變電設(shè)備溫濕度控制器定值整定策略研究

李海燕，肖丹華，諶 嶺，周 晶，林文哲

（1.國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司，湖南長沙410000；2.國網(wǎng)湖南省電力公司柘溪水力發(fā)電廠，湖南安化413500）

變電設(shè)備溫濕度控制器定值整定策略研究

李海燕1，肖丹華1，諶 嶺2，周 晶1，林文哲1

（1.國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司，湖南長沙410000；2.國網(wǎng)湖南省電力公司柘溪水力發(fā)電廠，湖南安化413500）

本文通過研究湖南地區(qū)常年溫濕度分布區(qū)域最大概率圖，以及元器件正常工作范圍因素，綜合分析得出溫濕度控制器合理啟停定值；通過變電站部分設(shè)備試驗取證，得出一種滿足現(xiàn)場運行條件的整定策略，能夠盡量少溫濕度控制器啟停頻次，減少溫濕度控制器故障。

變電站；溫濕度控制器；凝露；整定策略

1 引言

湖南地區(qū)為亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，氣溫年變化大，冬冷夏熱四季分明，夏季晝夜溫差變化大，冬季雖然嚴寒期短，但持續(xù)較長，陰濕多雨。由于變電站變電設(shè)備控制回路涉及二次元器件（繼電器、端子排等）較多，常年置于戶外，氣候因素影響大，要求在特定的環(huán)境條件下才能持續(xù)正常運行，溫度過大，不僅會對電力設(shè)備的安全運行構(gòu)成威脅，有時還會發(fā)生火災(zāi)或爬電等事故；溫度過低，容易造成繼電器等動作性能變差，引起設(shè)備拒動等風(fēng)險。濕度及溫差變化過大，則會因潮濕及凝露引起二次回路元器件銹蝕短路，二次回路絕緣降低，嚴重時造成保護誤動拒動，故障時很有可能引起大面積停電事故。因此溫濕度控制器的正常使用，能保證元器件在可允許的溫濕度范圍內(nèi)可靠運行。

2 凝露分析

2.1 凝露原理

所謂凝露現(xiàn)象是指箱內(nèi)及柜體內(nèi)壁表面溫度下降到凝露點溫度以下時，內(nèi)壁表面會發(fā)生水珠凝結(jié)現(xiàn)象。這個現(xiàn)象稱之為凝露。當凝露發(fā)生時，一方面易造成箱內(nèi)及柜體內(nèi)元器件銹蝕，另一方面也容易造成元器件短路從而引起設(shè)備誤動。凝露是否發(fā)生取決于室外溫度、箱內(nèi)及柜內(nèi)溫度、相對濕度以及凝露點溫度。

2.2 溫度、濕度和凝露點的關(guān)系

湖南地區(qū)由于屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，因此濕度大時普遍在80%以上，即溫濕度控制器作用范圍，應(yīng)當在80～100%區(qū)間。根據(jù)湖南氣候特征分析，可知濕度最大月份應(yīng)當在春季下旬，夏季及秋季上旬，而凝露現(xiàn)象又極易發(fā)生在夏季、秋季早上及傍晚，此區(qū)間溫度分布大概為15～30℃。從表1與圖2曲線可以看出：①在一定的溫度條件下，空氣中的相對濕度越高，凝露的溫度越是接近環(huán)境空氣溫度，也就是說，環(huán)境溫度愈接近凝露點溫度，凝露就越容易發(fā)生。②不管空氣中的溫度如何，形成凝露的露點溫度始終是低于環(huán)境溫度。例如：空氣溫度20℃，相對濕度90%時，凝露的溫度為18.3℃，相對濕度為80%時，凝露的溫度為16.4℃。而湖南地區(qū)晝夜溫差并不會極度擴大，通常以3～5℃居多。綜上所述，湖南地區(qū)凝露條件概率比較大區(qū)間為溫度15～30℃、濕度80～90%。

而為避免凝露的發(fā)生，從凝露發(fā)生機理我們可以得出結(jié)論：

①必須使不允許發(fā)生凝露部位的表面溫度始終高于其周邊的環(huán)境溫度。②對設(shè)備而言，為防止箱內(nèi)及柜內(nèi)部發(fā)生凝露，只要保持箱內(nèi)及柜內(nèi)的溫度始終高于外部環(huán)境溫度即可。

3 現(xiàn)場試驗

3.1 試驗方案制定

（1）根據(jù)氣象局數(shù)據(jù)以及站內(nèi)監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，12月、1月、2月為低溫潮濕季節(jié)。其他月份平均溫度比較高（≥15℃），基本上為濕度啟動控制。因此，本次研究，溫度濕度控制試驗以12月、1月、2月份為樣本，溫度高月份濕度控制實驗以5月、8月、11月份為樣本。

（2）以站內(nèi)常見型號E5CSZ溫濕度控制器為對象：使用環(huán)境溫度：-25～+70℃使用環(huán)境相對濕度不大于95%RH，溫度控制精度±1℃，濕度控制精度±3%RH。

（3）根據(jù)8月份溫度監(jiān)測，晝夜溫差不超過6℃，根據(jù)溫度、濕度關(guān)系以及設(shè)備運行濕度限制情況，可設(shè)定濕度啟動為95%，90%兩個等級，停止?jié)穸葎t分別對應(yīng)為85%，80%。

（4）根據(jù)氣象局對永州地區(qū)60年溫度監(jiān)測，5℃為平均溫度，可在此溫度基礎(chǔ)上進行上下浮動設(shè)定，以1℃為基數(shù)，同時考慮繼電器運行溫度限制在0℃以上、溫濕度控制器精度。溫度試驗組數(shù)為 1、2、3、4、5、6、7、8℃，停止區(qū)間統(tǒng)一整定為5℃，保證能可靠除濕驅(qū)潮控溫，則對應(yīng)停止溫度為6、7、8、9、10、11、12、13℃。

