CN203342561U - 封闭母线保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种封闭母线保护装置，它包括手动进气阀门、压力传感器，该手动进气阀门的出气口依次经由减压阀、第一主管路过滤器、第一微雾分离器、脉冲电磁阀、超微雾分离器、高分子膜干燥器、手动出气阀门与封闭母线上安装的充气管的进气口连接，该压力传感器的采样输入口与该封闭母线上安装的采样管的出气口连接，该压力传感器、该脉冲电磁阀的信号传输端分别与控制器上相应的IO端连接。本实用新型具有微正压、正压输送、微风循环、定量充气4种工作方式，具有性能稳定、控制精度高、输送空气质量高、运行可靠、成本低、密封性能好、维护简单、高效节能等优点。

Description

封闭母线保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种封闭母线保护装置，属于火力、水利发电企业的封闭母线保护领域。

背景技术

目前，国内用于封闭母线的保护装置主要有吸附式微正压装置、冷凝式微正压装置、热风保养装置，虽然每种装置均能对封闭母线起到一定的保护作用，但它们各自都存在诸多弊端，下面进行详述。

第一，吸附式微正压装置。吸附式微正压装置的工作原理为：由厂内仪用气供给设备提供气源，使压缩空气进入控制柜，然后通过一充气电磁阀进入一汽水分离器，在汽水分离器中，压缩空气中的水分被初步分离出来，经人工手动排出。然后，经初步分离后的压缩空气进入一减压阀，在减压阀内，压缩空气被减为低压，随后低压空气进入吸附式干燥器。吸附式干燥器有两个充填了5A分子筛的吸附筒T1和T2。低压空气通过吸附筒T1筒体上的充气电磁阀，从吸附筒T1的下部充入，通过5A分子筛流到上部，在此过程中，低压空气中的水分被分子筛吸收，成为干燥空气，大部分干燥空气由吸附筒T1的输出口输出，进入封闭母线。同时，约占10%-15%的干燥空气经一固定节流孔进入吸附筒T2。吸附筒T2上的排气电磁阀同时开启，与大气相通，使吸附筒T2中的已吸收饱和水分的分子筛在低压下脱附还原，脱附出来的水分随空气排至大气。就这样，由定时器周期性地对吸附筒T1和T2上的充气和排气电磁阀进行切换（通常5-10秒切换一次），吸附筒T1和T2定期交换工作，使分子筛轮流吸附和再生，从而使封闭母线源源不断地得到干燥、洁净的空气。

从实际实施中可以看到，吸附式微正压装置的缺点主要有：1、分子筛易失效；2、配置低，易损坏；3、无超压保护；4、控制精度低；5、过滤精度低；6、流量小；7、耗能高；8、维护繁琐。

第二，冷凝式微正压装置。该冷凝式微正压装置的工作原理为：由空压机或厂内仪用气供给设备提供气源，压缩空气进入储气罐，在储气罐内，压缩空气缓冲和降温并初步析出部分水分，经手动排出储气罐。压缩空气经储气罐进入粗过滤器，在粗过滤器中，压缩空气中大于5mm以上的杂质或颗粒被析出，经自动排水器排出，然后压缩空气又进入冷冻式干燥器，压缩空气中的水分绝大部分在这里析出，析出的水分被自动排出。然后，压缩空气再进入细过滤器，在细过滤器中，压缩空气中的油雾和大于3mm以上的颗粒被分离出来，并自动排出，从而，经过压缩、冷凝工艺后已成为干燥、洁净的空气经限流阀最终充入封闭母线中。当封闭母线内的压力低于500Pa时，充气电磁阀自动开启，压力达到1500Pa时，充气电磁阀自动关闭，使封闭母线内的压力始终保持在这一区间。

从实际实施中可以看到，虽然冷凝式微正压装置具有处理空气量大、结构紧凑、占用空间小、噪音小、使用维护方便、费用低等优点，但是，其存在如下缺点：1、压缩空气质量差，例如，混入了大量灰尘和油雾，这些脏物会粘附在热交换器上，降低其工作效率，同时排水也易失效。2、冷媒易泄露，导致冷冻式干燥器无法正常工作，会直接将水注入封闭母线。3、冷冻式干燥器的大气压露点只能达到-17℃，面对冬季东北地区普遍温度都在-30℃～-40℃左右这种情形，明显的温差会造成封闭母线的结露。4、整个管路连接大部分采用塑料材质的PU管及PC快插接头，这种材质的PU管及PC快插接头一般用于压力7-10KPa的管道中，压力越高，其密封性能越好，而冷凝式微正压装置是一种低压装置，压力一般在0.3-2.5KPa，因此在这种压力下，其密封性能会大打折扣，会出现密封管道四处漏气的情况，一方面造成气源的大部分浪费，另一方面会造成磨损过大，另外，因管道内长期经受气流的冲击，塑料会过早老化，导致冷凝式微正压装置本身四处漏气。

