變電站室外端子箱加熱系統(tǒng)改造

【摘要】當(dāng)空氣濕度較大時(shí)，變電站室外端子箱表面和內(nèi)部有凝露產(chǎn)生。凝露對(duì)室外端子箱內(nèi)部的電氣設(shè)備有嚴(yán)重危害，為了防止凝露產(chǎn)生，室外端子箱安裝了加熱器?，F(xiàn)在變電站對(duì)室外端子箱加熱器的控制比較落后，有的加熱器形同虛設(shè)。針對(duì)這一實(shí)際情況，本文主要把變電站室外端子箱溫濕度控制方式智能化。

【關(guān)鍵詞】室外端子箱;加熱器;溫濕控制;繼電器驅(qū)動(dòng)

引言

變電站室外端子箱無(wú)通風(fēng)設(shè)備且處于風(fēng)吹、雨淋、暴曬等惡劣環(huán)境中，若此時(shí)環(huán)境濕度較大，溫度較低就會(huì)出現(xiàn)凝露現(xiàn)象。凝露會(huì)使端子箱的端子排腐蝕，甚至出現(xiàn)短路，對(duì)變電站設(shè)備的可靠運(yùn)行有極大的危害。為了防止凝露對(duì)端子箱的危害，變電站普遍采用的措施有以下幾種：一是在端子箱底部放置吸潮劑，二是在放置吸潮劑的基礎(chǔ)上安裝加熱器。加熱器的控制分為兩類：一類是小空氣開(kāi)關(guān)直接控制加熱器。二類是在一類的基礎(chǔ)上裝設(shè)溫濕控制器。但是這兩類系統(tǒng)經(jīng)實(shí)際檢驗(yàn)效果都不理想。在現(xiàn)在運(yùn)維一體化的模式下，運(yùn)維站的工作量很大，投退加熱器需要按次序逐個(gè)端子箱投退，增加了運(yùn)維人員的工作量。一類系統(tǒng)的缺陷是當(dāng)濕度較低時(shí)，加熱器持續(xù)工作會(huì)使端子箱溫度過(guò)高。溫度過(guò)高時(shí)會(huì)使端子箱里的電氣設(shè)備老化速度加快，甚至出現(xiàn)絕緣損壞的情況。二類系統(tǒng)雖然有溫濕控制器，但現(xiàn)場(chǎng)控制效果不理想，經(jīng)常溫濕控制器不起作用，又成了一類系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)的溫濕控制器經(jīng)常需要更換，浪費(fèi)了人力、物力和財(cái)力。針對(duì)上訴情況，需要對(duì)變電站室外端子箱加熱系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)和改造。升級(jí)和改造后的加熱系統(tǒng)具有投退方便、控制精準(zhǔn)、溫濕顯示等實(shí)際效用。

1、系統(tǒng)原理

該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)溫濕度智能控制，并且能監(jiān)控到各個(gè)端子箱的溫濕度。該系統(tǒng)主要有微控制器、溫濕傳感器、系統(tǒng)電源、驅(qū)動(dòng)電路、溫濕顯示器、多路開(kāi)關(guān)以及多路開(kāi)關(guān)控制的加熱器組成。系統(tǒng)電源將給微處理器以及其它智能芯片提供所需的電源。溫濕傳感器將溫度和濕度信號(hào)傳送給微控制器，微控制器將根據(jù)設(shè)定好的溫濕度值進(jìn)行判斷，如果濕度高于設(shè)定值將給出一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路放大，通過(guò)多路開(kāi)關(guān)使加熱器電源接通，從而使加熱器加熱以達(dá)到驅(qū)除潮濕的目的。如果加熱器加熱時(shí)間較長(zhǎng)，溫度高于設(shè)定值而濕度此時(shí)也高于設(shè)定值，此時(shí)系統(tǒng)將給出一個(gè)脈寬調(diào)制信號(hào)，使溫度維持在設(shè)定值，直至濕度低于設(shè)定值，加熱器在微處理器的控制下停止加熱。該系統(tǒng)設(shè)置有顯示器，從而可以使運(yùn)維人員在巡視設(shè)備的過(guò)程中監(jiān)視各個(gè)端子箱的溫度和濕度，從而有目的性查看端子箱，達(dá)到巡視高效的效果。

2、溫濕度傳感器

2.1濕度傳感器原理

濕度傳感器是將濕度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的裝置，濕度信號(hào)的輸出符合其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)（電壓0～5V，電流4～20mA）。濕度傳感器原理是濕敏元件是簡(jiǎn)單的濕度傳感器，濕敏元件主要有電阻式和電容式兩大類。濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層用濕敏材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在濕敏膜上時(shí)，元件的電阻值和電阻率都發(fā)生相應(yīng)的變化，利用這一特性即可制成濕敏電阻。濕敏電容一般用高分子薄膜電容制成，當(dāng)環(huán)境濕度變化時(shí)，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容也發(fā)生變化，其電容變化量與濕度成正比。

