露、闪络共箱封闭母线保护装置”包括：由自然空气净化单元、冷干/恒温脱水单元、磁离子消除单元、静电消除单元构成的洁净、干燥的不饱和气体净化系统；由洁净、干燥的不饱和气体增压风机和正压洁净、干燥的不饱和气体分流装置，构成正压洁净、干燥的不饱和气体输送系统；由共箱封闭母线运行监测智能化、数字化控制和气体运行智能化控制，构成的智能化、数字化自控系统；由正压洁净、干燥的不饱和气体母线多点输入端点和共箱封闭母线稳定安全运行智能检测、数字检测装置构成正压洁净、干燥的不饱和气体保护共箱封闭母线稳定运行体系，上述四大系统形成一体化共箱封闭母线稳定运行保护体系。

本发明所述，自然空气净化单元，其结构设置为三级过滤装置，即：一级采用三层60目304不锈钢网叠加压合形成具备一定强度、低弹性和一定硬度的通孔不锈钢过滤网，其功能用于拦截空气中绒毛质、纤维和大颗粒类杂质，在该单元过滤仓内侧设置可上-下-左-右四个方向运动的正压反吹风机滑道，同时滤网迎风面设置灰尘、杂质收集仓和毛刷装置，该装置由链条、齿轮和轴承传动与正压反吹风机上下运动轨道形成连动方式，建立正压反吹风机与杂质收集仓和毛刷上下同步运行状态，可随时将纤维类、绒毛质和颗粒类杂质收集并移出仓体，保障滤网良好运行通量。毛刷及高压风反吹和负压吸尘风机构成的自洁装置，随时将分离出的各类杂质收集并移出仓体；二级采用S形波纹通孔滤板，其功能是利用S形半环曲面使气流产生向心力，形成螺旋上升的运动方式，将气流中水分子分离并沉降于底部收集仓内并移出仓体，可有效去除气流中50％的水分，同时气体中夹带的微小颗粒类杂质被滤板吸附，大部分会被分离出的水分子携带进入收集仓并移除仓体，该滤板设置为单体移动模式便于装卸，易于取下清洗、修复或更换新滤板；三级过滤装置采用碳纤维滤板，可有效去除和分离空气中有机类、无机类或离子态各类微小粒径杂质，可有效拦截5vm以上各类杂质，并且消除气流中的部分水分，该级滤板采用同上“单体移动模式”易于取下清洗和修复或更换新滤板。另外该单元设置了污浊杂质收集仓和负压吸尘风机的设施，可将上述净化单元分离出的各类污浊杂质通过负压风机排出滤仓或做无害处理。

本发明所述，冷干/恒温脱水单元，将空气净化单元处理后的相对洁净、干燥的不饱和气体输入R134a/P2.2KW冷凝式干燥器，采用低温的运行模式进行冷干处理，出口气流干燥度可达到75％以上，将其依次输入至磁离子消除单元和静电消除单元，将悬浮的磁性物质、磁性核团类杂质分离和气体中的静电消除，再将其输入至恒温脱水，使正压洁净、干燥的不饱和气体中残余水分子深度汽化干燥，达到80～95％以上，此时该气体形成洁净、干燥的不饱和状态，恒温干燥器安装于共箱封闭母线气体输入端口处，以正压纯净、干燥的不饱和气体输入共箱封闭母线实施保护。

本发明所述，磁离子消除单元，采用8000高斯永磁过滤棒10只置于独立箱体气流通道内，箱体采取玄武岩纤维隔磁和绝缘处理，该单元是将冷干脱水处理后气体中的磁性物质或磁性核团进行分离和移出，避免其进入母线与母线运行中释放的磁场产生干扰连锁效应，产生放电、碳化和绝缘质表面聚灰等连锁反应，该装置有效克服了共箱封闭母线绝缘性能下降、闪络和相间短路的事故隐患。

