變電站箱柜加熱驅濕裝置控制方式分析

朱道敏

摘 要：總結了變電站箱柜加熱驅濕裝置不同控制方式的原理和優、缺點，并結合變電檢修中心轄下站所各類裝置的投運情況展開分析。通過采納技術管理提供的裝置日常運維參考意見，消除了盲點和誤區，提高了裝置投運的合格率，從而進一步減少了檢修工作量和維護費用投入。

關鍵詞：變電站；加熱驅濕裝置；傳感器；溫濕度控制器

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）21-0016-02

在電氣設備的運行中，當空氣中水分的含量達到一定程度時，在較低溫度下各類設備可能會出現凝露。所謂“凝露”，是指各種高壓設備的機構箱、端子箱、匯控柜和室外低壓配電柜等柜體內壁表面溫度下降到露點溫度以下時，表面發生水珠凝結的現象。凝露水滴會造成比如繼電器、控制器等二次設備元件受潮、損壞以及二次電纜、接線端子被腐蝕、絕緣能力下降，導致二次控制回路短路故障，最終造成繼電器誤動作，引發開關誤動或拒動等事故。因此，以上箱柜體中都應引入溫濕度控制系統，避免其受到氣候因素的影響。應為箱柜內設備元件提供穩定適宜的運行溫度，從而保證其使用壽命和電氣性能的可靠性。

《十八項反措》中明確指出，開關設備的機構箱、匯控柜內應有完善的驅潮裝置，保持其內部干燥，防止凝露造成二次設備損壞。但運行規程對具體的控制投運條件和要求沒有行文規約，加之不同設備廠商包括同一廠商不同型號的設計結構、運行原理和產品質量各有差異，常造成裝置多模式投運巡視管理的混亂和缺陷率劇增。統計數據顯示，自2011-01至今，某供電公司主網10座變電站共發生機構箱、端子箱或匯控柜內溫濕度控制系統故障38起，除4起誤報外，其余的缺陷類型幾乎全部表現為溫濕度傳感器或控制器損壞。

1 加熱驅濕裝置系統的控制方式

針對上述問題，檢修人員通過站內巡視調查和查閱相應的二次回路設計圖紙，總結了不同溫濕度控制系統的結構特點、工作原理和投運方式。

1.1 溫濕度獨立控制方式

該控制系統由主控制器、傳感器和負載三部分組成。元件部分包括1臺凝露傳感器、1臺溫度傳感器和1臺溫濕度控制器（或稱溫濕度繼電器），通過檢測環境溫度和凝露變化情況停啟負載。二次回路如圖1所示。從圖2中可看出該系統的工作原理為：溫濕度繼電器按要求設置相應的定值，根據凝露傳感器HS與溫度傳感器TS的監測值分別啟動驅濕、加熱負載。常規設置的凝露定值為88%±5%RH（出廠已設置，不可調整），當環境濕度大于88%±5%RH出現凝露時，對應的驅濕負載接點閉合，R1開始工作；當環境濕度小于78%時，驅濕負載停止。溫度定值可自行調節，一般設置為5～10 ℃（部分可調、部分

不可調）；當環境溫度低于設定值時，溫度負載接點閉合，R2開始工作；當環境溫度高于設定值4～6 ℃時，溫度負載R2停止，以此保證箱柜內溫濕度控制在需要范圍內。

此類控制方式的優勢明顯、功能完備、控制準確，多見于早期開關機構箱、匯控柜。對于空間較大的匯控柜，還需輔以風扇通風，以促進對流驅濕。

1.2 溫濕度集成控制方式

雖然獨立式溫濕度控制方式的原理比較科學、合理，但其電子元件過多，可靠性不高。文獻統計數據表明，凝露傳感器的故障率為同等條件下溫度傳感器的數十倍，凝露傳感器接點粘連易造成溫濕度繼電器長期通電損壞。加熱驅濕裝置近半數的缺陷出自該控制方式。為了消除濕度傳感器可靠率的影響因素，設備廠商改進了部分設計，取消了濕度傳感器。通過采用一種特殊的溫濕度集成傳感器作用于溫濕度控制器（溫濕度繼電器），采用兩路溫濕度集成傳感器并聯作用于控制器，從而解決了因單臺傳感器不靈敏而造成裝置無法投運的問題。具體如圖2所示。

