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摘要：变电站高压室设备作为电力传输环节中的重要组成部分，其运行是否正常直接关系到电网的安全稳定。目前，大部分变电站高压室均设置有玻璃窗、轴流风机和百叶窗，用来通风散热。但这种设计存在一个很大的弊端，即防潮防湿效果较差。有些高压室的室内湿度能达到95 %以上，使高压设备绝缘水平严重下降。凝露可能引起柜内放电，甚至会造成开关柜爆炸,严重影响电力系统可靠运行。本文通过研制高压室自动温湿度控制装置，达到对高压室环境进行自动调节作用。
关键词：高压室；凝露；温湿度控制
Abstract：Substation high voltage room equipment as an important part of the power transmission link, its operation is directly related to the safety and stability of the power grid. At present, most substations are equipped with glass windows, axial fans and shutters for ventilation and heat dissipation. But there is a big drawback in this design, that is, the effect of damp proof and moisture proofing is poor. The indoor humidity of some high pressure chambers can reach more than 95%, so that the insulation level of high voltage equipment is seriously decreased. Condensation may cause discharge in the cabinet and even cause the explosion of the switch cabinet, which seriously affects the reliable operation of the power system. In this paper, the automatic temperature and humidity control device of high pressure chamber is made, which can automatically adjust the environment of the high-pressure chamber.
Key word：High pressure chamber Gel Temperature and humidity control
一、问题原由
近年来，随着对高压开关柜的广泛应用，针对开关柜的维修内容也越来越多，其中就包括金属部件严重锈蚀，内部断路器触头氧化严重等等问题，这大大增加了日常检修工作的数量，并且严重影响高压室安全稳定运行。
通过对近几年开关柜发生凝露的次数进行了统计，2017年4月开关柜发生凝露的次数为197次，2017年5月开关柜发生凝露的次数为182次，2017年6月开关柜发生凝露的次数为188次，2017年7月开关柜发生凝露的次数为173次，2017年8月开关柜发生凝露的次数为190次，就单单4月至8月份，发生凝露的次数就超过1000次，凝露的产生已经成为威胁高压室安全的一个重大因素。
二、开关柜发生凝露的原因
目前，由于高压室通常布置在一楼，地表潮气、电缆沟潮气等常常汇集，造成高压室内温度与湿度过高，导致开关柜内部的潮气无法有效的排出，造成凝露现象，致使金属部件严重锈蚀，开关柜断路器触头氧化，最直接的危害是造成开关拒动以及影响刀闸的正常操作。特别是对于室内单列布置的开关柜，往往由于墙体百叶窗对称设计，使开关柜腹背湿空气形成对流，凝露导致的绝缘事故大大增加，引起柜内放电，甚至会造成开关柜爆炸，严重危及电气设备的安全运行。
从表1中可以看出：影响凝露现象的两个基本要素：空气湿度和温差。
对应表中看出，设备表面温度比空气温度低时会发生凝露，空气的湿度越大，空气中水分在设备表面形成凝露所需要的温差越小。也因此，想要控制凝露的产生，就要降低空气的湿度和减少温差。目前，大部分变电站高压室设置有玻璃窗、轴流风机和百叶窗，用来通风散热，但无法实现自动调节与控制的作用，需要人工去开启或关闭，无法实时对高压室的温度和湿度进行有效调节，不能减少开关柜凝露的产生。
三、解决方案
