小型高性能帶風扇加熱器(PTC),溫濕度控制(0°C至60℃/65%RH),安全斷電。在封閉空間中使用,有螺絲安裝及DIN卡軌安裝加熱器等可保持開關和控制面板的恒溫,防止冷凝結(jié)露。
一、概 述
新型高壓開關柜內(nèi)部空間十分緊湊,為保證在高濕地區(qū)內(nèi)部盡緣水平,保證裝置可靠工作,對柜內(nèi)防潮、防凝露提出了更高的要求。
我國在開關柜中采用自動加熱除濕控制器防止凝露已有十幾年歷史,這種加熱除濕控制器在抗?jié)駶櫋⒎滥侗WC高壓設備可靠運行起到了積極作用,但在有的地區(qū)應用中也出現(xiàn)了一些題目,例如:在南方的梅雨季節(jié),有時開關柜內(nèi)部的空氣濕度較高,甚至開關柜內(nèi)局部已有結(jié)露現(xiàn)象,由于安裝在柜體內(nèi)部的凝露傳感器位置并沒有到達凝露的程度,或者,凝露傳感器長期受空氣中灰塵和氣體腐蝕,使傳感器的靈敏度受到影響,凝露控制器不能及時地啟動加熱器。致使凝露控制的作用失靈,給開關設備的安全帶來威脅。
根據(jù)凝露發(fā)生和預防機理,提出了一種多路溫度控制裝置,用控制開關柜柜內(nèi)、柜外的溫度差的方法來預防凝露的發(fā)生,這種方法可以大大進步開關柜防凝露的可靠性和工作壽命。用這種方法取代長期加熱的驅(qū)潮方式有明顯的節(jié)能效果。 請登陸:輸配電設備網(wǎng) 瀏覽更多信息
二、開關柜常用的防凝露除濕措施及存在題目
2.1 常用凝露傳感器的工作原理
現(xiàn)在市場上所有的凝露傳感器幾乎都是同一種類型,即在一個陶瓷基板上印制一種高分子半導體電阻材料,引出兩端電極,當傳感器表面干燥時,分子間接觸電阻小,電極兩端電阻為1kΩ左右。而當高分子材料吸收水分后,其內(nèi)部分子空間迅速膨脹,分子間接觸電阻變大,使電極兩真?zhèn)電阻率大大增加。電子控制器通過測試電阻的大小來感知或預知是否發(fā)生凝露。例如HDP — 07型凝露傳感器,這是一種正特性開關型元件,它對低濕度不敏感,而對高濕度敏感,在70%RH ~ 100%RH范圍內(nèi)阻值變化
這種類型傳感器的工作特性曲線示于圖1。從圖1(A)中特性曲線可以看出這種凝露傳感器有二個固有的特性缺陷:
a) 在相對濕度不高時凝露傳感器有一個離散區(qū),在這區(qū)間對相對濕度變化不敏感而且變化的阻值也不精確,其輸出特性不但和相對濕度的大小有關,和露點溫度也有直接關系。例如:有時我們感覺到空氣中濕度很大,但加熱器并沒有啟動,這是由于傳感器表面沒有達到露點溫度(也就是在傳感器表面沒有結(jié)成水珠)的緣故。
A.凝露傳感器特性曲線
B。線性濕度傳感器特性曲線
圖1 凝露傳感器與線性濕度傳感器特性曲線
b) 由于凝露傳感器必須不斷地吸進或開釋水分子,傳感器受空氣中灰塵或水份中的化學物質(zhì)腐蝕后會改變靈敏度,導致防凝露的控制點出現(xiàn)偏差,這時會出現(xiàn)在濕度已是很高,凝露極易發(fā)生的情況下還沒有啟動加熱器,或者加熱啟動后長期不會自動退出的現(xiàn)象,這就降低了防凝露靈敏度和可靠性。
2.2 常用的二種防凝露方法
方式1:在開關柜電纜室、斷路器室各安裝一個鋁合金加熱器(一般為150W),鋁合金加熱器工作時,其表面溫度為120℃ ~ 130℃。通過空氣散熱除濕,由用戶根據(jù)工作環(huán)境狀態(tài)人工控制加熱器的投進、切除;
方式2:防凝露自動除濕控制器安裝在開關柜儀表室,凝露傳感器安裝在開關柜柜內(nèi),鋁合金加熱器分別安裝在開關柜電纜室、斷路器室,利用凝露傳感器的動作特性來自動啟動加熱器投進、切除。
2.3 存在題目
