引言

變電站是電力傳輸過程中非常重要的一環(huán),為保證站內(nèi)設(shè)備的正常運(yùn)行,必須保證設(shè)備所處環(huán)境的溫濕度在一個(gè)正常的范圍內(nèi)。變電站中常見的端子箱、機(jī)構(gòu)箱、匯控柜、冷控箱、檢修電源箱等電力箱體,作為變電站內(nèi)一、二次設(shè)備的重要載體,保證了一、二次設(shè)備不受風(fēng)雪雨水的直接傷害,但箱體內(nèi)相對比較封閉的環(huán)境同樣會產(chǎn)生問題,那就是一旦潮氣進(jìn)入箱體內(nèi)就比較難以排出,使得這些重要的一、二次設(shè)備經(jīng)常處于溫濕度超標(biāo)的環(huán)境中,甚至潮氣會凝結(jié)成露珠,給設(shè)備的正常運(yùn)行造成很大的隱患,甚至?xí)斐稍O(shè)備的損壞。變電站中常見的直流系統(tǒng)接地很大一部分原因就是由于設(shè)備受潮后絕緣降低所致,而露珠滴到設(shè)備上有可能會引起短路甚至造成設(shè)備燒毀的嚴(yán)重事故。因此,保證電力箱體內(nèi)溫濕度在正常合理范圍內(nèi)顯得尤為重要。

1常見的驅(qū)潮方法

變電站內(nèi)電力箱體的防潮、驅(qū)潮工作一直是變電站運(yùn)行管理人員非常重視的問題,也是一直在持續(xù)改進(jìn)過程中的問題[1]。目前,變電站內(nèi)針對電力箱體常用的防潮、驅(qū)潮方法主要有以下幾種:加熱器法、抽濕法、干燥劑法、通風(fēng)法。

1.1加熱器法

加熱器法即在電力箱體內(nèi)安裝加熱器,它是目前最常用、最主流的驅(qū)潮方式。加熱器的功率從30w到200w都有,其原理是通過加熱箱體內(nèi)的局部空氣使得箱體內(nèi)的相對濕度降低,從而起到驅(qū)潮的作用。加熱器安裝簡單、維護(hù)也方便,它的啟動方式主要是手動加熱和自動加熱,手動加熱是指通過空氣開關(guān)的合上和斷開來投退加熱器,自動啟動則是需要加裝溫濕度控制器來控制。

1.2抽濕法

抽濕法,顧名思義就是將箱體內(nèi)的潮氣抽離出箱體。具體做法是通過半導(dǎo)體冷凝法將潮氣凝集成液態(tài)水,然后通過引水管排到箱體外面,從而降低箱體內(nèi)的絕對濕度,達(dá)到驅(qū)潮的目的[2]。抽濕法是當(dāng)前新興起的除濕方法。

1.3干燥劑法

在電力箱體內(nèi)懸掛或擺放干燥劑袋,通過干燥劑袋內(nèi)的干燥劑吸收箱體內(nèi)的濕氣,從而降低箱內(nèi)的濕度,起到驅(qū)潮的作用。但干燥劑一旦飽和,除濕效果便將失去,并且需要變電運(yùn)行人員定期巡查更換,不僅需要耗費(fèi)大量人力、物力,而且除濕效果一般,現(xiàn)在已經(jīng)很少使用。

1.4通風(fēng)法

通風(fēng)法即通過空氣對流使得電力箱體外界的干燥空氣與箱體內(nèi)的空氣進(jìn)行交換,達(dá)到降低電力箱體內(nèi)濕度的目的。該方法在外界環(huán)境濕度較大時(shí)驅(qū)潮效果不太明顯,且易造成塵土、小動物等侵入,帶來二次傷害。

對以上幾種常用驅(qū)潮方法進(jìn)行分析對比,結(jié)果如表1所示。

通過表1的對比分析可知四種驅(qū)潮方法各有優(yōu)缺點(diǎn),單一使用其中一種方法都會產(chǎn)生額外的負(fù)面效果[5],因此本文將綜合考慮各種驅(qū)潮方法,使得電力箱體本身與驅(qū)潮設(shè)備能夠更加緊密地配合,從而互相抵消各種驅(qū)潮設(shè)備帶來的負(fù)面效應(yīng),達(dá)到最佳的除濕效果。本文將從這一方面展開研究。

2基于空氣流動學(xué)原理的電力箱體設(shè)計(jì)

2.1空氣流動學(xué)原理

根據(jù)空氣流動原理可知單位質(zhì)量的空氣的能量方程如式(1)所示:

式中,LR為空氣克服流動阻力所消耗的能量:Lt為外部給予空氣的動力源:Z1、Z2為斷面1、斷面2的基準(zhǔn)高度:"1、"2為斷面1、斷面2的空氣流速:p1、p2為斷面1、斷面2的流速壓力:pm為空氣密度。