针对目前高压室存在的这一问题，决定研制一种自动温湿度控制装置，有效实时调节环境的温度与湿度，确保高压室的环境处于稳定的状态，从而减少凝露的产生，保证设备安全稳定的运行。
1、系统流程原理图
控制器做为核心部件，采集气体传感器、烟雾传感器、温湿度传感器的信号量和数据，通过这些数据来检测室内环境的情况，控制器可以和人机界面（触摸屏）通信，将系统的整个情况反映在人机界面上，用户可以通过操作人机界面来改变系统参数。控制器可以控制风机、加热器和其他负载，同时柜子留有手动操作按钮和转换开关，可以人为进行操作。
2、硬件设计
（1） PLC作为主控制器，有效的解决其他控制器精度不足的问题，并且其上手难度小，便于人员的安装和使用，还有PLC上端子可使用数量很多，在各部件选择使用上非常宽松，有效解决控制端子数量不足的缺陷。
（2）气体传感器检测环境气体含量，当环境中气体含量异常时，迅速报给主控制器，由主控制器控制作出相应应对措施；烟雾传感器检测发生异常故障时所产生的烟雾含量，当烟雾超过设置定量，反馈主机控制排烟口进行排除；温湿度传感器检测环境水分含量，有效预防开关柜凝露发生。
（3）指示灯有效直观的反应装置的工作状态，带自锁的按钮有效防止人员对装置的误操作过程。
3、功能设计
（1）设备接入ＡＣ３８０Ｖ电源后，合上柜内的Ｑ１和QF1两个断路器，正常情况下，柜体前面板的电源指示灯和触摸屏都点亮。
（2）触摸屏上正常显示后点击进入“进入系统按钮”，进入系统图。
（3）转换开关打到手动位置后，可以手动的通过下方的按钮来启动负载，正常情况下，指示灯点亮，触摸屏上对应的设备启动。如果有负载有故障的话，触摸屏上会显示故障信息。
（4）转换开关打到自动位置后，控制器可以根据触摸屏上“参数及状态”中设置启动参数，来自动的启动风机。具体逻辑如下：
①当平均温度高于温度上限值时, 30秒后启动上排风和下排风，一直到温度下降到温度上限值减去回差值以下。
②当平均温度低于温度下限值时, 30秒后启动加热器，一直到温度上升到温度下限值加上回差值以上。
③当平均湿度高于湿度上限值时, 30秒后启动上排风和下排风，一直到湿度下降到湿度上线限值减去回差值以下。
④当检测到有烟雾报警信号后，启动上排风进去排烟。其他负载如果在运行状态时都断开。
⑤当有消防闭锁信号输入时，断开所有负荷。
4、软件设计
（1）触摸屏界面介绍
①当触摸屏正常上电后，用手指点击“进入系统按钮”共有后进入主页如图8。次画面依次显示的9路烟雾探头的信号、加热器动作状态、四个温湿度传感器的实时值和平均值、上排风和下排风的状态，最底部的按钮可以切换不同的画面。
②参数及其状态画面如图。在此画面中可以设置温度上下限制和回差值，具体方法是，点击显示框，显示出输入更改数值框，输入新的数值后，按下Enter 即可。如图9
③温度曲线画面和湿度曲线画面如图11和图12，其中10分钟记录一个值，一个月开始清数据。
④报警记录画面如图13，当产生报警后，可以在这个画面上查询。
四、实施效果
在完成危险点分析后，将装置安装于实际的某220KV变电站，在完成所有接线与调试工作后，开始用装置进行实际的控制和调试高压室温度与湿度。
（1）对环境进行人为升温，然后观测装置运行状况，发现装置有效发现异常并进行降温处理，保持温度在所设定范围内。
（2）对环境进行人为加湿，然后观测装置运行状况，发现装置有效发现异常并进行除湿处理，使湿度脱离发生凝露的危险范围。
在经历一个月的效果观察后，发现温度与湿度均可控制在想要的范围内，达到自动调节的功效，并且与以前相比，开关柜凝露次数有着明显的下降，大大保证了电网和设备安全稳定运行。
五、结论
所提出研制的高压室自动温湿度控制装置有效的解决了高压室温湿度无法自动控制调解的问题，有效的降低了开关柜内凝露发生的次数，避免了高压设备绝缘水平严重下降，消除了开关柜发生爆炸等电力事故的几率，大大提高设备使用寿命，成功保证了电网安全稳定运行。在各种先进技术日趋成熟的今天，此装置规模化及系统化的综合分析设计是大势所趋，也是实现高压室自动控制功能的有效途径，对经济效益的提升也十分可观。
参考文献
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[2]徐鹏, 王正旭等.高压柜热点温度红外监测与预警[J].测试工具与解决方案,2015.9.
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论文作者:刘翔,陈琛,白涛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
标签：开关柜论文; 高压论文; 湿度论文; 温度论文; 装置论文; 发生论文; 触摸屏论文; 《电力设备》2018年第2期论文;