变电设备温湿度控制器定值整定策略研究

李海燕，肖丹华，谌 岭，周 晶，林文哲

（1.国网湖南省电力公司检修公司，湖南长沙410000；2.国网湖南省电力公司柘溪水力发电厂，湖南安化413500）

变电设备温湿度控制器定值整定策略研究

李海燕1，肖丹华1，谌 岭2，周 晶1，林文哲1

（1.国网湖南省电力公司检修公司，湖南长沙410000；2.国网湖南省电力公司柘溪水力发电厂，湖南安化413500）

本文通过研究湖南地区常年温湿度分布区域最大概率图，以及元器件正常工作范围因素，综合分析得出温湿度控制器合理启停定值；通过变电站部分设备试验取证，得出一种满足现场运行条件的整定策略，能够尽量少温湿度控制器启停频次，减少温湿度控制器故障。

变电站；温湿度控制器；凝露；整定策略

1 引言

湖南地区为亚热带季风湿润气候，气温年变化大，冬冷夏热四季分明，夏季昼夜温差变化大，冬季虽然严寒期短，但持续较长，阴湿多雨。由于变电站变电设备控制回路涉及二次元器件（继电器、端子排等）较多，常年置于户外，气候因素影响大，要求在特定的环境条件下才能持续正常运行，温度过大，不仅会对电力设备的安全运行构成威胁，有时还会发生火灾或爬电等事故；温度过低，容易造成继电器等动作性能变差，引起设备拒动等风险。湿度及温差变化过大，则会因潮湿及凝露引起二次回路元器件锈蚀短路，二次回路绝缘降低，严重时造成保护误动拒动，故障时很有可能引起大面积停电事故。因此温湿度控制器的正常使用，能保证元器件在可允许的温湿度范围内可靠运行。

2 凝露分析

2.1 凝露原理

所谓凝露现象是指箱内及柜体内壁表面温度下降到凝露点温度以下时，内壁表面会发生水珠凝结现象。这个现象称之为凝露。当凝露发生时，一方面易造成箱内及柜体内元器件锈蚀，另一方面也容易造成元器件短路从而引起设备误动。凝露是否发生取决于室外温度、箱内及柜内温度、相对湿度以及凝露点温度。

2.2 温度、湿度和凝露点的关系

湖南地区由于属于亚热带季风湿润气候，因此湿度大时普遍在80%以上，即温湿度控制器作用范围，应当在80～100%区间。根据湖南气候特征分析，可知湿度最大月份应当在春季下旬，夏季及秋季上旬，而凝露现象又极易发生在夏季、秋季早上及傍晚，此区间温度分布大概为15～30℃。从表1与图2曲线可以看出：①在一定的温度条件下，空气中的相对湿度越高，凝露的温度越是接近环境空气温度，也就是说，环境温度愈接近凝露点温度，凝露就越容易发生。②不管空气中的温度如何，形成凝露的露点温度始终是低于环境温度。例如：空气温度20℃，相对湿度90%时，凝露的温度为18.3℃，相对湿度为80%时，凝露的温度为16.4℃。而湖南地区昼夜温差并不会极度扩大，通常以3～5℃居多。综上所述，湖南地区凝露条件概率比较大区间为温度15～30℃、湿度80～90%。

而为避免凝露的发生，从凝露发生机理我们可以得出结论：

①必须使不允许发生凝露部位的表面温度始终高于其周边的环境温度。②对设备而言，为防止箱内及柜内部发生凝露，只要保持箱内及柜内的温度始终高于外部环境温度即可。

3 现场试验

3.1 试验方案制定

（1）根据气象局数据以及站内监测数据可知，12月、1月、2月为低温潮湿季节。其他月份平均温度比较高（≥15℃），基本上为湿度启动控制。因此，本次研究，温度湿度控制试验以12月、1月、2月份为样本，温度高月份湿度控制实验以5月、8月、11月份为样本。

（2）以站内常见型号E5CSZ温湿度控制器为对象：使用环境温度：-25～+70℃使用环境相对湿度不大于95%RH，温度控制精度±1℃，湿度控制精度±3%RH。

（3）根据8月份温度监测，昼夜温差不超过6℃，根据温度、湿度关系以及设备运行湿度限制情况，可设定湿度启动为95%，90%两个等级，停止湿度则分别对应为85%，80%。