由式(1)可知,當(dāng)空氣有外部動力源時(shí),如被熱源加熱,空氣會加快其流動的速度,因此根據(jù)這一原理在設(shè)計(jì)驅(qū)潮系統(tǒng)模型時(shí)會在電力箱體的底部安裝一加熱板,通過該加熱板對進(jìn)入箱體的空氣進(jìn)行加熱,使其得以快速上升,從而減少潮濕空氣與箱體內(nèi)部設(shè)備的接觸時(shí)間,降低設(shè)備受損的概率。

2.2電力箱體設(shè)計(jì)

根據(jù)空氣流動學(xué)原理,本文研發(fā)設(shè)計(jì)出了如圖1所示的電力箱體。

該電力箱體下側(cè)面有一個(gè)進(jìn)氣柵,進(jìn)氣柵與箱體中間設(shè)計(jì)有一過濾層,該過濾層會把進(jìn)入箱體內(nèi)部前的空氣中的水分過濾掉一大部分。待外部空氣進(jìn)入箱體內(nèi)部后,通過靠近進(jìn)氣柵的#3溫濕度傳感器可以實(shí)時(shí)感知竄入的空氣的溫度與濕度,如果溫度低于設(shè)定溫度或者濕度大于設(shè)定的濕度值,控制器就會啟動#1加熱板對空氣進(jìn)行加熱,外部竄入的空氣由于受熱而溫度升高,根據(jù)空氣流動的基本原理,這些進(jìn)入箱體的空氣混合著濕氣會快速上升至設(shè)定高度,由位于箱體另一側(cè)較高位置的排氣風(fēng)機(jī)排出箱體,進(jìn)氣及排氣形成一個(gè)通道,解決了密閉箱體潮氣積存的問題。同時(shí),為保證不排氣情況下箱體的密封性,以及防止小動物進(jìn)入,排氣扇會采用百葉窗的形式。

2.3箱體溫濕度控制策略

如圖1所示,箱體內(nèi)共安裝了兩套溫濕度傳感器,一套位于箱體底部中間位置,即#3溫濕度傳感器,一套位于箱體上部的右側(cè),即#2溫濕度傳感器,為了檢測箱體外大氣的溫濕度,在箱體外側(cè)底部也安裝了一套溫濕度傳感器,即#1溫濕度傳感器。箱體內(nèi)還安裝了兩塊加熱板,一塊位于箱體的底部,即#1加熱板,一塊位于箱體上部右側(cè)#3溫濕度傳感器的下方,即#3加熱板。此外,還在箱體上部左側(cè)安裝了#1排氣扇,箱體底部右側(cè)有一進(jìn)氣排氣扇,即#3排氣扇。為保證箱體內(nèi)部溫濕度在正常范圍內(nèi),且出于節(jié)能考慮,采取如下控制策略:

(1)當(dāng)#3溫濕度傳感器檢測到濕度大于70%或者溫度低于10℃時(shí),啟動#1加熱板對箱體內(nèi)的空氣進(jìn)行加熱:當(dāng)濕度低于60%或者溫度高于30℃時(shí)切斷#1加熱板的電源,停止加熱。

(3)當(dāng)#3溫濕度傳感器檢測到濕度大于75%時(shí)啟動#3加熱板,當(dāng)濕度低于60%或者溫度高于30℃時(shí)切斷#3加熱板的電源,停止加熱。

(3)當(dāng)#3溫濕度傳感器或#3溫濕度傳感器其中一個(gè)傳感器檢測到箱體內(nèi)空氣濕度大于80%時(shí),將啟動#1、#3排氣扇進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)。

(4)當(dāng)#1溫濕度傳感器檢測到箱體外的溫度低于15℃時(shí),將啟動#1加熱板:當(dāng)溫度高于30℃時(shí)切斷#1加熱板的電源,停止加熱。

(5)當(dāng)#1溫濕度傳感器檢測到箱體外的溫度低于10℃且#2溫濕度傳感器、#3溫濕度傳感器檢測到的濕度平均值大于80%時(shí),啟動#1、#2加熱板及#1、#2排氣扇:當(dāng)#2溫濕度傳感器、#3溫濕度傳感器檢測到的濕度平均值低于70%時(shí),切斷#1、#2加熱板及#1、#2排氣扇的電源,停止加熱和通風(fēng)。

(6)當(dāng)#2溫濕度傳感器、#3溫濕度傳感器檢測到的濕度平均值低于60%且檢測到的溫度高于20℃時(shí)閉鎖控制器的輸出,切斷所有加熱板和排氣扇的電源,同時(shí)展寬20min后再檢測一次箱體內(nèi)的溫度與濕度。

3結(jié)語

本文首先對比分析了四種常見的驅(qū)潮方法,根據(jù)它們的優(yōu)缺點(diǎn),同時(shí)從空氣流動學(xué)基本原理出發(fā),綜合考慮電力箱體本身與驅(qū)潮設(shè)備的相e互合,配究設(shè)計(jì)出了一種新的驅(qū)潮系統(tǒng)模型,即一種新型的電力箱體,并給出了針對該箱體的具體的溫濕度控制策略。該電力箱體互合控制策略能有效降低變電站戶內(nèi)戶外生產(chǎn)場所箱體內(nèi)金屬元器件的受潮氧化概率,改善設(shè)備運(yùn)行環(huán)境,保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。