第三，热风保养装置。与吸附式微正压装置相比，该热风保养装置只不过在吸附式微正压装置的末端增加了一个大型加热器，故其工作原理与吸附式微正压装置基本相同，不再加以详述。

从实际实施中可以看到，其存在如下缺点：1、由于封闭母线的导体及外壳均为铝材质，传热效果好，散热快，故一旦停止加热或沿封闭母线长度方向距加热点较远时便会出现降温，随着温度的降低，空气中的水蒸气将重新凝结成液态水，造成封闭母线分段绝缘不合格。2、空气被加热后，其内饱和含湿量会大幅度增加，在外部气温降低的过程中，由于内部温度的升高，就会出现外壳内壁表面空气降低到露点温度的逆效应，就是说，封闭母线内壁表面会有水滴凝结，严重影响着封闭母线的绝缘。3、空气是热的不良导体，在冬季室内外温差大的情况下，当冷暖两种气流在封闭母线内部交汇时，热量不能及时传递，会产生强烈对流，产生大量的水，严重影响封闭母线的运行安全。4、投入使用时，加热器会产生大量热量，利用这些热量将空气加热后充入封闭母线，这些热量在封闭母线内以对流的方式迅速散开，同时，加热器自身产生的热量（通常在80℃左右，甚至更高）通过充气管路的管壁以传导方式将热能传至封闭母线外壳，在距离充气口较近的位置，外壳的温度会很高，而在距离充气口较远的封闭母线末端，外壳的温度则主要取决于环境，故当外界环境温度过低时，封闭母线的两端就会产生强烈的温差，这种温差会使外壳的金属材料发生不同程度的热胀冷缩，致使封闭母线产生一定程度的变形。5、过多的热量对封闭母线的密封性能会产生一定影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种封闭母线保护装置，该装置具有微正压、正压输送、微风循环、定量充气4种工作方式，具有性能稳定、控制精度高、输送空气质量高、运行可靠、成本低、密封性能好、维护简单、高效节能等优点。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种封闭母线保护装置，其特征在于：它包括手动进气阀门、压力传感器，该手动进气阀门的出气口依次经由减压阀、第一主管路过滤器、第一微雾分离器、脉冲电磁阀、超微雾分离器、高分子膜干燥器、手动出气阀门与封闭母线上安装的充气管的进气口连接，该压力传感器的采样输入口与该封闭母线上安装的采样管的出气口连接，该压力传感器、该脉冲电磁阀的信号传输端分别与控制器上相应的IO端连接。所述手动进气阀门的出气口连接有进气压力表。

所述超微雾分离器的出气口与所述高分子膜干燥器的进气口之间连接有第一手动阀门，所述减压阀的出气口依次经由手动限流阀、第二主管路过滤器、第二微雾分离器与所述超微雾分离器的进气口连接，所述超微雾分离器的出气口经由第二手动阀门与所述手动出气阀门的进气口连接。

所述第一微雾分离器的出气口经由第三手动阀门与所述超微雾分离器的进气口连接。

本实用新型的优点是：

本实用新型具有微正压、正压输送、微风循环、定量充气4种工作方式，其中的正压输送和定量充气工作方式节能功效好，本实用新型性能稳定、控制精度高、输送空气质量高、运行可靠、成本低、密封性能好、维护简单、高效节能，可有效避免封闭母线发生结露、闪络、过热、漏氢等隐患。

附图说明

图1是本实用新型的组成示意图。

图2是本实用新型的应用示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型封闭母线保护装置包括手动进气阀门11、压力传感器41，该手动进气阀门11的出气口依次经由减压阀12、第一主管路过滤器13、第一微雾分离器14、脉冲电磁阀15、超微雾分离器16、高分子膜干燥器17、手动出气阀门18与封闭母线70上安装的充气管61的进气口连接，该压力传感器41的采样输入口与该封闭母线70上安装的采样管62的出气口连接，该压力传感器41、该脉冲电磁阀15的信号传输端分别与控制器40上相应的IO端连接。如图1，手动进气阀门11的出气口连接有进气压力表19。上述本实用新型可实现微正压和定量充气这2种工作方式。

