加速装置

电力电气脉冲射流式电缆清洗装置的研究

发布时间:2024/9/9 12:39:23   
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0引言电缆广泛应用在发电厂、变电站等场所,起到传输能量或信息的作用,是电力系统的“血管”。但电力系统的火电厂经常排放大量含硫烟尘,其附在电缆表面会对电缆产生腐蚀作用,若不及时清除,可能造成电缆绝缘层损坏并导致短路,甚至火灾。目前电力系统的工作人员采用自来水直接冲洗的方式清洗电缆,不仅浪费大量水资源,清洗效果也不佳。本项目研制了一种脉冲射流式电缆清洗装置,可实现在节省用水的同时保证清洗效果,在行业内有广泛应用。1传统的清洗电缆方式1.1火电厂烟尘成分分析目前,我国的火电比例仍占60%左右,火电厂靠燃煤锅炉提供原动力,带动发电机的转子,通过电磁感应过程,发电机输出感应电动势。火电厂排放的大气污染物主要包括:烟尘、二氧化硫、氮氧化物、汞及其化合物等。烟尘会以散发点为中心,向周边呈辐射状散落,并附在物体表面。某容量为MW的燃煤火电厂排放的烟尘,经化验后成分如表1所示。表1某火电厂烟尘成分由表1可知,附着在电缆上的烟尘不仅含有二氧化硅、碳等无腐蚀性成分,还含有亚硫酸钙、硫化钙等腐蚀性成分,硫化钙遇水或在潮湿空气中可发生水解,反应方程式为:反应后生成的氢硫酸与氢氧化钙都具有腐蚀性,若长期接触电缆表面,可造成电缆损伤。1.2电缆的腐蚀我国电力系统所用电缆结构大多如图1所示。外护套主要成分为高密度聚乙烯、聚氯乙烯等,两种材料都具有耐腐蚀、重量轻、绝热绝缘性好和易加工等优点,但长期处于酸性或碱性环境下,会加速降解老化。聚乙烯、聚氯乙烯电缆外护套老化的化学本质都是分子链的断裂,最终形成孔洞。而内部铝合金铠装在酸性环境下更易被腐蚀,一旦外护套和铠装出现孔洞,内衬层和交联聚乙烯绝缘层会因同样原理老化,而交联聚乙烯绝缘层会因同时承受电场,老化速率会更快,并且在老化过程中极易发生局部放电。图1电缆结构图2装置研究与应用本装置采用脉冲射流直接冲洗电缆。脉冲射流是非连续射流,可产生较强的水力冲击,即“水锤效应”,工业上利用水流的这种巨大瞬态能量可实现切割或破碎材料。脉冲射流可以产生比恒定射流更大的冲击力,脉冲射流对物体产生的冲击力F计算公式如下:式中,m为射流质量,v为射流速度,t为作用时间(射流与物体碰撞的瞬间)。如图2所示,装置主要包括三角支架、枪体、水箱3部分。各部件功能如下:图2装置结构图(1)三角支架:用于支撑枪体。(2)枪体:装置主要部分。内置射流泵、电源转换器、控制器等,脉冲泵输入功率40W,产生脉冲率为次/min、射程为3m的脉冲水流。装置采用长10cm、口径3mm的不锈钢喷嘴。工作时使用V交流电。枪体可以朝上、朝下倾斜60°,倾斜后也可以左右旋转。(3)水箱:水箱容积2L,可安装在枪体上。若不使用水箱,枪体后面可连接直径2cm的软水管直接供水。为检验该装置的使用效果,进行一次现场实验。实验分两次进行:对于脏污程度相同的一组水平铺设的电缆,第一次采用水流直射法冲洗,水流射程3m,用水量5L;第二次采用脉冲射流装置冲洗,水流射程3m,用水量5L。实验结束后,发现采用水流直射法冲洗的电缆表面依然有脏污痕迹,采用脉冲射流装置冲洗可基本上除去电缆表面的污渍,实验结果如图3所示。此实验说明在使用同量水、同功率设备的情况下,脉冲射流法的清污效果更好。图3实验效果图3结语随着我国经济的高速发展,电力系统规模在不断扩大,电力系统增容直接带来发电厂、换流站、变电站的增加。电缆是发电厂、变电站等电能生产或分配场所的“血管”,有效防止电缆被腐蚀等同于防范化解电缆故障的风险,对延长电缆使用寿命、降低电力系统运行风险有重要意义。本项目针对发电厂以及变电站现有清洗电缆方法的缺陷,设计出一种采用脉冲射流原理清洗电缆的装置,通过现场实验表明该装置具有节约水、清洗效果好的优点。作者:孙上元杨海亮曾晨(中国南方电网超高压输电公司柳州局)本文刊发于《中国高新科技》杂志年第24期(转载请注明来源)

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