風(fēng)電場箱式變電站除濕設(shè)計(jì)施工探析

賈 勃

（陜西華電新能源發(fā)電有限公司，陜西 榆林 718500）

1 工程概況

風(fēng)電場110 kV升壓站位置所處區(qū)域?yàn)辄S土梁，峁地貌，風(fēng)電場場區(qū)位于黃土梁頂部，梁頂?shù)貏葺^為開闊，風(fēng)能發(fā)電是開發(fā)新能源、改善環(huán)境的重要組成部分，合理利用能源，可以靈活可靠地向系統(tǒng)供電[1]。但是，風(fēng)電場運(yùn)維人員在對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組維護(hù)中發(fā)現(xiàn)，15號機(jī)組和17號機(jī)組箱式變壓器在運(yùn)行中出現(xiàn)放電現(xiàn)象，而且箱變殼體出現(xiàn)潮濕生銹現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了設(shè)備安全運(yùn)行的可靠性。

本風(fēng)場于2018年4月19日對15號和17號機(jī)組箱變進(jìn)行了實(shí)地考察，15號和17號機(jī)組位于山頂最頂端，早晚溫差較大，即將進(jìn)入濕潤多雨季節(jié)，15號機(jī)組箱變頂部柜體和母排螺絲生銹嚴(yán)重。

2 箱變內(nèi)部潮濕等問題原因

第一，箱變內(nèi)部相對密封，且空氣流動差，積聚污蝕空氣以及二氧化碳容易導(dǎo)致高壓室內(nèi)部潮濕。夏秋早晚環(huán)境溫差較大，會使柜體內(nèi)環(huán)境空氣不飽和，水蒸氣瞬間飽和，在柜內(nèi)元件上形成凝露，長時間會導(dǎo)致殼體表面和螺絲出現(xiàn)生銹等現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)放電現(xiàn)象。第二，在下雨天或環(huán)境濕度較大時，柜內(nèi)局部潮濕現(xiàn)象更為嚴(yán)重，變電站的運(yùn)行存在安全隱患。第三，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)高壓室頂部絕緣瓷瓶頂部出現(xiàn)滲水現(xiàn)象[2]。根據(jù)現(xiàn)場情況分析和大量的實(shí)地勘察，導(dǎo)致電氣設(shè)備運(yùn)行環(huán)境中潮濕現(xiàn)象的主要因素為：地理氣象氣候、柜體封閉式結(jié)構(gòu)和頂部母線絕緣瓷瓶密封性。所以，治理潮濕現(xiàn)象應(yīng)綜合考慮，改善內(nèi)部的潮濕問題，為高壓設(shè)備提供一個良好的運(yùn)行環(huán)境。

3 濕度過高危害性

3.1 對電氣設(shè)備的影響

對于電氣工程而言，如果濕度超過80%，可以稱為高濕。如果濕度低于40%，稱為干燥或者是低濕。對于電氣設(shè)備而言，濕度帶來的影響包括金屬腐蝕、絕緣強(qiáng)度以及霉菌生長等。

3.2 對絕緣強(qiáng)度的影響

一旦濕度偏高，會對電氣設(shè)備的絕緣強(qiáng)度帶來直接影響，空氣中的水分會附著在絕緣材料的表面，直接降低電氣設(shè)備的絕緣電阻，從而進(jìn)一步增加設(shè)備的泄漏電流，導(dǎo)致發(fā)生絕緣擊穿、閃絡(luò)和爬電現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生跳閘等故障。

3.3 對霉菌生長的影響

潮濕的空氣可以促進(jìn)霉菌孢子的發(fā)芽。在形成霉菌之后，霉菌細(xì)胞中會有大量水分，一旦菌絲呈現(xiàn)出網(wǎng)狀，會直接鋪滿絕緣體的表面，不僅會降低產(chǎn)品絕緣性，也會對設(shè)備的外觀與標(biāo)志產(chǎn)生影響。代謝過程中會分泌出酸性物質(zhì)，導(dǎo)致在電接觸材料和導(dǎo)電金屬之間出現(xiàn)一層晦暗膜，從而增大接觸電阻。尤其是針對印刷電路板，因?yàn)樾枰L時間處于這一種環(huán)境，電路會出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，最終導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障，甚至可能直接燒毀儀器[3]。

3.4 對金屬腐蝕的影響

當(dāng)電氣設(shè)備中的導(dǎo)磁硅鋼片或者是導(dǎo)電金屬受到腐蝕時，會對設(shè)備的使用壽命和性能造成影響。一旦相對濕度達(dá)到某一個數(shù)值，會加快金屬腐蝕。對于工程而言，稱為臨界濕度，如銅為60%、鐵為63%。另外，腐蝕還可能會對金屬的性能造成影響，讓金屬喪失其性能。

4 項(xiàng)目實(shí)施方案

考慮到變電站的控制集中化程度較高，對設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境要求嚴(yán)格，控制柜采用相對密封設(shè)計(jì)。普通的除濕方式已不能滿足要求，要考慮到成本、散熱效果、能耗以及后期維護(hù)等問題，除濕裝置經(jīng)過的優(yōu)化設(shè)計(jì)可滿足需要。箱式變壓器高壓室寬1.8 m、深1.3 m、高1.9 m，約4.4 m3，為改善箱式變壓器高壓室內(nèi)部環(huán)境濕度，風(fēng)場于4月20日對15號和17號箱變分別做了除濕對比方案，根據(jù)除濕空間對15號箱變高壓室設(shè)計(jì)4臺“防凝露裝置”，如圖1所示，對17號箱變設(shè)計(jì)2套“溫濕度采集器”和環(huán)境1套“溫濕度采集器”，做以安裝設(shè)備和未安裝除濕設(shè)備數(shù)據(jù)對比[4]，如圖2所示。封堵：對高壓室頂部母線進(jìn)線處進(jìn)行密封封堵。