方式1是靠人力完成加熱器的投進和切除,因此使用的可操縱性很差,往往會出現(xiàn)兩個極端情況。其一是加熱投進后不關,會造成不必要耗電浪費。其二是沒有隨天氣變化及時啟動加熱器,柜內(nèi)很濕潤時得不到加熱除濕,一旦發(fā)生爬電、閃絡會造成巨大損失。
方式2是利用凝露傳感器自動啟動加熱器的,也存在兩個缺陷。其一;這種凝露傳感器是被動型動作器件,即一定要在空氣中的水汽壓力飽和時,也就是在物體表面到達露點溫度,凝露發(fā)生時才會驅(qū)動加熱工作。從檢測凝露到消除凝露這一過程可以看出:首先要用凝露傳感器來檢測到凝露(那就一定是在凝露發(fā)生時)才能啟動加熱器。而防凝露作為一個電柜反事故重要措施來說,接近凝露的邊沿再啟動加熱來消除凝露,就缺少一個預防過程。從安全、可靠的角度來看,作為一個反事故措施在可靠性上還是遠遠不夠的。其二,假如凝露傳感器安裝位置不當,或者凝露傳感器的表面受到灰塵或氣體的腐蝕后特性已改變,固然柜壁已有結(jié)露現(xiàn)象,但凝露控制器仍不能及時啟動加熱器投進,也會帶來嚴重后果。
因此,為了進步可靠性,電力運行單位往往會采用一些輔助手段來保障電柜的安全渡汛,如上海電力公司采用了進進霉雨季節(jié)就強制長通電加熱的辦法。這種方法,固然加強了防凝露的措施,但也帶來了電力損耗和浪費。
三、開關柜防凝露新方案及優(yōu)越性
針對開關柜常用防凝露方法存在題目,為進步開關柜防凝露可靠性及減少電力消耗,提出了一種開關柜新奇防凝露控制方案。
3.1 “凝露”的基本概念及新方案依據(jù)
什么是凝露? 所謂結(jié)露現(xiàn)象是指柜體內(nèi)壁表面溫度下降到露點溫度以下時,內(nèi)壁表面會發(fā)生水珠凝聚現(xiàn)象。這個現(xiàn)象稱之為結(jié)露。結(jié)露是否發(fā)生取決于室內(nèi)溫度、柜內(nèi)溫度、相對濕度以及露點溫度。
什么是露點溫度? 露點溫度是指在一定溫度的空氣中,水蒸汽的*大含量稱為[飽和水蒸汽量],此時的空氣成為[飽和空氣],飽和空氣溫度下降時,空氣中的水蒸氣將凝聚成水珠。含有水蒸氣的空氣的飽和溫度,稱為露點溫度。請參考溫度、濕度、和露點的相關數(shù)據(jù)表(表1)。
表1 溫度、濕度和露點的相關數(shù)據(jù)表格
按表格中數(shù)據(jù)得到圖2。
圖2 環(huán)境溫度、凝露溫度與相對濕度曲線
從表1與圖2曲線可以看出: ①在一定的溫度條件下,空氣中的相對濕度越高,結(jié)露的溫度越是接近環(huán)境空氣溫度,也就是說,環(huán)境溫度愈接近露點溫度,凝露就越輕易發(fā)生。②不管空氣中的溫度如何,形成結(jié)露的露點溫度始終是低于環(huán)境溫度。例如:空氣溫度20度、相對濕度60%時,結(jié)露的溫度為12度。
從凝露發(fā)生機理與表1、圖2我們可以得出結(jié)論:
① 要想防止凝露的發(fā)生,必須使不答應發(fā)生凝露部位的表面溫度始終高于其周邊的環(huán)境溫度。② 對開關設備而言,為防止開關柜內(nèi)部發(fā)生凝露,只要保持開關柜體內(nèi)部的溫度始終高于外部環(huán)境溫度即可。描述這一原理在生活中的現(xiàn)象就是:夏天從冰箱中取出一杯冰水,在水杯表面馬上就會結(jié)露。而從高于環(huán)境溫度的保溫箱中拿出一杯熱水時,杯子表面是不可能結(jié)露的。
開關設備內(nèi)部發(fā)生凝露引起爬電、閃絡事故,一般發(fā)生在以下幾種情況:① 地區(qū)濕度高,天氣溫度變化大,開關柜底部濕潤,有的電纜溝甚至有積水;② 有的開關柜在地下室,濕度高,柜體內(nèi)溫度特別是接近地面的溫度低于環(huán)境溫度;③ 有的設備處于暫時停運狀態(tài),電柜內(nèi)小環(huán)境溫度就比四周環(huán)境溫度低,在其表面就極易形成結(jié)露,在這種情況下,一旦送電投運,事故就隨之發(fā)生。