在上述微正压和定量充气这2种工作方式的基础上，还可通过增加如下器件来使本实用新型实现正压输送工作方式，如图1，超微雾分离器16的出气口与高分子膜干燥器17的进气口之间连接有第一手动阀门31，减压阀12的出气口依次经由手动限流阀21、第二主管路过滤器22、第二微雾分离器23与超微雾分离器16的进气口连接，超微雾分离器16的出气口经由第二手动阀门32与手动出气阀门18的进气口连接。

在上述微正压、定量充气、正压输送这3种工作方式的基础上，还可通过增加如下器件来使本实用新型实现微风循环工作方式，如图1，第一微雾分离器14的出气口经由第三手动阀门33与超微雾分离器16的进气口连接。

当然，也可在上述微正压和定量充气这2种工作方式的基础上，通过增加如下器件来使本实用新型仅增加微风循环这一工作方式，如图1，超微雾分离器16的出气口与高分子膜干燥器17的进气口之间连接有第一手动阀门31，超微雾分离器16的出气口经由第二手动阀门32与手动出气阀门18的进气口连接，第一微雾分离器14的出气口经由第三手动阀门33与超微雾分离器16的进气口连接。

在实际设计中，各器件之间的管路连接均采用铜材质管及卡扣接头实现，故确保了本实用新型的密封性能。

在实际设计中，除封闭母线70外，图1中示出的所有器件可安装在一个控制柜60内。

在本实用新型中，第一主管路过滤器13、第一微雾分离器14、脉冲电磁阀15、超微雾分离器16、高分子膜干燥器17、手动限流阀21、第二主管路过滤器22、第二微雾分离器23、控制器40均属于本领域的公知器件，充气管61及采样管62在封闭母线70上的安装属于本领域的公知技术，故不在这里详述。

下面以图1示出的本实用新型为例，对本实用新型的4种工作方式进行详述。

如图2，厂内仪用气供给设备51或空压机52提供气源，平时使用厂内仪用气供给设备51供气（压缩空气），空压机52作为备用，当厂内仪用气供给设备51输出的压缩空气出现波动或断气时，空压机52投入使用。

厂内仪用气供给设备51提供的厂内仪用气（压缩空气）或空压机52提供的压缩气体经由储气罐53后进入控制柜60，向手动进气阀门11的进气口输送。

当需要对封闭母线进行保护时，启动本实用新型，手动开启手动进气阀门11和手动出气阀门18。

当封闭母线的气密性符合国标GB/T8349-2000要求时，本实用新型采用微正压工作方式对封闭母线70实施保护。如图1，手动关闭手动限流阀21、第三手动阀门33、第二手动阀门32，手动打开第一手动阀门31。压力传感器41经由与封闭母线70内部相通的采样管62检测封闭母线70内部压力并将检测信号传送给控制器40，由控制器40对脉冲电磁阀15的开闭进行控制，从而实现向封闭母线70内是否充气的控制，使得当封闭母线70内部压力低于300Pa时，打开脉冲电磁阀15，向封闭母线70内部充入干燥、洁净的空气，当封闭母线70内部压力达到2500Pa时，关闭脉冲电磁阀15，停止向封闭母线70充气，使封闭母线70内部压力保持在300～2500Pa的区间内。向封闭母线70内部充入干燥、洁净空气的具体过程为：

压缩空气进入手动进气阀门11，由进气压力表19显示进气压力，然后进入减压阀12，由减压阀12将空气压力控制在0.7MPa以下，然后，空气进入第一主管路过滤器13，第一主管路过滤器13将空气中大颗粒的粉尘、水滴等杂质过滤出来（过滤精度可达到0.1μm），然后，空气再进入第一微雾分离器14，第一微雾分离器14将空气中更微小的颗粒过滤出来，同时，第一微雾分离器14过滤掉空气中的油雾，使得输出的油雾浓度不超过0.08ppm，然后，空气经脉冲电磁阀15进入超微雾分离器16，超微雾分离器16将空气中粉尘超过0.01μm、油雾浓度超过0.08ppm的灰尘、杂质过滤出来，然后，空气再经由第一手动阀门31进入高分子膜干燥器17，高分子膜干燥器17通过其内高分子膜将空气中95%～99%的水分吸收，输出干燥、洁净的不饱和空气，使干燥、洁净的不饱和空气经由手动出气阀门18、充气管61充入封闭母线70内部。