圖1 溫濕度獨立控制加熱回路原理 圖2 溫濕度集成控制加熱回路原理

變電站室外箱柜內壁是否產生凝露取決于表面溫度（環境溫度）、相對濕度和凝露溫度（空氣中的水蒸氣凝結成水珠所需的溫度）。研究表明，環境溫度、凝露溫度與相對濕度的曲線如圖3所示。從圖3中可見，要想防止凝露的產生，就必須使凝露部位的表面溫度始終高于凝露溫度。為了防止內部產生凝露，需要保持內部特定的空氣濕度和判定環境溫度。例如，當環境溫度為20 ℃、濕度為80%RH時，凝露溫度約為16 ℃，此時不會產生凝露，控制器不啟動；當環境溫度為5 ℃、濕度為90%RH時，凝露溫度約為6 ℃，此時存在凝露現象，控制器啟動。

當達到凝露溫度時，控制器會自動啟控，并接通負載電源加熱；當環境溫度高于設定的高溫值時，控制器自動復位并斷開負載電源。

圖3 環境溫度、凝露溫度與相對濕度曲線

上述2種方式常用于端子箱、匯控柜和國產品牌開關機構箱，前者靈敏度高，后者可靠性強。這2種方式可根據實際情況科學、合理地自動調節，不需要人工干預，比長期加熱除濕驅潮方式有更加明顯的節能效果。但無論采用哪種方式，都無法回避一個問題，即溫濕度傳感器和控制器始終處于溫度、濕度過高的工作環境下，元件故障率較高。

1.3 溫度輔助控制方式

近年來，投運的ABB品牌開關機構和采用ABB操作機構的廠商簡化回路和元件時已不選擇消凝露傳感器、集成溫度控制器和傳感器，多數選擇了濕度輔助控制加熱系統。該系統的工作原理如圖4所示。

該電路采用2個加熱板負載，E1負載長期投入，E2負載根據整定溫度（可設定為5 ℃或10 ℃）投入。當溫度高于設定值時，BT不動作，加熱板負載，E2不工作；當溫度低于設定值時，BT動作，E2工作，直至溫度升高到設定溫度后退出。該控制方案使1塊加熱板負載長投，可基本保持箱內溫度。只有在環境溫度過低時，E1的加熱功率無法滿足要求，才啟動溫控負載E2輔助加熱，同時，F2接入報警信號回路，從而使系統的可靠性大幅提高。該設計思路簡單、功能完善，運行性能穩定。

1.4 無溫濕度控制方式

2014年投運的西門子品牌開關機構箱的加熱驅濕控制方式進一步簡化，取消了溫濕度控制，采用加熱負載R1～R6全部長期投運的方式，即不考慮環境溫、濕度的情況，一直投入加熱負載，使柜內的溫度最終穩定為凝露溫度。該方式具有安裝簡便、維護簡單和故障率極低的特點。該系統的工作原理如圖5所示。

圖4 濕度輔助控制加熱回路原理 圖5 無溫濕度控制加熱回路原理

以上2種方式的工作原理相差無幾，均是化被動防凝露為主動防凝露的方式，效果明顯，系統的工作壽命較長、可靠性較高。但也存在兩方面的不足：①加熱器長時間運行的能耗過大；②高溫季節機構箱內溫度過高，在一定程度上會破壞被保護二次元件的絕緣。

