吴坚 冯金敏 黄镇
(国网浙江省电力公司台州供电公司 台州 浙江 317000)
摘 要:智能变电站的设计标准要求智能柜就地布置与环境较为恶劣的场地上，造成智能柜内部温度频繁超标。传统的温度调节系统制冷效果并不高效，导致智能柜内二次设备长期运行于高温环境下，缺陷频发。研制了一种基于半导体制冷系统的智能柜温度自动调节装置，有效的改善了高温环境下的制冷效果，为二次设备提供了良好的运行环境。
关键词:智能变电站；半导体制冷系统；太阳能电池组；温度自动调节装置
随着继电保护技术的发展，浙江地区未来投运的变电站都将以智能变电站为主。随着台州地区智能变电站大量投运，站内频繁出现一些智能变电站特有的故障，对保护及监控造成影响。
根据标准要求，智能终端及合并单元需室外就地布置。造成的影响是这些设备受室外的温度影响很大，各种电子元器件的老化加速，仅2012到1013年一年间，台州公司某座220kV智能变电站由于温度影响导致智能柜告警的缺陷高达十余次，造成相应设备停役检修十余次，对该地区的供电可靠性造成一定的影响。
1 半导体热交换系统设计
现有的智能柜温度调节技术主要以风扇及发热片为主。其风扇与发热片面积较小，只能对智能柜内的空气循环进行控制，与外界的热交换效果较差。
而以压缩机为核心的空调系统其内外机体积又过于庞大，不利于集成入智能柜。
半导体制冷是以温差电现象为基础制冷方法，利用帕尔贴效应原理达到制冷目的[1]。帕尔贴效应是指：当电流流经两个不同导体形成的接点时，接点处会产生放热和吸热现象，放热或吸热大小由电流的大小来决定。帕尔贴效应是可逆现象，当电流反向时，原来在接头处吸热的变为放热，原来放热的变为吸热。
珀耳帖系数与两种连接材料的性质及接头处的温度有关，半导体的珀耳帖系数也比金属大得多。利用半导体的珀耳帖效应制造热交换机，具有较好的制冷效应。半导体制冷片实物图，如图1所示；其在智能柜中所布置位置如图2所示。
图2 半导体制冷片布置图
2供电系统
在变电站场地上就地布置的智能柜在夏季太阳猛烈时，需要温度控制装置投入运行。此时的太阳光恰好是一种可以直接利用的清洁能源。采用太阳能电池组件为半导体制冷片提供电能。以太阳能电池组建作为主供电系统，变电站直流电源作为辅助供电系统。
当前，衡量各种太阳能电池组件电性能的主要指标是在标准测试条件下的额定输出功率。由于光照变化，太阳能电池组件的输出功率也在不断变化，对用户来说，更关心的是在户外条件下太阳能电池组件每瓦在一段时间内的比额定功率发电量，包括这段时间内所有户外光照情况下的发电量总和，它能较好反映太阳能电池组件在应用中的实际发电能力，而对于南方地区，非晶硅太阳能板的比额定功率发电量要大于其他太阳能板[2]。
太阳能供电系统分为太阳能板、蓄电池组以及太阳能控制系统三部分组成。
太阳能板采用非晶硅薄膜电池具有生产成本低、能量回收时间短、适于大批量生产、弱光响应好以及易实现与建筑相结合、适用范围广等优点。
蓄电池组用于储存电能，在天气状况良好的情况下，接收太阳能板提供的电能，并对热交换系统进行供电。在太阳能不足的阴雨天气，蓄电池组通过储存的电能进行供电，并接收变电站直流电源的充电。
太阳能控制系统用于控制太阳能发电系统的工作状态，并保护太阳能电池组件与蓄电池。
图3 太阳能电池组布置图 图4 太阳能控制系统布置图
3 温度控制组件
温度控制系统用于控制半导体制冷片的运行。温度传感器将智能柜内的温度转换成数字量信号输入MCU，如果温度超出温度控制器设定的温度上限(下限)，则通过驱动电路，控制电流使半导体制冷片制冷(制热)。
温控系统的启动定值，可以通过显示屏与按键进行整定。
4 智能柜温度调节装置的应用
结合某220kV变电站大修时线路停役，对某线路智能柜的温度调
由统计结果可见，改造组在气温较高的6~8月，仅发生告警1次，而未进行改造的对照组，告警次数多达13次。可见采用半导体制冷片的智能柜温度自动调节装置，制冷效果远优于传统的温度调节方式。
5 总结
采用半导体制冷片作为制冷方式，采用太阳能电池组作为主供电系统的智能柜温度自动调节装置的研制，可以有效改进现有温度调节模式的制冷效率，降低智能柜超温报警的次数，为智能柜内二次设备提供一个良好的运行环境，从而减少因二次设备缺陷而带来的一次设备停运，提高了供电可靠性。
参考文献
[1]井绪忠 亓夫军. 基于半导体制冷片的温度控制系统的设计[J]. 科技创新导报 2011: 12 :9-11.
[2]李振全 徐云亮 Shyshenq P Liou .几种太阳能电池组件比功率发电量的模拟与比较[J]. 电工电气 2010: 4 :30-32.
作者简介
吴坚(1976-)，男，浙江省台州市人，本科，高级技师，主要从事电力系统继电保护专业工作。
冯金敏(1964-)，男，浙江省台州市人，本科，工程师，主要从事电力系统安全管理工作。
黄镇(1986-)，男，浙江省台州市人，硕士，工程师，主要从事电力系统继电保护专业工作。
论文作者:吴坚,冯金敏,黄镇
论文发表刊物:《电力设备》2016年1期供稿
论文发表时间:2016/4/15
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