当封闭母线70出现微漏时，本实用新型采用正压输送工作方式对封闭母线70实施保护，该工作方式解决了已有保护装置面对封闭母线泄漏后，因过多的电器元件频繁启动或长时间工作而造成的保护装置损坏问题。如图1，手动关闭第一手动阀门31、第三手动阀门33，手动打开手动限流阀21、第二手动阀门32，由控制器40控制脉冲电磁阀15呈关闭状态。压力传感器41检测封闭母线70内部压力并将检测信号传送给控制器40，由控制器40显示出，从而操作人员根据显示出的内部压力值，通过调节手动限流阀21后，使封闭母线70内部压力始终处于一恒定值（如1000Pa）。当干燥、洁净的不饱和空气充入封闭母线70后，不饱和空气会继续吸收封闭母线内多余的水分而使自身成为饱和空气，从而利用封闭母线70上的泄露点排出封闭母线，使封闭母线内部空间始终保持干燥，此种工作方式极大节省了气源，节能性高。向封闭母线70内部充入干燥、洁净的不饱和空气的具体过程为：

压缩空气进入手动进气阀门11，由进气压力表19显示进气压力，然后进入减压阀12，由减压阀12将空气压力控制在0.7MPa以下，然后，空气进入手动限流阀21，而后进入第二主管路过滤器22，第二主管路过滤器22将空气中大颗粒的粉尘、水滴等杂质过滤出来（过滤精度可达到0.1μm），然后，空气再进入第二微雾分离器23，第二微雾分离器23将空气中更微小的颗粒过滤出来，同时，第二微雾分离器23过滤掉空气中的油雾，使得输出的油雾浓度不超过0.08ppm，然后，空气进入超微雾分离器16，超微雾分离器16将空气中粉尘超过0.01μm、油雾浓度超过0.08ppm的灰尘、杂质过滤出来，从而，干燥、洁净的不饱和空气经由第二手动阀门32、手动出气阀门18、充气管61充入封闭母线70内部。

当封闭母线70出现严重泄漏时，本实用新型采用微风循环工作方式对封闭母线70实施保护，24小时内不间断地向封闭母线70内充入干燥、洁净的空气，使封闭母线内部形成一定的压力，利用封闭母线的自然泄漏率，在封闭母线内形成微弱的风循环，利用风的作用来破坏结露（只要让空气循环流动起来，就能把结露的条件破坏，从而达到预防封闭母线结露的作用），具体过程为：

如图1，手动关闭手动限流阀21、第一手动阀门31，手动打开第二手动阀门32、第三手动阀门33，由控制器40控制脉冲电磁阀15呈关闭状态。压缩空气进入手动进气阀门11，由进气压力表19显示进气压力，然后进入减压阀12，由减压阀12将空气压力控制在0.7MPa以下，然后，空气进入第一主管路过滤器13，第一主管路过滤器13将空气中大颗粒的粉尘、水滴等杂质过滤出来（过滤精度可达到0.1μm），然后，空气再进入第一微雾分离器14，第一微雾分离器14将空气中更微小的颗粒过滤出来，同时，第一微雾分离器14过滤掉空气中的油雾，使得输出的油雾浓度不超过0.08ppm，然后，空气经由第三手动阀门33进入超微雾分离器16，超微雾分离器16将空气中粉尘超过0.01μm、油雾浓度超过0.08ppm的灰尘、杂质过滤出来，然后，干燥、洁净的不饱和空气经由第二手动阀门32、手动出气阀门18、充气管61充入封闭母线70内部。

需要提及的是，正压输送、微风循环这2种工作方式不需要使用高分子膜干燥器17，从而进一步延长了高分子膜干燥器17的使用寿命。

当封闭母线70破损严重时，本实用新型采用定量充气工作方式对封闭母线70实施保护，由控制器40对脉冲电磁阀15开闭的控制，自动调整充气时间，每天在封闭母线结露高发时间段进行定量充气，在其他时间段保持待机状态，以避免本实用新型频繁或长时间启动，最大限度地避免封闭母线结露事故的发生，同时，该种工作方式亦可节省大量气源。

该定量充气工作方式与微正压工作方式的充气过程相同，不同之处仅在于充气启闭时段不同，该定量充气工作方式是在设定时间段对封闭母线进行充气，而不像微正压工作方式那样，依据压力传感器41对封闭母线内部压力的检测结果来决定是否对封闭母线进行充气。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型提供了微正压、正压输送、微风循环、定量充气4种工作方式，其中的正压输送和定量充气两种工作方式具有较高的节能功效，只有极少数电器元件配合工作，运行总功率不到40W，用气量不到每小时8立方米，极大节省了压缩空气和电能。