2 運行維護中存在的問題和改進措施

長期以來，雖然變電站箱柜內加熱驅濕裝置起到了明顯的作用，但因其控制回路的結構簡單，運維人員未能予以足夠的重視，進而產生了額外的檢修量。特別是像夢澤變、彭灣變的開關型號眾多，加之技術交底不到位，當值班人員在檢查設備時，沒有完全掌握各種類型加熱驅濕裝置的結構、原理和投運方式，易發生裝置巡檢誤報或漏報，進而給設備可靠運行埋下隱患。此外，采用溫濕度控制方式的箱柜在主網設備中所占的比例極大（80%以上），該裝置的溫濕、度傳感器和控制器（繼電器）從出廠至今從未進行啟動定值試驗校核，也沒有相應的規程對此作說明，僅靠運行人員的巡視判斷。這無疑增加了運維的工作量和設備安全運行的風險。

為了降低加熱驅濕裝置的缺陷率，提高其投運合格率，保證設備可靠運行，我們應從技術管理和技術改造兩方面采取措施：①技術管理。應按變電站和站內箱柜使用的加熱驅濕裝置的投運方式分類（可能不止4種）編制不同類型的技術文檔，并制成表格，從而方便備件的儲備、查閱和現場巡視。②技術改造。應側重分析溫濕度控制器損壞的原因，比如可在主回路串入溫度傳感器常開觸點，避免在加熱器未投運的情況下控制器帶電的狀況，從而延長使用壽命。此外，還應尋求技術指導，探索溫、濕度控制器的簡單校核方式，并作出檢驗和評估。

3 結束語

4種控制方案的投運方式不同，各有優、缺點，均不存在設計不合理的問題。簡而言之，前2種的靈敏度高、節能效果好，適用于有人值守的變電站和氣候偏干燥的地區，并可通過加強巡視檢查提高其運行可靠性；后2種的可靠性高、維護簡便，適用于無人值守的變電站和氣候偏濕潤的地區，從而減少巡視人力和成本投入。總之，只有從設計原理、安裝結構和運維等方面綜合分析、探討解決問題的辦法，才能有效提高加熱驅濕裝置的投入合格率，排除可能因此而造成的事故隱患。

參考文獻

[1]周豐群，張義民，何超.電氣設備用溫度凝露控制器的制[J].電力自動化設備，2002，22（03）：61-62.

[2]劉廣清.對SM6系列開關柜凝露問題的分析[J].自動化博覽2006，24（06）：74-75.

[3]岳新峰.12 kV中置柜加熱除濕方式探討[J].高壓電器，2003，8（03）：57-58.

[4]胡春海，張越，齊廣學.高壓電器設備在線溫度監測技的研究[J].自動化與儀表，2006，16（01）：48-50.

[5]王化祥.傳感器原理及應用[M].天津：天津大學出版社，1999.

[6]何超，閆永軍，李曙光.高壓電器用KWN-B1型溫度凝控制器[J].傳感器世界，2000，6（08）：27-31.

〔編輯：張思楠〕

Substation Cabinet Heating Device Control Flooding Wet Analysis

Zhu Daomin

Abstract： Summary cabinet heating substation control flooding wet means different principles and advantages and disadvantages， combined substation maintenance centers station put into operation by means of various types of cases to analyze. Victoria advice of daily operation through the adoption of means to provide technical management， eliminating blind spots and errors， improve the passing rate of the apparatus into operation， thereby further reducing the maintenance workload and maintenance cost of inputs.

Key words： substation； wet heating drive means； sensors； temperature and humidity controller

1.4 無溫濕度控制方式

2014年投運的西門子品牌開關機構箱的加熱驅濕控制方式進一步簡化，取消了溫濕度控制，采用加熱負載R1～R6全部長期投運的方式，即不考慮環境溫、濕度的情況，一直投入加熱負載，使柜內的溫度最終穩定為凝露溫度。該方式具有安裝簡便、維護簡單和故障率極低的特點。該系統的工作原理如圖5所示。

圖4 濕度輔助控制加熱回路原理 圖5 無溫濕度控制加熱回路原理

以上2種方式的工作原理相差無幾，均是化被動防凝露為主動防凝露的方式，效果明顯，系統的工作壽命較長、可靠性較高。但也存在兩方面的不足：①加熱器長時間運行的能耗過大；②高溫季節機構箱內溫度過高，在一定程度上會破壞被保護二次元件的絕緣。

