变电所10kV开关柜自动除湿装置研究与应用

84 电 力 讯 息 2015 年 2 月 上变电所 10kV 开关柜自动除湿装置研究与应用吕 旭 军， 盛 跃 峰，王 毅 超 ， 郑 彧 （ 国 网 浙 江 德 清 县 供 电公司， 浙 江 德 清 313200）【 摘 要 】 本 文 结 合 国 网 浙 江 德 清 县 供 电 公 司 进 行 分 析 ， 首 先 通 过 阐 述 德 清 供 电 公 司 的 概 况 ，分 析 10kV 变 电 所 开 关 柜 在 高 湿 度 情 况 下 的 影 响 ，再 探 讨 公 司 内 开 关 柜 自 动 除 湿 装 置 的 现 状 ， 进 而 分 析 无 源 、 无 线 传 感 技 术 在 自 动 除 湿 装 置 中 应 用 推 广 。【 关键词 】 开 关 柜 ； 无 缘 无 线 传 感 器 ； 湿 度 传 感 器 ； 自 动 除 湿 装 置【 中 图 分 类 号 】 TM591 【 文 献 标 识 码 】 A 【 文章编号 】 1006- 4222（ 2015） 03- 0084- 02引言随 着 时 代 的 变 化 袁 电 的 需 求 似 乎 占 据 了 人 们 生 活 的 每 一处 袁 离 开 了 电 袁 各 处 都 不 能 正 常 的 运 转 遥 电 网 的 负 荷 也 急 剧 上升 袁 变 电 站 的 重 要 性 越 来 越 突 出 袁 为 了 实 现 变 电 所 更 安 全 的 输电 送 电 袁 运 用 高 科 技 的 设 备 装 置 进 行 自 动 化 监 控 和 处 理 已 经迫 不 及 待 遥 通 过 结 合 最 新 的 无 源 尧 无 线 传 感 器 技 术 在 实 际 中 的运 用 可 进 一 步 改 善 开 关 柜 的 除 湿 状 况 遥1 德 清 县 供 电 公 司 10kV 开 关 柜 高 湿 度 下 的影 响国 网 浙 江 德 清 县 供 电 公 司 是 一 家 大 型 能 源 供 应 企 业 袁 主要 负 责 发 电 尧 配 电 以 及 送 电 的 正 常 运 行 袁 公 司 有 1 个 水 电 厂 袁 3座 220kV 变 电 所 袁 14 座 110kV 变 电 所 袁 4座 35kV 变 电 所 袁 总容 量 为 2098MVA 袁 2659km 的 10kV 线 路 遥 变 电 所 的 开 关 柜 内若 出 现 严 重 的 潮 湿 状 况 就 会 引 发 多 种 安 全 事 故 遥 开 关 柜 内 主要 有 断 路 器 尧 隔 离 开 关 尧 负 荷 开 关 尧 操 作 机 构 尧 互 感 器 以 及 各 种保 护 装 置 等 设 备 1遥 在 实 际 运 行 过 程 中 袁 会 因 高 压 电 解 产 生 弱酸 性 腐 蚀 气 体 尧 臭 氧 或 者 结 晶 水 遥 这 些 物 质 都 会 对 开 关 柜 的 安全 运 行 造 成 危 害 遥 图 1 主 要 分 析 了 开 关 柜 在 工 作 中 可 能 产 生的 主 要 危 害 性 物 质 遥图 1 开 关 柜 运 行 时 的 不 安 全 因 素 图1.1 开 关 柜 的 绝 缘 性 下 降如 果 开 关 柜 的 绝 缘 性 降 低 袁 就 会 产 生 短 路 尧 触 电 尧 设 备 起火 甚 至 爆 炸 等 安 全 事 故 2遥 一 般 是 由 于 温 度 过 高 或 湿 气 过 大 产生 的 有 害 物 质 没 能 有 效 的 排 出 开 关 柜 袁 进 而 对 柜 内 绝 缘 材 料长 期 侵 蚀 遥 开 关 柜 内 的 高 压 环 境 可 以 造 成 分 子 的 电 解 袁 通 过 图一 可 以 清 楚 的 看 到 臭 氧 以 及 腐 蚀 性 气 体 的 形 成 过 程 袁 它 们 主要 附 着 在 开 关 柜 的 内 部 设 