（5）考慮到主設(shè)備的重要性，本次試驗選定在試驗電源檢修箱內(nèi)進行，防止自動啟停不及時造成主設(shè)備故障。蘇耽變檢修電源箱有：220kV#1、#2、#3、檢修電源箱，35kV#1檢修電源箱，#1主變檢修電源箱，500kV第一串、第三串、第四串、第五串檢修電源箱，船蘇線高抗檢修電源箱，依次將其編號為#1……#10，共10臺檢修電源箱進行試驗。

（6）本次試驗不考慮其他不可控因素影響，比如溫濕度控制器本身質(zhì)量，偶發(fā)因素的故障，根據(jù)機械原理，可設(shè)定溫濕度控制器故障率與動作頻次成正比，同時引入機構(gòu)箱、端子箱、控制柜內(nèi)潮濕度的評判因素：不健康度因子K（0：健康，1：最不健康），數(shù)字越大，越不健康。于是可得出：

故障強度F=N（啟動頻次）×K（不健康因子），故障強度越大，表示在該設(shè)定下溫濕度控制器越容易發(fā)生故障。反之則越不容易發(fā)生故障。

（7）由于本次試驗為自然天氣下的試驗對比，由于自然環(huán)境的不可控及不可復(fù)制性，設(shè)計如下方案：

①對于濕度控制試驗組，以#1-#5為一組，設(shè)定為90%濕度啟動，80%停止；#6-#10為一組，設(shè)定為95%濕度啟動，85%停止。通過各組平均動作頻次來對比。（由于端子箱分部隨機，同時結(jié)構(gòu)及運行環(huán)境幾乎一致，可假定組別端子箱為同等條件）；

②對于溫度控制試驗組，考慮到溫度對比組別較多，可在#1-#8號檢修電源箱內(nèi)依次分別設(shè)置1～8℃溫度啟動，每個檢修電源箱通過12、1、2月度動作頻次均值，來綜合評價。根據(jù)濕度組分析得知，#1-#8號檢修電源箱可看作同等采樣樣本，對試驗結(jié)果分析沒有影響。

3.2 試驗數(shù)據(jù)記錄（見表1～10）

3.3 數(shù)據(jù)分析

（1）由5、8、11月份濕度啟動數(shù)據(jù)分析可知：

表1 90%濕度下5月份濕度啟動試驗組數(shù)據(jù)記錄

表2 95%濕度下5月份濕度啟動試驗組數(shù)據(jù)記錄

表3 90%濕度下8月份濕度啟動試驗組數(shù)據(jù)記錄

表4 95%濕度下8月份濕度啟動試驗組數(shù)據(jù)記錄

表5 90%濕度下11月份濕度啟動試驗組數(shù)據(jù)記錄

表6 95%濕度下11月份濕度啟動試驗組數(shù)據(jù)記錄

表7 不同溫度啟動值下12月份試驗組數(shù)據(jù)記錄

①在設(shè)定為90%濕度啟動條件下，三個月份平均啟動頻次為N=（16+17+14+13+15+7+9+6+7+6+13+12+9+10+11）/15= 11（次）。平均不健康因子為K=0.267。其平均故障強度F=K× N=11×0.267=2.937。

表8 不同溫度啟動值下1月份試驗組數(shù)據(jù)記錄

表9 不同溫度啟動值下2月份試驗組數(shù)據(jù)記錄

表10 不同溫度啟動值下的溫濕度控制器平均故障強度

②在設(shè)定為95%濕度啟動條件下，三個月份平均啟動頻次為N=8.4（次）。平均不健康因子為K=0.52。其平均故障強度F=K×N=8.4×0.52=4.368。

由12、1、2月份溫濕度啟動數(shù)據(jù)分析可得出表10結(jié)論。對于溫濕度控制啟停情況下，其最優(yōu)設(shè)置應(yīng)當是：溫度啟動值5℃，停止值10℃；濕度啟動值90%，停止值80%。

4 結(jié)論

本文通過對不同站溫濕度氣候特征，可相應(yīng)微調(diào)啟停定值。本試驗項目只針對湘南地區(qū)。目前選型溫濕度控制器在濕度大于90%時無法長期運行。因此，除了在技術(shù)面上進行調(diào)整，人員維護上加大工作量，定期檢查，也需要在選型配置上根據(jù)高濕度氣候進行調(diào)整，才能最大程度提高溫濕度控制器的運行壽命，保證設(shè)備的可靠性。對于后期，由于端子箱、機構(gòu)箱及控制柜內(nèi)溫濕度控制對設(shè)備運行有很大影響，而全站設(shè)計數(shù)量龐大，容易在維護上造成疏忽，因此，可在此基礎(chǔ)上，開發(fā)建立站內(nèi)端子箱、機構(gòu)箱及控制柜內(nèi)溫濕度在線監(jiān)測，實時啟停加熱驅(qū)潮裝置，對啟停情況進行在線監(jiān)測，將設(shè)備維護智能化。

[1]500kV紫霞變電站現(xiàn)場運行規(guī)程[M].

[2]王曉銀.智能遠程溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[J].西安航空技術(shù)高等專科學(xué)校學(xué)報，2009，27（1）：44～46.

TM63

A

2095-2066（2016）35-0027-02

2016-11-8

李海燕（1984-），男，工程師，碩士研究生，從事變電站設(shè)備運行維護研究。