2 運行維護中存在的問題和改進措施

長期以來，雖然變電站箱柜內加熱驅濕裝置起到了明顯的作用，但因其控制回路的結構簡單，運維人員未能予以足夠的重視，進而產生了額外的檢修量。特別是像夢澤變、彭灣變的開關型號眾多，加之技術交底不到位，當值班人員在檢查設備時，沒有完全掌握各種類型加熱驅濕裝置的結構、原理和投運方式，易發生裝置巡檢誤報或漏報，進而給設備可靠運行埋下隱患。此外，采用溫濕度控制方式的箱柜在主網設備中所占的比例極大（80%以上），該裝置的溫濕、度傳感器和控制器（繼電器）從出廠至今從未進行啟動定值試驗校核，也沒有相應的規程對此作說明，僅靠運行人員的巡視判斷。這無疑增加了運維的工作量和設備安全運行的風險。

為了降低加熱驅濕裝置的缺陷率，提高其投運合格率，保證設備可靠運行，我們應從技術管理和技術改造兩方面采取措施：①技術管理。應按變電站和站內箱柜使用的加熱驅濕裝置的投運方式分類（可能不止4種）編制不同類型的技術文檔，并制成表格，從而方便備件的儲備、查閱和現場巡視。②技術改造。應側重分析溫濕度控制器損壞的原因，比如可在主回路串入溫度傳感器常開觸點，避免在加熱器未投運的情況下控制器帶電的狀況，從而延長使用壽命。此外，還應尋求技術指導，探索溫、濕度控制器的簡單校核方式，并作出檢驗和評估。

3 結束語

4種控制方案的投運方式不同，各有優、缺點，均不存在設計不合理的問題。簡而言之，前2種的靈敏度高、節能效果好，適用于有人值守的變電站和氣候偏干燥的地區，并可通過加強巡視檢查提高其運行可靠性；后2種的可靠性高、維護簡便，適用于無人值守的變電站和氣候偏濕潤的地區，從而減少巡視人力和成本投入。總之，只有從設計原理、安裝結構和運維等方面綜合分析、探討解決問題的辦法，才能有效提高加熱驅濕裝置的投入合格率，排除可能因此而造成的事故隱患。

參考文獻

[1]周豐群，張義民，何超.電氣設備用溫度凝露控制器的制[J].電力自動化設備，2002，22（03）：61-62.

[2]劉廣清.對SM6系列開關柜凝露問題的分析[J].自動化博覽2006，24（06）：74-75.

[3]岳新峰.12 kV中置柜加熱除濕方式探討[J].高壓電器，2003，8（03）：57-58.

[4]胡春海，張越，齊廣學.高壓電器設備在線溫度監測技的研究[J].自動化與儀表，2006，16（01）：48-50.

[5]王化祥.傳感器原理及應用[M].天津：天津大學出版社，1999.

[6]何超，閆永軍，李曙光.高壓電器用KWN-B1型溫度凝控制器[J].傳感器世界，2000，6（08）：27-31.

〔編輯：張思楠〕

Substation Cabinet Heating Device Control Flooding Wet Analysis

Zhu Daomin

Abstract： Summary cabinet heating substation control flooding wet means different principles and advantages and disadvantages， combined substation maintenance centers station put into operation by means of various types of cases to analyze. Victoria advice of daily operation through the adoption of means to provide technical management， eliminating blind spots and errors， improve the passing rate of the apparatus into operation， thereby further reducing the maintenance workload and maintenance cost of inputs.