本发明所述，静电消除单元，采用纳米级XX静电离子发生器(自主知识产权)释放正负电荷方式，中和气流中元素之间摩擦生成带电离子或各类装备运行产生的静电离子，避免其侵入共箱封闭母线运行空间，形成电荷的富集或共箱封闭母线运行空间环境的变化引发放电现象，造成共箱封闭母线运行的安全隐患，“纳米级XX静电离子发生器”安装于洁净、干燥的不饱和气流加压风机输出口上行方向，同时做好高强离子泄露和安全防护措施。

本发明所述，正压洁净、干燥的不饱和气体增压风机，采用高压离心风机以2000～3000Pa压力、3500～4000m3/h的气体运行参数和PLC系统节点自控，将洁净、干燥的不饱和气体通过增压形成正压洁净、干燥的不饱和气体冲入共箱封闭母线壳体内，以运动状态消纳、吸收共箱封闭母线壳体内悬浮、飘逸的水分子、和微小灰尘粒子及其它各类杂质；同时依据空气动力学原理，该气体以螺旋轨迹运行，当气流受到阻力时将以物体表面折线方向运行，在共箱封闭母线壳体内弯角处或母线绝缘质、绝缘子端子和封闭母线排布的空间形成涡旋气流，可将沉积、悬浮于各个角落、绝缘质表面或母线装置密集区域的各类杂质随涡旋气流的运动移出壳体；另外，正压纯净、干燥的不饱和气流运行的压力高于外界自然压力，因此形成共箱封闭母线壳体内气体绝缘和气体密封效应，阻止外界灰尘、潮湿空气或其它各类杂质的侵入，正压洁净、干燥的不饱和气流采用多点正压和螺旋轨迹运行，改善了共箱封闭母线内部运行环境，降低了因潮湿空气、灰尘、母线运行空间温度过高和其它各类因素引发共箱封闭母线绝缘性能下降，克服了共箱封闭母线运行中结露、闪络和跳机的安全事故。

本发明所述，正压洁净、干燥的不饱和气体保护共箱封闭母线稳定运行系统，由正压洁净、干燥的不饱和气体多点输入装置、共箱封闭母线污浊气流排出装置及智能化、数字化自控系统设置在共箱封闭母线壳体内的温度、湿度和压力等的检测及监测装置构成，依据共箱封闭母线运行系统的压力、流量和密封等级(泄露点分布状况)及总体延伸长度来确定气体输入点的具体位置、数量、间距和风量控制指标的具体参数，通常共箱封闭母线的第一个气体输入点设置在升高座母线入口处为宜(离相封闭母线设置在升高座底面上反1.5m处为宜)，气流输入口径设置为200mm，采用法兰栓接方式固定，工艺技术要求达到机械密封等级5A标准，后续输入点间距设置通常为50～60m之间为宜，优先选择母线箱体弯角处上行方向1.5～2.0m附近为宜，本专利在共箱封闭母线末端处设置气流排放口，其功能是将共箱封闭母线壳体内潮湿空气、灰尘、和其它各类杂质由饱和气流夹带排出，以保障共箱封闭母线运行环境优良。

本发明所述，智能化、数字化自控系统，采用PLC触摸屏智能化控制系统和远程遥感检测仪实现共箱封闭母线运行全程监测和控制，同时设置人工手动控制系统已备应急启用和共箱封闭母线非负载运行状态备用。

