开关柜环境集中控制系统

开关柜环境集中控制系统

金钊

国电电力湖南新能源开发有限公司新宁分公司 ，湖南 邵阳 422000

摘要:湖南风雨殿风电场地处湖南省邵阳市新宁县，场址海拔高度1600-1860米，升压站四周环山，属于季节性分明的高湿地区，从该升压站开关柜所处的运行环境看，大部分的开关柜运行环境因配电房不封闭，有通风窗、孔，电缆沟返潮、母线共箱湿气倒灌，导致开关柜所处环境空气湿度偏大。另外，潮气进入开关柜内很大程度上会导致开关柜电缆室、母线室、断路器室等产生高湿、凝露，从而造成开关柜内部的元器件生锈、导电性能下降，高湿或者凝露产生的水珠滴落到设备或者元器件上会造成爬电、闪络等现象，严重的的甚至会造成爆炸、发生火灾等事故，凝露的产生极大影响了开关柜的安全运行。因此，解决开关柜的凝露问题就显得非常的急迫和重要。

关键词：开关柜；运行环境；湿度；凝露现象；事故；安全。

1引言摘要

开关柜的主要作用是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。开关柜的建设环境五花八门，比如小区地下室、公园、郊区、山顶等等。湖南风雨殿风电场地处湖南省邵阳市新宁县，场址海拔高度1600-1860米，升压站四周环山，属于季节性分明的高湿地区；风雨殿风电场110KV升压站受周围环境影响，配电房内35KV开关柜受电缆沟返潮及周围环境湿度影响，柜内湿气聚积严重，个别柜子出现母线室内顶板有结露，断路器触臂、电缆搭接头生锈腐蚀严重，柜内元件有放电现象，存在较大生产安全隐患。

图1

2开关柜内部凝露产生的原因

开关柜具备内部凝露产生主要有2个方面的条件：1.空气的相对湿度；2. 开关柜内的空气温度。

2.1 在开关柜内空气相对湿度不变的情况下，只要开关柜物体表面温度降低到空气露点温度以下，则空气中的水汽就会在物体表面凝结成露水。例如：昼夜温差较大，开关柜温度会在短时间内降到开关柜内部空气的露点温度以下，开关柜内空气中的水汽就会在开关柜内壁比较冷的顶部、观察窗、门板等地方结露。

2.2当开关柜内部环境温度不变的情况下，相对湿度增大同样会产生凝露。例如雨季，黄梅天，或者雾天，开关柜内相对湿度很容易因天气变化而突变，极易达到凝露的相对湿度。

3湿度对开关柜运行的危害

在电气工程中，湿度对电气设备的影响主要是绝缘强度、金属腐蚀。

3.1 湿度对绝缘强度的影响。

湿度过高，降低了电气设备的绝缘强度。一方面湿度过高，使空气的绝缘性能降低，电气设备中很多是靠空气间隙绝缘的。另一方面空气中的水分附着在绝缘材料表面，使电气设备的绝缘电阻降低，特别是使用年限较长的设备，由于内部有积尘吸附水分，潮湿程度将更严重，绝缘电阻更低。设备的泄露电流大大增加，甚至造成绝缘击穿，产生事故。

3.2湿度对金属腐蚀的影响

电气设备中的导电金属、导磁硅钢片受到腐蚀后，将严重降低设备的性能和使用寿命。当相对湿度达到一定数值后，金属的腐蚀会突然加快。钢铁因腐蚀发生的性状改变，就是平常说的“生锈”。

4凝露治理的措施

通过上文提到的凝露原因，那么我们要解决凝露的问题，只需破坏凝露产生的条件即可，针对风雨殿风电场110KV升压站配电房凝露治理的项目，我们将采用一套“开关柜环境集中控制系统”来整体解决配电房内35KV开关柜的凝露的问题，该系统将对配电房的室内空气、电缆沟、开关柜的母线室、电缆室、手车室进行湿度治理。

如图2所示，除水除冰监控系统主要包括7个主要的部分，分别是开关柜环境集中控制系统平台、开关柜环境集中就地显示装置、除水除冰监控装置、温湿度控制器、电缆沟除湿机、工业除湿机、嵌入式抽湿机。

图2

4.1工业除湿机：可以根据预设的湿度起控值对配电房内的空气进行除湿。

4.2 电缆沟除湿机：可以根据预设的湿度起控值对配电房内的电缆沟进行除湿。如图3所示，电缆沟除湿机安装在电缆沟中，除湿机工作产生的水通过水管汇集到水泵集水器中，然后通过水泵排出至配电房室外。该抽湿机通过RS485通讯，可将除湿信息上传到开关柜环境集中就地显示装置。

图3

4.3 温湿度控制器：如图4所示，每一面开关柜都装了一台温湿度控制器，每一台温湿度控制器控制两台微型抽湿机，温湿度控制器根据预设的湿度起控值控制微型抽湿机工作。每微型抽湿机产生的水通过水管排到电缆沟汇集到水泵集水器中，然后通过水泵排出至配电房室外。该温湿度控制外接一路RS485转无线的DTU模块，通过该模块将温湿度信息、控制信息等上传到开关柜环境集中控制系统平台。

图4

4.4 嵌入式抽湿机：如图5所示，每一面开关柜的电缆室安装了2台嵌入式抽湿机，嵌入式抽湿机外接温湿度传感器，根据预设的湿度起控值，启动冷凝除湿，冷凝产生的水通过内置的雾化装置雾化到开关柜外部。另外该装置外接一路RS485转无线的DTU模块，通过该模块将温湿度信息、控制信息等上传到开关柜环境集中控制系统平台。

图5

4.5 除水除冰监控装置：该配电房总共安装了4台除水除冰监控装置，该装置通过露点控制的方式解决开关柜母线室内顶板的凝露；如图6所示，该装置通过测量高压母线室顶板的露点温度，控制安装再高压母线室外顶板的硅胶加热膜的启停来控制顶板的温度，从而解决母线室顶板的凝露。另外该装置还能控制安装在母线室顶部风机的启停，加速高压母线室与外界的空气流通，减少湿度过大引起的凝露。另外该装置通过RS485通讯，可将除湿信息上传到开关柜环境集中就地显示装置。

图6

4.6 开关柜环境集中就地显示装置：如图2所示，该装置通过RS485总线与电缆沟除湿机、除水除冰监控装置相互通讯，通过无线通讯方式与开关柜环境集中控制系统平台相互通讯。

该装置能显示电缆沟除湿机测量的湿度信息、控制信息、装置状态等；该装置能显示除水除冰监控装置上传的温湿度信息、露点信息、负载控制状态、负载故障状态等信息。两外该装置可以将从电缆沟除湿机和除水除冰监控装置上传的数据发送给开关柜环境集中控制系统平台进行显示、分析。

图7

4.7 开关柜环境集中控制系统平台：如图8所示, 该平台能方便显示除水除冰监控装置、嵌入式抽湿机、温湿度控制器、电缆沟除湿机等测量的数据、设置参数、起控和故障信息等，同时还能下行进行参数设置。另外还具有数据分析和报表输出功能。

图8

5结论

本方案在风雨殿风电场110KV升压站35KV的配电房内进行了实施，本方案的实施消除了因潮气过大以及温差凝露引起的设备生锈、腐蚀及放电现象，避免顶板凝露水过多滴落到柜内运行的元件上，造成设备元件短路、漏电、爆炸等事故发生，进一步改善了设备运行环境，降低了安全风险，为下一步开关柜的除湿技改工作积累了宝贵经验。

6 参考文献

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