摘要：随着社会经济的迅猛发展，线路负荷增大导致设备发热量也不断增大。由于开关柜是个相对密闭的空间，热量会在内部不断积聚，若无法及时把热量排出，会导致柜内电气设备温度过高。过高的温度会加速元件绝缘的老化，甚至可能引发火灾，按规定，配电室内宜设置机械通风系统，并维持夏季室内温度不高于40℃。此外，在一些特定的季节和时间段，室内空气中的水分会在电气设备表面形成凝露，凝露引起的表面放电氧化反应会破坏设备的绝缘，甚至设备表面严重积累的灰尘将会引发闪络、电弧故障。开关柜相对湿度应保持在80%以下，所以说配电室内电气设备对温度和湿度都有较高的要求。目前，许多变电站需要维护人员定期巡检确保配电室环境符合运行要求，这种定期巡检不仅浪费了大量人力，也无法达到实时监控的目标。为提高配电室运行自动化水平，设计了一套变电站配电室温湿度实时测控系统，从温湿度传感器、数据通信模式、计算机接口、后台管理系统、温湿度控制算法等方面详细阐述了该系统的结构和特点，可有效解决配电室温湿度无法实时测控的问题。
关键词：高压配电室；温度；湿度；智能调节系统
引言
随着社会经济的快速发展，对电力需求日益增长，变电站的运行是否正常直接关系到区域供电质量的高低。变电站内配电室、电容器室等重要区域安装有众多电气设备，高压配电室内电气设备的良好运行环境又直接为电力供电可靠性提供保证。最为重要的是温度，在运行中这些设备自身会发出较大热量，而设备所在的开关柜又是一个相对密封的空间，因此，开关柜内部的温度较环境温度高许多，过高的温度会缩短电气设备的使用寿命，严重时甚至会导致设备直接烧毁。其次是湿度，在室内相对湿度接近 100% 的情况下，空气中的水分会析出，并在设备上形成凝露。凝露加上电气设备的积灰，改变了绝缘表面电场的分布，常常导致绝缘表面发生放电，极大破坏了绝缘强度。
室内配电设备包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等，它们对温度与湿度这两个环境参数的要求较高。变电站配电室使用的传统通风方式存在效率低下、无法有效控制室内湿度和温度的问题。为此，借助ANSYS软件，仿真分析了配电室内的温度场、湿度场，得到了温度场与湿度场分布规律。温度场仿真结果揭示进风口位置对配电室温度场分布有较大影响，湿度场仿真结果揭示配电室内远离开关柜处的相对湿度较高。在温度与湿度仿真分析的基础上设计了配电室温度与湿度智能调节系统，并给出了环境设备控制逻辑，同时计算了除湿机的除湿量。最后，采用设计的系统对某变电站进行了通风系统的改造，通过监测数据对比验证了本系统的有效性。
1高压配电室常见故障的影响因素
1.1自然因素的影响
雨雪雷电等极端恶劣天气非常容易造成高压配电室出现故障，部分供电企业不重视对避雷设施的建设和使用，使得在露天环境下，非常容易受到雷电雨雪的影响，造成高压配电室内线路出现问题。还有部分企业的电力人员为了减少工作量就采用缠绕式的方法对高压配电室内的高压配电线进行接线处理，造成接线处的电阻过大，一旦遇到雷击天气，非常容易烧断线路，同时，由于城市内部粉尘污染严重也会在高压线路的表面形成一层水泥物质，对线路的质量造成影响和危害，十分容易发生断线故障。
1.2人为因素的影响
高压配电室内的线路的假设的过程是非常复杂的，当线路安全距离较短时，非常容易和道路或者建筑物的位置发生冲突，在加上环境因素的影响和改变，非常容易对高压配电室的正常工作造成影响，例如车辆在正常行驶过程中，会对线路造成极大的破坏，以及城市建筑工程施工和市政设施施工等都会对高压配电室或者高压配电线路造成一定的影响，供电企业的相关工人员没有重视对高压配线线路的检查，就容易造成高压配电室内相关设施的更换不符合设备维护标准，影响高压配电室的正常工作和运行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
1.3高压配电室内设备的故障