附图说明

附图1工艺技术原理框图

附图2工艺技术原理装配图

附图3工艺技术原理装配A-A视图

附图4工艺技术原理装配B-B视图

附图5工艺技术原理装配左视局部视图

具体实施方式

以上附图是本发明实施例之一，参照附图对实施例做一些说明。

附图1所示，是本发明工艺技术原理框图，是本发明实施例的总体框架。

结合附图1～5对本发明技术特征和技术原理进行系统说明。

由附图1所示，本发明由四大系统构成一体化的正压洁净、干燥的不饱和气体共箱封闭母线保护装置，100是本发明洁净、干燥的不饱和气体净化系统，由自然空气净化单元、冷凝/恒温脱水单元、磁离子消除单元、静电消除单元构成；200是本发明正压洁净、干燥的不饱和气体输送系统，由洁净、干燥的不饱和气体增压风机和正压洁净、干燥的不饱和气体分流装置构成；300是本发明智能化、数字化自控系统，由PLC编程控制、触摸显示屏和自动/手动转换控制构成；400是本发明实施保护的主体部分，即：正压洁净、干燥的不饱和气体保护共箱封闭母线稳定运行系统，由正压洁净、干燥的不饱和气体输入端口及该气体在共箱封闭母线壳体内设置的温度、湿度和压力检测装置构成。

上述四大系统采用自然空气为气源，将自然空气经过净化、脱水、消磁、消除静电、增压和分流等系列处理形成流动状态的正压洁净、干燥的不饱和气体，采用多点正压输入方式(依据母线延伸长度确定输入点的数量，通常按50m间隔设置为宜)冲入共箱封闭母线壳体内，以正压不饱和状态和流动状态消纳、吸附共箱封闭母线壳体内潮湿气体、灰尘及各类杂质，同时以该气流的正压特性和流动特性建立气体密封及气体绝缘效应，有效阻止共箱封闭母线运行中绝缘下降、结露、闪络、相间短路和跳机现象。

由附图2～5所示，智能化多点供气防结露、闪络共箱封闭母线保护装置包括：由自然空气净化单元(101～103)，冷干/恒温脱水单元(104，107)、磁离子消除单元(105)及静电消除单元(106)构成纯净、干燥的不饱和气体净化系统(101～115)；由洁净、干燥的不饱和气体增压风机(201)和正压洁净的不饱和气体分流装置(202)构成正压洁净、干燥的不饱和气体输送系统(201～202)；由共箱封闭母线运行监测智能化、数字化控制和气流输入智能化控制构成的智能化、数字化控制系统(300)；由正压洁净、干燥的不饱和气体母线多点输入端点(402)和共箱封闭母线稳定安全运行智能检测、数字检测装置(403～405；300)构成正压洁净、干燥的不饱和气体保护共箱封闭母线稳定运行体系，上述四大系统形成一体化共箱封闭母线稳定运行保护体系。

由附图2～4所示，自然空气净化单元，其结构设置为三级过滤装置，即：一级(101)采用三层60目304不锈钢网叠加压合形成具备一定强度、低弹性和具备一定硬度的通孔不锈钢过滤网(108)，在该单元过滤仓内侧设置可上-下-左-右四个方运动的正压反吹风机滑道(114，115)，同时滤网迎风面设置灰尘、杂质收集仓和毛刷装置(110)，该装置由链条、齿轮和轴承传动与正压反吹风机上下运动轨道形成连动方式，形成正压反吹风机与杂质收集仓和毛刷上下同步运行状态，可随时将纤维类、绒毛质和颗粒类杂质收集并移出仓体，保障滤网良好运行通量。二级采用S形波纹通孔滤板(102)，其功能是利用S型半环形曲面使气流产生向心力，将气流中水分子分离沉降于底部收集仓内并移出仓体，可有效去除气体中50％的水分，同时气流中夹带微小颗粒杂质会被滤板吸附，大部分被分离出的水分携带进入收集仓并移出仓体，该滤板设置为单体移动模式，易于取下清洗和修复或更换新滤板；三级过滤装置采用碳纤维滤板(103)，可有效去除和分离空气中有机类、无机类或离子态各类微小粒径杂质，可有效拦截5vm以上各类杂质，该级过滤板采用同上“单体移动模式”易于清洗和修复或更换新滤板。另外该单元设置了污浊杂质收集仓(111)和负压吸尘风机(109)的设施，可将上述净化单元分离出的各类污浊杂质通过负压风机排出滤仓。

