高压电流断路器冷却风机,风量监控系统改进思

  高压4000A大电流断路器冷却风机的可靠监控一直是困扰大电流开关柜的一个设计难题,根据空气动力学原理,试制出高压4000A大电流断路器冷却风机大气压差风量监控装置,为高压大电流断路器的稳定运行提供了可靠保证,降低了电力系统事故停电隐患。
  在设计制造10kV系统KYN□系列金属封闭移开式开关柜和XGN□系列金属封闭固定式开关柜时,4000A大电流断路器均要求采用强制风冷。当断路器电流达到额定电流4000A的70%以上时,贯流式风机将由电流继电器控制启动,对断路器进行强制排风,以降低断路器温度。
  在风机运行过程中需对风机进行监控,一旦发现风量降低或为零(其原因可能是风机停转,进风口堵塞等),系统应马上报警,变电站操作者应将断路器电流控制在3150A以下,直至风机故障排除。
目前,高压4000A大电流断路器冷却风机的可靠监控一直是困扰大电流开关柜的一个设计难题,4000A大电流断路器在运行中如果没有对风机进行有效监控,一但出现贯流风机故障而没有及时发现,将引起断路器温升过高,从而降低使用寿命,严重时将引起断路器烧毁,影响电网正常运行,产生的经济损失是不可估量的。直接损失将达到10万元以上。
  现有的一般做法是对风机采用ABB机械监控装置,此装置采用风帆式微动开关,在微动开关转轴上加一块与风向垂直的叶片,通过风力使叶片转动进而使开关动作,当无风或风弱时因弹力作用使微动开关复位,达到报警的目的。
不过此装置还存在以下一些不足之处,由于叶片与微动开关间采用的是钢丝连接,在风力作用下会变形,所以可靠性和稳定性较差,制作工艺也难于保证,风机正常运转而报警装置已报警,或风机停转了监控装置不报警的情况时有发生;另外由于叶片的  作用使风道上增加了阻力,因此会减少冷却风量。
 
  1、解决思路
  根据空气动力学原理,设计出采用大气压差开关作为主要元件的高压4000A大电流断路器冷却风机大气压差风量监控装置,通过气流引起的大气气压差使开关动作,从而起到对断路器的保护作用。
此装置克服了机械监控装置的缺点:由于测风管口只是一段Φ5×30mm的塑胶管,其大气气压差监控装置放在风槽外面,对风道口风量基本没有影响;因采用空气动力学原理,没有机械力传递,大大提高了监控装置的可靠性和稳定性,提高了产品质量和综合性能;为高压大电流断路器的稳定运行提供了可靠保证,降低了电力系统事故停电隐患。
 
  2、实施方式(见图一:压差监控装置布置示意图)
高压电流断路器冷却风机,风量监控系统改进思
图1
  高压4000A大电流断路器冷却风机大气压差风量监控装置安装在开关柜体(10)内用于监控高压大电流断路器(12)的冷却风机(13)的风量。
  大气压差风量监控装置(20)由大气压差开关(21)、测风管口(22)、常压管口和软管(24)组成,将测风管口(22)安装在主风道(11)上,压差开关(21)安装在主风道外的开关柜体(10)上或高压开关柜外或高压开关仪表室内,用于方便观察和调节压差,主风道(11)还设有防尘口(14)和防爆板(15),大气压差开关与测风口和常压管口之间通过软管(24)相互连接。
 
  工作原理
  根据空气动力学原理,当有气流流经装有液体的U型管中的一个管口,而另一个管口没有气流通过时,由于气流的作用将在U型管中产生一个大气压差,使有气流流过的这端管口的液面低于另一端管口的液面。本大气压差监控装置正是按照此原理设计的。
  压差开关是一种能感测空气流量、空气压力或空气压差的微压差仪表,压差开关的控制范围为20~4000pa。其由两个传感孔检测到的压差,作用于控制器薄膜的两面。当两侧压差大于设定值,弹簧承托的薄膜移动并启动开关。
将测风管口安装在贯流风机的出风口,而将常压管口安装在风道外部。贯流风机启动时,气流将在测风管口与常压管口之间产生一个大气压差,这个大气压差将使压差装置内被密封的薄膜动点向低气压方向移动,薄膜动点将通过金属杠杆使微动开关动 作;当没有气流通过测风管口时,测风管口与常压管口之间无大气压差,薄膜动点恢复正常,微动开关不动作。
  此装置可根据要求对大气压差值进行调节,从而可以对风力不足的情况也给予监测,非常方便(见图一:压差监控装置布置示意图)。
 
  电气动作过程
  当断路器电流达到额定电流4000A的70%以上时,贯流式风机将由电流继电器LJ控制启动(见图二:压差监控装置电气控制原理图),电流继电器LJ同时启动中间继电器KC1,KC1常开触点动作使A11点与电源导通,为风机停风报警做准备。此时已有气流从装置的测风口流过,在测风管口与常压管口之间有大气压差,从而带动微动开关动作,使常闭点开关FAK断开,声光报警装DL、DX失电,表示贯流风机在正常运行中。
高压电流断路器冷却风机,风量监控系统改进思
图2
  一旦出现断路器工作电流在2800A以上,而贯流风机没有工作或风力减少,测风管口与常压管口之间没有大气压差或大气压差过小,装置内气囊动点恢复正常,微动开关不动作,常闭点开关FAK闭合。此时由于KC17常开触点处于闭合状态,故将触发报警装置产生声光报警,提醒变电站操作者及时处理,达到保护断路器和电网正常运行的目的。
 
  结构特点及工艺要求
  本装置结构简单:主要由大气压差开关、测风管口、常压管口和连接软管组成。大气压差开关可根据风力要求将大气压差值在20~200 帕之间进行调整,其大气压差调节步长为10帕。
  安装方便:将测风管口安装在主风道上,压差开关可根据情况安装在主风道上或风道外的开关柜体上,也可装于高压开关柜外或仪表室内,以方便观察和调节压差。如压差开关安装在主风道上则必须用软管将常压管口引到风道外部,否则将不能产生大气压差。
  工艺要求:测风管口必须用金属架固定牢固,安装时应注意测风管口与风道方向保持一致;连接软管应通过万能胶等保持与压差开关、测风管口、常压管口的可靠连接。
  其它要求:风道四周要保证密封,防止风量泄漏;必须保证通风通道的顺畅,风机进风口、底盘通风口、断路器绝缘筒上风口、下风口不能堵塞。
(编自《电气技术》,作者为张力游。)

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