电力人员没有按照正确的施工技术来对高压配电室内的相关设备进行维修和保养，或者在安装过程中材料和设备的质量不能满足高压配电室正常运转的正常需求，导致电力系统故障的发生，或者由于电力人员在设备维护和管理上存在的失误，成设备年久失修，造成线路设备故障的发生。
2配电室温度与湿度智能调节系统设计
配电室温度与湿度智能调节系统是一个综合的系统，它应具有如下功能：①利用温度传感器、湿度传感器和烟感传感器实时监测室内外温度、湿度、烟雾数据并传输至现场控制系统；②能够根据监测数据控制排风机和除湿机的启停运行，从而控制室内温度和湿度，同时发生事故时能进行应急处理；③具有通信功能，能将数据通过网络上传至远程监控中心。
2.1配电室温度与湿度控制策略
配电室温湿度智能调节系统具体控制步骤如下：a）通过传感器采集室内温度、湿度、烟感及室外温度、湿度信息。b）将室内外温湿度信息送入本地监控主机。c）由本地监控主机得到的温湿度信息根据预设的控制逻辑进行判断，并根据判断结果决定排风机和除湿机的工作状态。d）将本地主机中的信息上传至远程监控中心和远程移动监控终端。
2.2监控系统的控制逻辑
本地监控系统实时监测室内外温湿度，且可设置温度与湿度的判断阈值。当室内外温湿度变化时，系统会采取相应的动作措施以保证室内的温湿度低于阈值，系统的具体控制逻辑如下：a）特殊烟雾状态。当烟雾探头监测到浓烟偏高，系统马上发出警告信号，同时启动排风机以最大的转速运行，将配电室内有害气体排出。当烟雾监测数值恢复正常，系统转入正常工作状态。b）正常工作状态。系统对除湿机与排风机的启停控制逻辑，是根据室内外的温湿度监测值与设定阈值进行比较，进而制定环境设备（除湿机与排风机）的控制逻辑。
3系统应用与效果
该监控系统应用于贵州某变电站，由于变电站建设时间较久，配电室通风依赖人工控制排风机，且缺少除湿设备。该站曾因凝露引发开关柜烧毁，造成了较大的事故，通过安装上述的温湿度智能调节系统，改善了配电室的运行环境。在配电室内布置4个温度传感器、2个湿度传感器和2个烟感传感器；室外布置2个温度传感器和2个湿度传感器。实测中选择天气状况相近的两天（两天皆为晴天，且室外最高温度分别为28℃、29℃，最低温度为18℃、19℃）进行系统关闭与开启状态下的监测。设置温度阈值为40oC，相对湿度阈值为80%。记录24h室内现场的温度和相对湿度（记录示数为传感器检测值中的最大值）。系统开启时配电室内的温度和相对湿度都要比系统关闭时显著降低，且都运行在阈值之下，表明系统提高了自动化水平，极大改善了室内的运行环境，降低了设备烧毁事故发生的概率和延长了电气设备寿命。
结语
随着社会经济的发展，用户对供电可靠性的要求不断提高，配电室运行环境的智能化监控水平急需改造和提高。本文进行了配电室内温度场和湿度场的仿真分析，设计了配电室温度与湿度智能调节系统，该系统具有以下优点：a）相对于传统人工控制通风的方式，该系统具备智能化，从而节省了人力和物力。当室内温湿度符合要求时机器不会运转，当室内温湿度不符合要求时机器就开始运转，因此拥有更好的降温除湿性能，可以精确控制室内的温度和湿度达到标准要求。b）采用合适通信技术，不仅实现了变电站内的通信，还可以将监测数据上传至监控中心，从而实现远程监控。c）用户可以根据室内环境控制要求，自主设定系统的温度与湿度阈值，因此能够适用于不同地区的高压配电室室内环境控制。
参考文献：
［1］熊兰，徐敏捷，杨子康，等.高压开关柜电缆室温度场分析及在线监测系统构建［J］．电力自动化设备，2017，34（6）：153-157．
［2］中国电力企业联合会.35-110kV变电站设计规范：GB50059—2016［S］．北京：中国计划出版社，2011．
［3］杨丽君，孙伟栋，李金忠，等.变压器油纸绝缘绕组过载条件下的热老化试验方法研究［J］．电工技术学报，2018，33（3）：609-617．
论文作者:杨茵茵
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/6
标签：湿度论文; 室内论文; 温度论文; 高压论文; 温湿度论文; 系统论文; 配电室论文; 《电力设备》2019年第2期论文;