2、本实用新型对封闭母线具有很好的保护作用，向封闭母线提供的空气达到了如下指标：粉尘颗粒≤0.01μm，含油量≤0.08ppm，空气干燥度可达到-40℃大气压露点。

3、本实用新型的管路连接采用铜材质管及卡扣接头实现，故确保了本实用新型的密封性能。

4、本实用新型向封闭母线输送的空气质量高，提高了封闭母线的工作效率，确保封闭母线的排水不会失效，另外，本实用新型具有性能稳定、运行可靠、成本低、维护简单、高效节能、控制精度高等优点。

5、因本实用新型没有设置加热器，因此，不会存在上述热风保养装置所出现的缺陷。

6、本实用新型可有效避免封闭母线发生结露、闪络、过热、漏氢等隐患。

第一，防止封闭母线发生结露而导致绝缘性能下降。由于封闭母线是一种密闭的管道，当运行条件改变或气候条件变化时，其内部易产生结露现象，从而降低封闭母线的绝缘性能。本实用新型可将干燥、洁净并低于当地大气压露点的不饱和空气充入封闭母线的内部空间，吸收凝结的水分，并维持一定的正压力，因此可很好地起到防止结露的作用。

第二，防止封闭母线内空气湿度或杂质及油雾浓度太大，引发放电而导致的闪络。封闭母线由于长时间运行或缺乏正常的维护，有些部件会老化或变形，因而外界的灰尘、杂质和潮气便会通过各种缝隙进入封闭母线，造成其内空气湿度或杂质及油雾浓度太大而引发闪络。本实用新型可将干燥、洁净并低于当地大气压露点的不饱和空气充入封闭母线的内部空间，在封闭母线内形成气封，因此可防止外界的气体侵入封闭母线，从而避免闪络（洁净的空气是最好的绝缘介质）。

第三，防止封闭母线外壳和导体过热对绝缘及密封性能造成冲击。由于当前封闭母线热故障测试技术有限，特别是出线箱和封闭母线内温度超限点更不易被发现，因此随着时间推移，温度超限处将因发热而加速氧化，进而造成烧毁封闭母线或接点的更大事故。本实用新型通过微风循环工作方式，可切断热空气的对流通道，将热空气吹出封闭母线，从而起到为封闭母线外壳和导体降温的作用，避免其绝缘及密封性能受到影响。

第四，防止封闭母线外壳漏氢。当套管出现漏氢情况时，大量的氢气会由排氢孔排出，由于氢气有很强的渗透能力，因此少量的氢气会通过盘式绝缘子而渗入到封闭母线内，对于这种情形，本实用新型可将氢气阻挡在盘式绝缘子之外，干燥、洁净的空气会起到气封的作用，防止氢气渗入封闭母线外壳。

以上所述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。

Claims (5)

1.一种封闭母线保护装置，其特征在于：它包括手动进气阀门、压力传感器，该手动进气阀门的出气口依次经由减压阀、第一主管路过滤器、第一微雾分离器、脉冲电磁阀、超微雾分离器、高分子膜干燥器、手动出气阀门与封闭母线上安装的充气管的进气口连接，该压力传感器的采样输入口与该封闭母线上安装的采样管的出气口连接，该压力传感器、该脉冲电磁阀的信号传输端分别与控制器上相应的IO端连接。

2.如权利要求1所述的封闭母线保护装置，其特征在于：

所述手动进气阀门的出气口连接有进气压力表。

3.如权利要求1或2所述的封闭母线保护装置，其特征在于：

所述超微雾分离器的出气口与所述高分子膜干燥器的进气口之间连接有第一手动阀门，所述减压阀的出气口依次经由手动限流阀、第二主管路过滤器、第二微雾分离器与所述超微雾分离器的进气口连接，所述超微雾分离器的出气口经由第二手动阀门与所述手动出气阀门的进气口连接。

4.如权利要求1或2所述的封闭母线保护装置，其特征在于：

所述超微雾分离器的出气口与所述高分子膜干燥器的进气口之间连接有第一手动阀门，所述超微雾分离器的出气口经由第二手动阀门与所述手动出气阀门的进气口连接，所述第一微雾分离器的出气口经由第三手动阀门与所述超微雾分离器的进气口连接。

5.如权利要求3所述的封闭母线保护装置，其特征在于：

所述第一微雾分离器的出气口经由第三手动阀门与所述超微雾分离器的进气口连接。

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