Key words： substation； wet heating drive means； sensors； temperature and humidity controller

1.4 無溫濕度控制方式

2014年投運的西門子品牌開關機構箱的加熱驅濕控制方式進一步簡化，取消了溫濕度控制，采用加熱負載R1～R6全部長期投運的方式，即不考慮環境溫、濕度的情況，一直投入加熱負載，使柜內的溫度最終穩定為凝露溫度。該方式具有安裝簡便、維護簡單和故障率極低的特點。該系統的工作原理如圖5所示。

圖4 濕度輔助控制加熱回路原理 圖5 無溫濕度控制加熱回路原理

以上2種方式的工作原理相差無幾，均是化被動防凝露為主動防凝露的方式，效果明顯，系統的工作壽命較長、可靠性較高。但也存在兩方面的不足：①加熱器長時間運行的能耗過大；②高溫季節機構箱內溫度過高，在一定程度上會破壞被保護二次元件的絕緣。

2 運行維護中存在的問題和改進措施

長期以來，雖然變電站箱柜內加熱驅濕裝置起到了明顯的作用，但因其控制回路的結構簡單，運維人員未能予以足夠的重視，進而產生了額外的檢修量。特別是像夢澤變、彭灣變的開關型號眾多，加之技術交底不到位，當值班人員在檢查設備時，沒有完全掌握各種類型加熱驅濕裝置的結構、原理和投運方式，易發生裝置巡檢誤報或漏報，進而給設備可靠運行埋下隱患。此外，采用溫濕度控制方式的箱柜在主網設備中所占的比例極大（80%以上），該裝置的溫濕、度傳感器和控制器（繼電器）從出廠至今從未進行啟動定值試驗校核，也沒有相應的規程對此作說明，僅靠運行人員的巡視判斷。這無疑增加了運維的工作量和設備安全運行的風險。

為了降低加熱驅濕裝置的缺陷率，提高其投運合格率，保證設備可靠運行，我們應從技術管理和技術改造兩方面采取措施：①技術管理。應按變電站和站內箱柜使用的加熱驅濕裝置的投運方式分類（可能不止4種）編制不同類型的技術文檔，并制成表格，從而方便備件的儲備、查閱和現場巡視。②技術改造。應側重分析溫濕度控制器損壞的原因，比如可在主回路串入溫度傳感器常開觸點，避免在加熱器未投運的情況下控制器帶電的狀況，從而延長使用壽命。此外，還應尋求技術指導，探索溫、濕度控制器的簡單校核方式，并作出檢驗和評估。

3 結束語

4種控制方案的投運方式不同，各有優、缺點，均不存在設計不合理的問題。簡而言之，前2種的靈敏度高、節能效果好，適用于有人值守的變電站和氣候偏干燥的地區，并可通過加強巡視檢查提高其運行可靠性；后2種的可靠性高、維護簡便，適用于無人值守的變電站和氣候偏濕潤的地區，從而減少巡視人力和成本投入。總之，只有從設計原理、安裝結構和運維等方面綜合分析、探討解決問題的辦法，才能有效提高加熱驅濕裝置的投入合格率，排除可能因此而造成的事故隱患。

參考文獻

[1]周豐群，張義民，何超.電氣設備用溫度凝露控制器的制[J].電力自動化設備，2002，22（03）：61-62.

[2]劉廣清.對SM6系列開關柜凝露問題的分析[J].自動化博覽2006，24（06）：74-75.

[3]岳新峰.12 kV中置柜加熱除濕方式探討[J].高壓電器，2003，8（03）：57-58.

[4]胡春海，張越，齊廣學.高壓電器設備在線溫度監測技的研究[J].自動化與儀表，2006，16（01）：48-50.

[5]王化祥.傳感器原理及應用[M].天津：天津大學出版社，1999.

[6]何超，閆永軍，李曙光.高壓電器用KWN-B1型溫度凝控制器[J].傳感器世界，2000，6（08）：27-31.

〔編輯：張思楠〕

Substation Cabinet Heating Device Control Flooding Wet Analysis

Zhu Daomin

Abstract： Summary cabinet heating substation control flooding wet means different principles and advantages and disadvantages， combined substation maintenance centers station put into operation by means of various types of cases to analyze. Victoria advice of daily operation through the adoption of means to provide technical management， eliminating blind spots and errors， improve the passing rate of the apparatus into operation， thereby further reducing the maintenance workload and maintenance cost of inputs.

Key words： substation； wet heating drive means； sensors； temperature and humidity controller