备 和 电 缆 上 袁 长 期 的 侵 蚀 可 破 坏 绝缘 材 料 的 分 子 结 构 袁 造 成 短 路 等 故 障 遥1.2 柜 内 表 面 产 生 凝 露开 关 柜 内 常 采 用 的 除 湿 器 一 般 是 电 加 热 器 袁 电 加 热 器 容易 造 成 水 分 子 附 着 在 绝 缘 柜 内 袁 如 果 温 度 过 低 同 时 柜 内 的 通风 排 气 不 好 袁 就 会 产 生 凝 露 附 着 在 柜 内 部 件 的 表 面 遥 由 于 电 压变 化 的 影 响 袁 常 常 造 成 开 关 柜 内 的 温 差 大 幅 度 变 化 袁 因 此 严 重的 凝 露 现 象 会 造 成 金 属 表 面 形 成 水 膜 3遥 这 些 现 象 都 大 大 降 低了 开 关 柜 的 绝 缘 性 袁 降 低 了 开 关 柜 的 使 用 寿 命 遥2 德 清 县 供 电 公 司 开 关 柜 的 自 动 除 湿 装 置 现 状变 电 站 是 将 发 电 厂 发 出 来 的 电 能 通 过 改 变 电 压 将 其 发 送到 不 同 地 方 的 场 所 袁 因 此 变 电 站 主 要 的 设 备 是 开 关 柜 和 变 压器 遥 开 关 柜 一 般 都 是 金 属 封 闭 结 构 袁 为 了 保 证 送 电 过 程 的 安全 袁 高 压 柜 门 一 般 很 少 打 开 遥 因 此 袁 在 高 温 高 湿 度 的 天 气 下 袁 加上 柜 内 电 压 电 流 造 成 的 高 温 袁 容 易 造 成 柜 内 绝 缘 度 下 降 袁 导 致内 部 放 电 甚 至 爆 炸 等 事 故 遥2.1 自 动 除 湿 装 置目 前 存 在 于 德 清 供 电 公 司 的 除 湿 装 置 有 柜 内 除 湿 设 备 和柜 外 除 湿 设 备 两 种 院 变 电 所 内 机 器 设 备 多 采 用 绝 缘 材 料 制 成 袁开 关 柜 外 部 利 用 大 功 率 空 调 抽 湿 机 对 整 个 开 关 室 进 行 抽 湿 曰开 关 柜 内 安 装 有 电 加 热 器 袁 使 柜 内 潮 气 能 够 水 尧 气 分 离 遥2.2 自 动 除 湿 装 置 的 维 修德 清 供 电 公 司 的 日常管 理 及 故 障 维 修 均 以 人 工 操 作 为主 袁 这 样 的 操 作 方 式 太 过 被 动 性 袁 不 能 做 到 设 备 的 实 时 防 护 袁同 时 还 有 可 能 带 来 较 大 的 人 员 伤 亡 遥 而 目 前 的 自 动 除 湿 装 置属 于 传 统 的 除 湿 设 计 袁 在 内 部 完 全 封 闭 的 情 况 下 袁 水 分 子 依 旧附 着 在 开 关 柜 内 袁 容 易 造 成 内 部 构 造 和 器 件 的 受 潮 袁 降 低 电 器设 备 的 寿 命 袁 不 能 从 根 本 上 解 决 问 题 遥 如 果 自 动 除 湿 装 置 在 柜内 结 合 湿 度 传 感 器 尧 除 湿 器 尧 报 警 装 置 尧 自 动 控 制 模 块 和 工 作电 源 共 同 完 成 柜 内 湿 度 的 实 时 监 测 和 自 动 处 理 袁 将 能 有 效 的改 善 目 前 存 在 的 各 项 除 湿 弊 端 4遥 除 湿 器 一 般 可 选 电 加 热 器 尧强 制 风 循 环 型 除 湿 器 或 半 导 体 冷 凝 除 湿 器 遥 这 种 装 置 结 构 紧凑 袁 安 装 简 单 袁 自 动 化 程 度 高 袁 能 够 及 时 对 开 关 柜 的 湿 度 值 进行 监 控 并 做 好 实 时 防 护 遥3 无 源 、 无 线 传 感 技 术 在 自 动 除 湿 装 置 中 应用 推 广3.1 无 源 、 无 线 传 感 技 术 对 开 关 柜 温 度 控 制 的 应 用自 2012 年 