圖1 15號風(fēng)機(jī)組箱變高壓室安裝防凝露裝置

圖2 17號風(fēng)機(jī)組箱變高壓室安裝溫濕度采集器

在15號風(fēng)機(jī)組箱變高壓室安裝防凝露裝置（如圖3所示）和17號風(fēng)機(jī)組箱變高壓室安裝溫濕度采集器（如圖4所示）。

圖3 15號風(fēng)機(jī)組箱變高壓室安裝防凝露裝置

圖4 17號風(fēng)機(jī)組箱變高壓室安裝溫濕度采集器

針對高壓室頂部母線進(jìn)線處進(jìn)行密封封堵，如圖5所示。

圖5 頂部母線進(jìn)線處進(jìn)行密封封堵

5 數(shù)據(jù)分析

經(jīng)過采集數(shù)據(jù)分析，分別對環(huán)境溫濕度、15號箱變（4臺“防凝露裝置”）、17號箱變（2套“溫濕度采集器”）做以數(shù)據(jù)對比。經(jīng)過現(xiàn)場的分析，高壓室內(nèi)的溫濕度隨著環(huán)境的變化而變化。當(dāng)環(huán)境濕度較高時，17號箱變內(nèi)部濕度增大，同時也隨著內(nèi)部溫差的變化而變化；當(dāng)溫度較低時，濕度增加，當(dāng)溫度較高時，濕度減少。

在5月19日07∶20分到5月22日07∶03分環(huán)境濕度和17號箱變濕度（柜內(nèi)1、柜內(nèi)2濕度）分別從50%增長到70%以上，15號箱變濕度（凝露1、凝露2、凝露3、凝露4）始終小于等于50%RH。注：凝露裝置濕度啟動值50%RH，15號箱變安裝設(shè)備除濕效果顯著，滿足安全運(yùn)行的環(huán)境濕度指標(biāo)；而17號箱變濕度隨著環(huán)境的濕度增大而增大[5]。

5月19日07∶20分到5月22日07∶03分?jǐn)?shù)據(jù)表見表1所示。

表1 箱變數(shù)據(jù)采集分析

6 產(chǎn)品工作原理及功能說明

6.1 工作原理

防凝露裝置中，當(dāng)潮濕空氣經(jīng)過風(fēng)扇吸入，利用特殊的風(fēng)道實(shí)現(xiàn)流動。首先經(jīng)過除濕系統(tǒng)降溫與和除濕處理，以降低控制的含濕量；然后，做好加熱與升溫處理，降低相對濕度；最后，配合充分的循環(huán)，使其濕度降至凝露點(diǎn)以下，完成整個除濕過程。

6.2 功能說明

防凝露裝置采用單片機(jī)智能控制技術(shù)，具有手動和自動控制模式。本裝置具有故障告警顯示功能，對風(fēng)扇、制冷原件故障、斷線等原因引起的內(nèi)部故障告警指示，并具備故障告警輸出接點(diǎn)，配備RS485通信接口，輸出當(dāng)前濕度值、預(yù)設(shè)濕度值及故障信息等，每2 s刷新1次。

7 項(xiàng)目具體的施工措施

第一，產(chǎn)品安裝。防凝露裝置安裝在高壓室，安裝位置于帶電部分為300 mm安全距離。第二，線路。防凝露裝置采用2×1.5平方電纜并聯(lián)，取電在二次儀表室，如儀表室功率小于240 W，則從新布線到二次儀表室并設(shè)計(jì)獨(dú)立空開，供除濕設(shè)備運(yùn)行。第三，排水。防凝露裝置水管在柜內(nèi)串聯(lián)，由柜體兩端出兩根水管嚴(yán)地面排到室外，柜體需開孔直徑10 mm。第四，整體施工驗(yàn)收。系統(tǒng)的型號、規(guī)格、性能符合設(shè)計(jì)要求；系統(tǒng)各設(shè)備的外觀檢查完好，絕緣器件無裂紋，安裝方式符合產(chǎn)品技術(shù)文件的要求；小型斷路器開關(guān)安裝正確，動作正常；各回路的絕緣電阻應(yīng)大于等于0.22 MΩ保護(hù)地線（PE線），與非帶電金屬部件連接應(yīng)可靠；系統(tǒng)各設(shè)備的安裝固定應(yīng)牢固、平整，符合設(shè)計(jì)及產(chǎn)品技術(shù)文件的要求；系統(tǒng)各設(shè)備通電試驗(yàn)控制性能良好；開關(guān)、接線盒等器件外觀良好，絕緣器件無裂紋，安裝牢固、平整，安裝方式符合規(guī)定。工程交接驗(yàn)收時，宜向用戶提交下列資料：系統(tǒng)的使用說明書、合格證、檢驗(yàn)報(bào)告等。系統(tǒng)竣工圖中應(yīng)標(biāo)明各設(shè)備的安裝位置和高度。

8 結(jié) 論

綜上所述，希望通過對風(fēng)電場箱式變電站除濕設(shè)計(jì)施工的探討，能夠?qū)窈蟪凉裨O(shè)計(jì)有一定的借鑒意義。按照除濕設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，可以使整體的施工與時代發(fā)展相互貼合，使其能夠滿足可持續(xù)發(fā)展的需求。