（4）根据气象局对永州地区60年温度监测，5℃为平均温度，可在此温度基础上进行上下浮动设定，以1℃为基数，同时考虑继电器运行温度限制在0℃以上、温湿度控制器精度。温度试验组数为 1、2、3、4、5、6、7、8℃，停止区间统一整定为5℃，保证能可靠除湿驱潮控温，则对应停止温度为6、7、8、9、10、11、12、13℃。

（5）考虑到主设备的重要性，本次试验选定在试验电源检修箱内进行，防止自动启停不及时造成主设备故障。苏耽变检修电源箱有：220kV#1、#2、#3、检修电源箱，35kV#1检修电源箱，#1主变检修电源箱，500kV第一串、第三串、第四串、第五串检修电源箱，船苏线高抗检修电源箱，依次将其编号为#1……#10，共10台检修电源箱进行试验。

（6）本次试验不考虑其他不可控因素影响，比如温湿度控制器本身质量，偶发因素的故障，根据机械原理，可设定温湿度控制器故障率与动作频次成正比，同时引入机构箱、端子箱、控制柜内潮湿度的评判因素：不健康度因子K（0：健康，1：最不健康），数字越大，越不健康。于是可得出：

故障强度F=N（启动频次）×K（不健康因子），故障强度越大，表示在该设定下温湿度控制器越容易发生故障。反之则越不容易发生故障。

（7）由于本次试验为自然天气下的试验对比，由于自然环境的不可控及不可复制性，设计如下方案：

①对于湿度控制试验组，以#1-#5为一组，设定为90%湿度启动，80%停止；#6-#10为一组，设定为95%湿度启动，85%停止。通过各组平均动作频次来对比。（由于端子箱分部随机，同时结构及运行环境几乎一致，可假定组别端子箱为同等条件）；

②对于温度控制试验组，考虑到温度对比组别较多，可在#1-#8号检修电源箱内依次分别设置1～8℃温度启动，每个检修电源箱通过12、1、2月度动作频次均值，来综合评价。根据湿度组分析得知，#1-#8号检修电源箱可看作同等采样样本，对试验结果分析没有影响。

3.2 试验数据记录（见表1～10）

3.3 数据分析

（1）由5、8、11月份湿度启动数据分析可知：

表1 90%湿度下5月份湿度启动试验组数据记录

表2 95%湿度下5月份湿度启动试验组数据记录

表3 90%湿度下8月份湿度启动试验组数据记录

表4 95%湿度下8月份湿度启动试验组数据记录

表5 90%湿度下11月份湿度启动试验组数据记录

表6 95%湿度下11月份湿度启动试验组数据记录

表7 不同温度启动值下12月份试验组数据记录

①在设定为90%湿度启动条件下，三个月份平均启动频次为N=（16+17+14+13+15+7+9+6+7+6+13+12+9+10+11）/15= 11（次）。平均不健康因子为K=0.267。其平均故障强度F=K× N=11×0.267=2.937。

表8 不同温度启动值下1月份试验组数据记录

表9 不同温度启动值下2月份试验组数据记录

表10 不同温度启动值下的温湿度控制器平均故障强度

②在设定为95%湿度启动条件下，三个月份平均启动频次为N=8.4（次）。平均不健康因子为K=0.52。其平均故障强度F=K×N=8.4×0.52=4.368。

由12、1、2月份温湿度启动数据分析可得出表10结论。对于温湿度控制启停情况下，其最优设置应当是：温度启动值5℃，停止值10℃；湿度启动值90%，停止值80%。

4 结论

本文通过对不同站温湿度气候特征，可相应微调启停定值。本试验项目只针对湘南地区。目前选型温湿度控制器在湿度大于90%时无法长期运行。因此，除了在技术面上进行调整，人员维护上加大工作量，定期检查，也需要在选型配置上根据高湿度气候进行调整，才能最大程度提高温湿度控制器的运行寿命，保证设备的可靠性。对于后期，由于端子箱、机构箱及控制柜内温湿度控制对设备运行有很大影响，而全站设计数量庞大，容易在维护上造成疏忽，因此，可在此基础上，开发建立站内端子箱、机构箱及控制柜内温湿度在线监测，实时启停加热驱潮装置，对启停情况进行在线监测，将设备维护智能化。

[1]500kV紫霞变电站现场运行规程[M].

[2]王晓银.智能远程温湿度监测系统的设计[J].西安航空技术高等专科学校学报，2009，27（1）：44～46.

TM63

A

2095-2066（2016）35-0027-02

2016-11-8

李海燕（1984-），男，工程师，硕士研究生，从事变电站设备运行维护研究。