1 月 国 网 浙 江 德 清 县 供 电 公 司 采 用 先 进 的 无源 尧 无 线 温 度 传 感 器 对 开 关 柜 实 施 了 柜 内 温 度 的 在 线 监 测 系统 遥 该 项 目 选 择 110kV 上 旺 变 电 所 8 条 10kV 线 路 开 关 柜 27个 电 气 连 接 点 温 度 传 感 器 进 行 试 点 安 装 和 调 试 袁 实 现 了 温 度数 据 的 实 时 采 集 尧 在 线 监 测 尧 自 动 报 警 等 一 系 列 联 动 功 能 遥该 系 统 主 要 利 用 声 表 温 度 传 感 器 技 术 进 行 实 时 监 控 院 数2015 年 2 月 上据 采 集 装 置 通 过 射 频 信 号 进 行 天 线 接 收 袁 传 感 器 收 到 天 线 发送 过 来 的 信 号 后 经 叉 指 换 能 器 渊 IDT 冤 转 换 为 声 表 面 波 遥 声 表 面波 经 压 电 效 应 又 转 换 为 电 信 号 袁 此 电 信 号 就 是 携 带 温 度 信 息的 信 号 袁 又 通 过 传 感 器 天 线 端 辐 射 传 回 袁 即 可 在 数 据 采 集 装 置中 得 到 温 度 值 遥 因 此 袁 这 种 声 表 面 波 传 感 器 的 设 计 具 有 自 动 识别 功 能 遥德 清 县 供 电 公 司 在 使 用 这 项 技 术 时 结 合 采 用 了 声 表 面 波测 温 芯 片 设 计 尧 数 据 采 集 装 置 软 硬 件 设 计 尧 后 端 智 能 装 置 系 统设 计 和 声 表 面 波 温 度 传 感 器 封 闭 结 构 设 计 袁 共 同 完 成 了 数 据的 及 时 传 输 尧 阅 读 尧 后 台 监 控 以 及 自 动 处 理 的 功 能 遥该 项 目 的 成 功 投 产 大 大 降 低 了 人 工 成 本 和 管 理 成 本 袁 弥补 了 人 工 操 作 的 落 后 和 不 足 袁 改 善 了 开 关 柜 的 工 作 效 率 遥 自2012 年 9 月 2013 年 11 月 间 实 际 节 省 的 人 工 成 本 大 约 2.1万 元 袁 同 时 节 省 的 管 理 成 本 大 约 25.2 万 元 袁 在 这 其 中 还 没 有算 上 事 故 处 理 成 本 遥3.2 无 源 、 无 线 传 感 技 术 在 自 动 除 湿 装 置 中 的 应 用国 网 浙 江 德 清 县 供 电 公 司 已 经 通 过 采 用 最 新 的 技 术 专 利获 得 了 突 破 性 的 成 果 袁 从 该 系 统 的 安 全 投 放 运 用 可 以 结 合 相似 的 技 术 原 理 解 决 开 关 柜 的 除 潮 问 题 遥 自 动 除 湿 装 置 也 可 借鉴 案 例 采 用 最 先 进 的 声 波 传 感 技 术 尧 无 源 无 线 传 感 技 术 尧 无 线通 讯 技 术 和 数 字 信 号 处 理 技 术 同 时 进 行 自 动 化 处 理 袁 完 成 开关 柜 内 湿 度 的 实 时 监 控 和 处 理 遥3.2.1 借 鉴 采 用 无 源 无 线 的 工 作 方 式无 源 无 线 传 感 器 主 要 是 通 过 无 线 的 通 信 方 式 使 传 感 器 与数 据 采 集 端 联 通 起 来 袁 无 需 电 池 无 需 电 线 袁 更 好 的 做 到 了 电 气分 离 遥 一 般 传 感 器 设 计 较 小 袁 安 装 简 单 袁 寿 命 较 长 遥 因 此 可 以 解决 高 温 高 湿 度 环 境 下 危 害 性 物 质 对 机 器 设 备 以 及 电 缆 造 成 的绝 缘 性 降 低 的 问 题 遥 借 鉴 国 网 浙 江 德 清 县 供 电 公 司 在 开 关 柜内 设 置 无 源 无 线 温 度 传 