3.2 開關柜防凝露新技術方案
根據(jù)上面分析,只要我們使開關柜內(nèi)部的溫度始終保持高于柜外部的環(huán)境溫度,且盡量降低柜體內(nèi)部的相對濕度,就完全可以預防柜內(nèi)產(chǎn)生凝露。
為了確保柜內(nèi)溫度始終保持高于柜外部的環(huán)境溫度,又要滿足節(jié)電目的,防凝露新方案的控制儀表將取消現(xiàn)有流行的凝露傳感器,利用多個溫度傳感器,一個測柜體外溫度;一個安裝在柜壁,丈量柜壁溫度;其余的測柜體內(nèi)部各隔室的溫度,通過CPU智能化控制加熱器的投切來調(diào)節(jié)柜內(nèi)溫度,使開關柜內(nèi)部要防凝露的部位的溫度始終比柜外環(huán)境溫度至少高2℃~3℃,使之不具備凝露發(fā)生的條件,起到預防凝露的作用。當柜體內(nèi)外有2℃~3℃ 溫差時就停止加熱。當柜體內(nèi)外溫差低于2℃~3℃時就啟動加熱器。由于柜內(nèi)環(huán)境容積小,達到這個溫差所需的加熱功率和柜內(nèi)隔倉的容積的大小有關;
電柜內(nèi)部空間不同容積的升溫/降溫模擬實測試驗
1、電柜空間容積:1.1m3 加熱功率:150W 2、柜空間容積:0.5m3 加熱功:150W
從以上實驗曲線可以看出:
、 10kV開關柜母線室內(nèi)部空間按0.5 m3空間容積模擬,加熱到比柜外升高3℃時約需8分鐘。停止加熱后退回到溫差1℃時約需25分鐘。假如按照這個時間控制加熱器投進、退出循環(huán)加熱,保持電柜內(nèi)部空間溫度比柜外高1~3℃,加熱投進的時間約是1 : 3。
、 35kV開關柜內(nèi)母線室容積可以用1.1 m3空間來近似模擬。從曲線可以看出,保持柜內(nèi)比柜外溫度高1~3℃,需要加熱器投進、退出的時間約為1:1。
③ 按控制溫差1~3的范圍,0.5 m3空間時加熱投進的時間是1/4,按1.1 m3計算,加熱器投進時間是1/2。
、 假如電柜運行時產(chǎn)生一些熱量的話,也可以作為加熱功率的一部分,加熱時間可能還會大大縮短。因此,用150W加熱器,用溫差控制防凝露,對于10kV開關柜至少可節(jié)省3/4的加熱功耗,對于35kV開關柜至少可節(jié)省1/2的加熱功耗。
為了進一步進步防潮、防凝露的可靠性,還可以在每臺防凝露控制儀表中增加線性丈量的相對濕度度傳感器?刂苾x表可在監(jiān)測、溫度、溫差的同時,CPU還可以丈量顯示柜內(nèi)的相對濕度。根據(jù)多種參數(shù)來判別、控制電柜內(nèi)部的相對濕度(超過65%RH時啟動加熱),進一步進步驅(qū)潮和防凝露能力。
四、結(jié) 論
1. 我國電力系統(tǒng)采用自動加熱除濕控制器已有十幾年的歷史,自動加熱除濕控制器在電力系統(tǒng)的高壓設備運行中起到了抗?jié)駶、防凝露的積極作用。但在有的地區(qū)的應用中也會出現(xiàn)一些效果不理想的狀況,分析其原因,在很大程度上就是由于凝露傳感器其特性的局限性和使用環(huán)境的影響,致使控制靈敏度、精度產(chǎn)生較大偏差而引起。
2. 有效地解決原自動加熱除濕控制方案存在的靈敏度、精度、使用壽命、電能消耗和可靠性等題目,使防凝露控制技術在安全、可靠、節(jié)能方面上新臺階、發(fā)揮新效能。
3. 由于新方案把被動防止凝露方式,改變?yōu)橹鲃臃乐鼓,無疑增加了開關柜防凝露的可靠性;另外,從傳感器壽命來說,溫度傳感器的使用壽命是凝露傳感器壽命的數(shù)十倍,防凝露控制系統(tǒng)的工作壽命和可靠性將大大增加。