變電設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.國網湖南省電力公司檢修公司，湖南長沙410000；2.國網湖南省電力公司柘溪水力發電廠，湖南安化413500）

變電設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.國網湖南省電力公司檢修公司，湖南長沙410000；2.國網湖南省電力公司柘溪水力發電廠，湖南安化413500）

本文通過研究湖南地區常年溫濕度分布區域最大概率圖，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；通過變電站部分設備試驗取證，得出一種滿足現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

湖南地區為亞熱帶季風濕潤氣候，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，但持續較長，陰濕多雨。由于變電站變電設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，要求在特定的環境條件下才能持續正常運行，溫度過大，不僅會對電力設備的安全運行構成威脅，有時還會發生火災或爬電等事故；溫度過低，容易造成繼電器等動作性能變差，引起設備拒動等風險。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可靠運行。

2 凝露分析

2.1 凝露原理

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

2.2 溫度、濕度和凝露點的關系

湖南地區由于屬于亞熱帶季風濕潤氣候，因此濕度大時普遍在80%以上，即溫濕度控制器作用范圍，應當在80～100%區間。根據湖南氣候特征分析，可知濕度最大月份應當在春季下旬，夏季及秋季上旬，而凝露現象又極易發生在夏季、秋季早上及傍晚，此區間溫度分布大概為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境空氣溫度，也就是說，環境溫度愈接近凝露點溫度，凝露就越容易發生。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，湖南地區凝露條件概率比較大區間為溫度15～30℃、濕度80～90%。

而為避免凝露的發生，從凝露發生機理我們可以得出結論：

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

3 現場試驗

3.1 試驗方案制定

（1）根據氣象局數據以及站內監測數據可知，12月、1月、2月為低溫潮濕季節。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）以站內常見型號E5CSZ溫濕度控制器為對象：使用環境溫度：-25～+70℃使用環境相對濕度不大于95%RH，溫度控制精度±1℃，濕度控制精度±3%RH。

（3）根據8月份溫度監測，晝夜溫差不超過6℃，根據溫度、濕度關系以及設備運行濕度限制情況，可設定濕度啟動為95%，90%兩個等級，停止濕度則分別對應為85%，80%。

（4）根據氣象局對永州地區60年溫度監測，5℃為平均溫度，可在此溫度基礎上進行上下浮動設定，以1℃為基數，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。溫度試驗組數為 1、2、3、4、5、6、7、8℃，停止區間統一整定為5℃，保證能可靠除濕驅潮控溫，則對應停止溫度為6、7、8、9、10、11、12、13℃。

（5）考慮到主設備的重要性，本次試驗選定在試驗電源檢修箱內進行，防止自動啟停不及時造成主設備故障。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量，偶發因素的故障，根據機械原理，可設定溫濕度控制器故障率與動作頻次成正比，同時引入機構箱、端子箱、控制柜內潮濕度的評判因素：不健康度因子K（0：健康，1：最不健康），數字越大，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，表示在該設定下溫濕度控制器越容易發生故障。反之則越不容易發生故障。

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

①對于濕度控制試驗組，以#1-#5為一組，設定為90%濕度啟動，80%停止；#6-#10為一組，設定為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，同時結構及運行環境幾乎一致，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號檢修電源箱內依次分別設置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，對試驗結果分析沒有影響。

3.2 試驗數據記錄（見表1～10）

3.3 數據分析

（1）由5、8、11月份濕度啟動數據分析可知：

表1 90%濕度下5月份濕度啟動試驗組數據記錄

表2 95%濕度下5月份濕度啟動試驗組數據記錄

表3 90%濕度下8月份濕度啟動試驗組數據記錄

表4 95%濕度下8月份濕度啟動試驗組數據記錄

表5 90%濕度下11月份濕度啟動試驗組數據記錄

表6 95%濕度下11月份濕度啟動試驗組數據記錄

表7 不同溫度啟動值下12月份試驗組數據記錄

①在設定為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月份試驗組數據記錄

表9 不同溫度啟動值下2月份試驗組數據記錄

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月份溫濕度啟動數據分析可得出表10結論。對于溫濕度控制啟停情況下，其最優設置應當是：溫度啟動值5℃，停止值10℃；濕度啟動值90%，停止值80%。

4 結論

本文通過對不同站溫濕度氣候特征，可相應微調啟停定值。本試驗項目只針對湘南地區。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，除了在技術面上進行調整，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高濕度氣候進行調整，才能最大程度提高溫濕度控制器的運行壽命，保證設備的可靠性。對于后期，由于端子箱、機構箱及控制柜內溫濕度控制對設備運行有很大影響，而全站設計數量龐大，容易在維護上造成疏忽，因此，可在此基礎上，開發建立站內端子箱、機構箱及控制柜內溫濕度在線監測，實時啟停加熱驅潮裝置，對啟停情況進行在線監測，將設備維護智能化。

[1]500kV紫霞變電站現場運行規程[M].

[2]王曉銀.智能遠程溫濕度監測系統的設計[J].西安航空技術高等專科學校學報，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，從事變電站設備運行維護研究。