感 器 的 成 功 设 计 袁 可 以 在 开 关 柜 工 作室 尧 开 关 柜 内 尧 电 缆 沟 内 多 处 设 置 无 源 无 线 湿 度 传 感 器 袁 打 造更 绝 缘 更 安 全 的 工 作 环 境 5遥3.2.2 无 线 数 据 的 采 集 和 传 输 功 能国 网 浙 江 德 清 县 供 电 公 司 采 用 射 频 信 号 进 行 无 线 数 据 的传 输 袁 打 造 无 线 的 数 据 采 集 装 置 遥 这 项 技 术 也 可 用 在 对 湿 度 数据 的 传 输 上 袁 使 数 据 进 行 自 动 化 传 输 袁 从 而 达 到 湿 度 值 的 实 时监 控 遥3.2.3 数 值 的 智 能 识 别 和 自 动 控 制通 过 无 线 温 度 传 感 器 尧 无 线 湿 度 传 感 器 将 实 时 监 测 的 数据 传 输 到 计 算 机 系 统 中 袁 然 后 对 这 些 数 据 信 息 进 行 智 能 识 别 遥通 过 计 算 机 主 机 系 统 将 各 处 湿 度 值 识 别 后 进 行 固 定 的 运 算 处理 袁 可 分 析 出 柜 内 外 的 相 对 湿 度 差 尧 柜 内 设 备 间 的 湿 度 差 尧 柜内 与 电 缆 沟 的 湿 度 差 等 6遥 如 果 出 现 过 潮 的 情 况 袁 则 会 出 发 报警 装 置 袁 同 时 启 动 除 湿 器 装 置 进 行 除 湿 措 施 遥3.2.4 除 湿 器 的 连 接除 湿 装 置 一 般 与 计 算 机 主 机 的 控 制 系 统 相 连 袁 如 果 出 现湿 度 达 到 危 险 值 时 袁 计 算 机 控 制 系 统 将 会 发 出 信 号 和 指 示 袁 除湿 器 接 收 到 指 示 后 将 自 动 进 行 柜 内 除 湿 设 置 遥3.2.5 报 警 装 置报 警 装 置 一 般 采 用 光 和 声 的 信 号 同 时 进 行 预 警 袁 常 采 用LED 灯 和 蜂 鸣 器 进 行 警 报 遥 实 时 监 控 时 袁 一 旦 设 备 出 现 湿 度 异常 则 会 发 出 警 报 提 示 工 作 人 员 遥 同 时 可 结 合 数 据 的 准 确 传 输定 位 到 精 确 的 故 障 点 袁 这 样 就 提 高 了 维 修 过 程 的 效 率 遥电 力 讯 息 85开 关 柜 自 动 除 湿 装 置 可 以 有 效 的 减 少 人 员 定 期 排 查 的 次数 袁 降 低 人 工 操 作 率 尧 减 少 操 作 流 程 的 运 用 袁 这 无 疑 也 会 大 大的 降 低 人 工 成 本 尧 管 理 成 本 和 事 故 处 理 成 本 袁 提 高 开 关 柜 的 整体 工 作 效 益 遥4 结 束 语综 上 所 述 袁 高 科 技 传 感 技 术 的 运 用 为 变 电 所 开 关 柜 解 决了 很 多 工 作 中 的 问 题 袁 关 于 开 关 柜 的 温 度 实 时 监 控 已 经 在 我国 有 了 较 好 的 先 例 遥 借 鉴 实 例 的 运 行 成 果 袁 可 以 对 开 关 柜 内 的湿 度 实 时 监 控 和 自 动 除 湿 也 加 以 推 广 和 应 用 袁 用 智 能 的 手 段做 到 电 网 的 监 控 和 管 理 袁 提 高 电 网 的 运 行 效 率 袁 增 加 开 关 柜 的使 用 寿 命 袁 减 少 工 作 过 程 中 的 人 员 伤 亡 遥参 考 文 献1黄 强 袁 陈 贵 亮 袁 张 维 静 袁 聂 小 涛 .变 电 站 高 压 开 关 柜 室 防 潮 除 湿 方 法及 治 理 措 施 J.安 徽 电 力 袁 2012 袁 03 院 3739.2陈 瑶 袁 陈 廉 曹 袁 束 剑 文 袁 陈 海 安 .浅 谈 开 关 设 备 的 防 凝 露 措 施