2.2溫度傳感器原理

溫度傳感器是將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置，溫度信號(hào)的輸出同樣符合其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。金屬在環(huán)境溫度變化后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的延伸，因此傳感器可以以不同的方式對(duì)這種反應(yīng)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換。最常用的溫度傳感器是熱電偶，熱電偶有兩種不同材料的金屬線組成，在末端焊接在一起，當(dāng)熱電偶一端受熱時(shí)，熱電偶電路中就有電勢(shì)差，根據(jù)電勢(shì)差就可以計(jì)算溫度。只要測(cè)出不加熱點(diǎn)的溫度，可以準(zhǔn)確知道接熱點(diǎn)的溫度。

2.3溫濕度傳感器的選型

溫濕度傳感器的選擇主要考慮所安裝環(huán)境的溫度和濕度范圍。室外端子箱的溫度和濕度相對(duì)較低，測(cè)量的精確度要求也較低，再加上成本的因素，綜合比較選擇性價(jià)比好的SHT系列。

3、微控制器簡(jiǎn)介和選型

微控制器是控制系統(tǒng)的核心，其將微型計(jì)算機(jī)的主要部分集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)。微控制器誕生于20世紀(jì)70年代，經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，其成本越來(lái)越低，而性能越來(lái)越強(qiáng)大，這使其應(yīng)用越來(lái)越廣泛，遍及各個(gè)領(lǐng)域。微控制器種類繁多，價(jià)格不一。選取適合本系統(tǒng)的微控制器主要考慮性能穩(wěn)定、性價(jià)比高、兼容性好、編程簡(jiǎn)單易上手。綜合考慮可選取51系列單片機(jī)。

4、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

驅(qū)動(dòng)電路采用8550PNP型三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器，使用8550的好處是其集電極最大允許耗散功率為1W，集電極最大允許電流為1.5A，三極管基極開(kāi)路時(shí)，集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓為25。放大倍數(shù)為30-600。采用本驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，工作性能穩(wěn)定，也是最常用的繼電器驅(qū)動(dòng)電路。

5、系統(tǒng)電源和溫濕度顯示器

5.1系統(tǒng)電源

系統(tǒng)電源是給整個(gè)微控制系統(tǒng)提供所需電壓的裝置。電源先將220V交流電壓經(jīng)過(guò)整流變換成直流電壓，然后經(jīng)電源芯片的控制輸出微控制系統(tǒng)各個(gè)芯片所需的直流電壓。本系統(tǒng)用到的電壓是5V和12V。系統(tǒng)電源發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)成熟，并且種類繁多。我們選擇性價(jià)比好，適合我們自己系統(tǒng)的電源為原則，本系統(tǒng)選用TOP系列就能滿足要求。

5.2溫濕度顯示器

顯示器主要顯示室外端子箱的相對(duì)濕度和溫度，選用八段數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管顯示器的設(shè)計(jì)和編程比較簡(jiǎn)單，成本低廉且維護(hù)更換更容易。

6、結(jié)語(yǔ)

本地區(qū)變電站室外端子箱普遍采用簡(jiǎn)單的空開(kāi)控制加熱器，在冬季室外溫度較低，端子箱內(nèi)部出現(xiàn)凝露的情況下人工來(lái)投入。春季溫度回升人工手動(dòng)斷掉空開(kāi)，加熱器退出運(yùn)行。本系統(tǒng)在原系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了微控制系統(tǒng)，利用原有的加熱器進(jìn)行改造，這樣可以節(jié)約資源，降低成本。三集五大改革后，運(yùn)維站管轄的子站較多，值班員工作負(fù)荷很大，本系統(tǒng)更加適用現(xiàn)運(yùn)維管理模式。本系統(tǒng)還可以加入通信模塊，接入變電站后臺(tái)機(jī)，通過(guò)變電站通信系統(tǒng)傳輸?shù)郊刂行?。室外端子箱放防凝露要多種措施并用，加強(qiáng)室外端子箱（開(kāi)關(guān)或刀閘機(jī)構(gòu)箱）的密封，及時(shí)更換吸潮劑等措施，這樣效果更佳。

參考文獻(xiàn)

[1]沙占友.集成化智能傳感器原理與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004：119-127。

[2]謝亮.變電站戶外端子箱智能加熱器的研發(fā)[J].江蘇電機(jī)工程，2011，30（03）44-47。