由附图2所示，冷干/恒温脱水单元，将空气净化单元处理后的相对洁净、干燥的气体输入R134a/P2.2KW冷凝式干燥器(104)，采用低温的运行模式进行冷干处理，出口气流干燥度可达到75％以上，将其依次输入至磁离子消除单元(105)和静电消除单元(106)，将悬浮的磁性物质、磁性核团类杂质分离和气体中的静电消除，再将其输入恒温干燥器(107)，使气流中残余水分子深度汽化干燥，使气体干燥度达到80～95％以上，恒温干燥器安装于共箱封闭母线气体输入端口处，以正压洁净、干燥的不饱和气体输入共箱封闭母线。

由附图2所示，磁离子消除单元采用8000高斯永磁过滤棒10只置于独立箱体气流通道内(105)，箱体采取玄武岩纤维隔磁和绝缘处理，该单元是将输入母线气体中的磁性物质或磁性核团去除，避免与共箱封闭母线自身磁场产生干扰和绝缘质表面聚灰等连锁反应，克服共箱封闭母线绝缘性能下降、闪络和相间短路的事故隐患。

由附图2所示，静电消除单元(106)，采用纳米静电离子发生器(自主知识产权)释放正负电荷方式，中和气流中元素之间摩擦生成带电离子或各类装备运行产生的静电，避免其侵入共箱封闭母线运行空间，形成电荷的富集或空间环境的变化引发放电现象，造成共箱封闭母线运行的安全隐患，须将其导引消除，同时做好高强直流电泄露和安全防护措施。

由附图2，5所示，正压洁净、干燥的不饱和气流增压风机，采用(201)高压离心风机以2000～3000Pa压力、3500～4000m3/h的气体运行参数和PLC调控，将洁净、干燥的不饱和气体通过增压以多点输入方式冲入共箱封闭母线壳体内，消纳、吸收共箱封闭母线壳体内悬浮、飘逸的水分子和微小灰尘粒子及其它各类杂质；同时依据空气动力学原理，该气流在水平运动中以螺旋轨迹运行，当气流受到阻力时将以物体表面折线方向运行，将共箱封闭母线壳体内弯角处或母线绝缘质、绝缘子端子和母线排布的空间形成涡旋气流，可将沉积、悬浮于各个角落、绝缘质表面或母线装置密集区域的各类杂质随涡旋气流的运动移除；另外，正压纯净、干燥的不饱和气体的运行压力高于外界自然压力，可阻止外界灰尘、潮湿空气或其它各类杂质的侵入，形成气体密封和气体绝缘效应；正压洁净、干燥的不饱和气体采用多点输入方式，有效的改善了共箱封闭母线内部运行环境，克服了因潮湿空气、灰尘、母线运行温度过高和其它各类因素造成共箱封闭母线绝缘性能下降。

由附图2，5所示，正压洁净、干燥的不饱和气体保护共箱封闭母线稳定运行系统，由正压洁净、干燥的不饱和气体多点输入端点(402)和共箱封闭母线污浊气体排出装置(403)构成，依据共箱封闭母线运行系统的压力、流量和密封等级及总体延伸长度来确定气体输入端点的具体位置、数量、间距和风量控制指标，通常共箱封闭母线的第一个气体输入点设置在升高座母线入口处为宜(离相封闭母线设置在升高座底面上反1.5m处为宜)，气体输入口径设置为200mm，采用法兰栓接方式，工艺技术要求达到机械密封等级5A标准，后续输入点间距设置通常为50～60m之间，优先选择母线箱体弯角处上行方向1.5～2.0m附近为宜，本专利在共箱封闭母线末端处设置气体排放口(403)，其功能是将共箱封闭母线壳体内潮湿空气、灰尘、和其它各类杂质由饱和气体夹带排出，以保障共箱封闭母线运行环境优良。

由附图1所示，智能化、数字化自控系统(300)，采用PLC触摸屏、PLC智能化控制和远程遥感检测仪控制，同时设置人工手动控制已备应急和共箱封闭母线非负载运行状态时备用，实现共箱封闭母线运行全程监测。

综上所述，本发明专利设计的工艺技术流程和工艺技术原理符合空气动力学和流体力学原理。