门座起重机滑环箱温湿度监测报警系统

程 粤

龙口港集团有限公司

1 引言

龙口港现有40 t门座起重机(以下简称门机)26台，采用10 kV电源供电。门机滑环箱主要用于连接动、静供电线路，是动力传导部件，箱内主要有高压绝缘子、铜制滑环、碳刷架(碳刷)、高压电缆及其附属部件等。供电电源由变电所10 kV高压配电柜输出经进线高压电缆、铜制滑环、碳刷架(碳刷)、出线高压电缆、门机电气房10 kV高压配电柜，至10 kV/400 V干式变压器，供给门机各用电设备、部件使用。

2 存在问题

门机作为港口主要生产作业设备，设备利用率高[1]，门机滑环箱直接暴露于外界环境中，海边空气相对湿度大、盐碱度高、昼夜温差大，易导致滑环箱内产生凝露，高压绝缘子绝缘性能降低，铜制滑环三相之间以及单相对地之间产生高压闪络放电故障，变电所高压配电柜发生继电保护动作(跳闸)。门机高压闪络放电会造成供电系统电压闪降，变电所其他门机高压配电柜失压脱扣继电保护动作(跳闸)，影响港口正常生产秩序和作业安全。

2013-2019年门机滑环箱凝露高压闪络放电故障次数统计见表1，故障统计结果表明，夏季(7～9月)是滑环箱凝露高压闪络放电故障高发期，滑环箱故障次数明显高于其他季节。

表1 2013～2019年门机滑环箱凝露高压闪络故障次数统计

门机滑环箱出现凝露高压闪络放电故障后，一般需要完成滑环箱内配件拆解、箱内积水清理烘干、绝缘性能不佳的高压绝缘子更换、受损的高压电缆终端头修复、滑环箱进出线口和箱盖密封、吸潮剂更换等工作，维修时间长，维修工作量大。

滑环箱箱体为不锈钢板或普通钢板密封结构，巡视人员无法直观观察箱内情况，无法在门机运行期间对滑环箱进行点检，隐患排查存在滞后性，多数问题是滑环箱发生高压闪络故障高压配电柜跳闸后才能发现。同时，滑环箱检修需要在办理停送电手续，做好停电、验电、挂警示牌等安全保障措施后进行，检修程序复杂，工作量大。因此，在不拆卸门机滑环箱的情况下准确判断并预警箱内是否存在凝露高压闪络放电风险，对于保障港口正常生产秩序和用电安全、减轻维修人员劳动强度具有十分重要的意义。

3 滑环箱防凝露措施

凝露的形成与环境温度、相对湿度两个因素相关，空气相对湿度越高，越容易形成凝露，且形成凝露的露点温度低于环境温度。

门机滑环箱集电器在门机行走过程中与门机主电缆卷盘同步旋转，进出线口、箱盖接缝处难以实现绝对密封，受空气热胀冷缩影响，滑环箱密封不严，外界空气中的盐雾、潮气和粉尘等进入箱体内，易导致箱体内高压绝缘子绝缘性能降低，发生高压闪络故障。通常通过控制滑环箱内空气温度和相对湿度两个因素，避免或减少滑环箱内凝露问题发生。

3.1 密封措施

门机滑环箱进出线口处通常采用有机防火堵料密封，滑环箱上盖、侧盖使用密封胶条密封，在此密封措施基础上，通常采用995结构胶对进出线口和滑环箱上盖、侧盖再次密封，增加滑环箱密封的效果。

3.2 吸潮措施

在做好门机滑环箱密封的基础上，为减少滑环箱内空气相对湿度，可在箱内放置吸潮剂。检修时应注意观察吸潮剂是否已变色，如发现变色应进行更换。

3.3 隔热措施

门机滑环箱直接暴露于外界环境中，夏季阳光直射，箱内外温度存在差异，空气热胀冷缩，外部潮湿空气、盐雾和粉尘易进入箱体内，发生凝露和高压闪络放电。可在门机滑环箱上方增设遮阳板，避免阳光直射箱体，减少箱内外温差，阻止外界潮湿空气、盐雾和粉尘进入箱体内。

3.4 加热措施

在门机滑环箱内加装温湿度传感器和加热器，利用温湿度传感器对滑环箱内温度和湿度进行检测并控制加热器工作。当温度低于35℃或湿度大于70%时加热器工作，提高滑环箱内空气温度，以破坏凝露形成条件。现有的在线局部放电检测技术，费用高，不适宜在门机滑环箱内检测高压闪络放电方面推广应用[2]。

4 滑环箱温湿度监测控制系统设计与应用

门机滑环箱温湿度监测控制系统由无线温湿度传感器、加热除湿器和无线监测操作器终端3部分组成(见图1)。

图1 滑环箱温湿度监测控制系统示意图

温湿度监测控制系统功能见表2，无线温湿度传感器位于滑环箱内，实时采集箱内温湿度值。采集数据通过LoRa无线信号传输到箱外的无线监测终端，无线监测终端可实时显示箱内检测温湿度值，检测值超过设定极限值会自动报警，实现1台无线监测操作器同时监测多台滑环箱温湿度值功能。无线温湿度传感器和无线监测终端使用电池供电。

表2 滑环箱温湿度监测控制系统功能

滑环箱内温湿度数据可通过无线监测操作终端实现实时监测，监测控制系统可实现在不拆卸箱盖的情况下判断并预警箱内是否存在凝露高压闪络放电风险，应用滑环箱温湿度监测控制系统前后的检修与维护对比见表3。

5 结语

门机滑环箱温湿度监测控制系统结合港口现场条件和技术特点，实现了滑环箱内温湿度的实时监测和动态监控，对凝露隐患能够准确预警，解决了滑环箱内凝露隐患检查必须停电开箱检查的难题。

自2019年6月门机滑环箱温湿度监测控制系统投入使用以来，通过无线监测操作器监测数值判断滑环箱凝露隐患5次，未发生滑环箱凝露高压闪络放电问题，有效减少了检修工作量，保障了码头生产作业安全进行，对于港口岸边大型设备及其他采用卷缆系统供电的设备具有良好的借鉴和参考作用。

表3 滑环箱温湿度监测控制系统应用对比