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智能新风系统方案

发表时间:2019-10-28  阅读次数:395



变电站(配电房)智能新风系统


   一、产品背景

随着电力工业的飞速发展,电力供需矛盾发生了很大的变化,特别是随着电力企业改革的进一步加速,如何利用高新科技手段来适应市场经济,如何提高效率、降低成本、实现高效优质服务,已经成为实现电力生产全产业链现代化的重要任务。

变电站(配电房)高压室设备作为电力传输环节中的重要组成部分,其运行是否正常直接关系到电网的安全稳定。目前,大部分变电站(配电房)高压室均设置有玻璃窗、轴流风机和百叶窗,用来通风散热。但这种设计存在一个很大的弊端,即防潮防湿效果较差。尤其在南方地区,上半年多雨,在梅雨季节即使门窗关闭,也由于百叶窗的存在使高压室内空气与外界空气直接相通,户外高湿度的空气直接渗透进高压室。同时,由于高压室通常布置在一楼,地表潮气、电缆沟潮气汇集,造成高压室湿度非常之大,严重危及电力设备的安全运行。

变电站(配电房)环境质量问题越来越受到重视,南京顺泰科技有限公司经过多年经验积累,根据不同地区的气候环境和需求而研发的新型产品——智能新风系统,是改善电房空气质量、降温除湿的重要手段。适时启动新风系统是保证变电站(配电房)内环境满足设备安全运行的重要条件,彻底解决了配电房空气除尘净化的问题。

二、温湿度对开关柜设备效能的影响

2.1引起设备锈蚀

金属锈蚀有一定的相对湿度临界值,例如:钢为70%,铜为60%,铝为76%,铁为63%,锌为60%。在临界湿度出现前腐蚀速度很小或几乎不腐蚀,一旦进入临界湿度后,腐蚀性由化学腐蚀变成电化学腐蚀,锈蚀进程发生质变,腐蚀速度大大增加。进入临界湿度后,温度的影响会起很大的作用,此时温度每升高10度,锈蚀速度则提高约2倍。锈蚀对开关柜内设备主要存在以下影响:

1.开关柜内主回路导体多为铜排或铝排,锈蚀将直接影响导体搭接面的接触电阻,是导致设备发热缺陷的一个重要原因。

2.对开关柜内操动机构而言,金属零部件的锈蚀是导致机械转动部分卡涩的主要原因,同时加剧了设备零部件的老化,导致设备整体性能的下降,影响设备寿命。

3.潮湿会引起开关柜内的辅助开关等二次元器件的接插件氧化,导致接触不良或焊接性变差,引起二次设备的故障。

4.开关柜壳体锈蚀将降低开关柜的整体防护性能,且对设备的密封性造成影响。

2.2影响设备绝缘性能

1.空气湿度较高甚至发生凝露时,引起柜内二次设备绝缘性能下降,如柜内平时不带电的继电器线圈,长期工作在湿度较高的环境下,水分会渗入线圈绝缘部分,使线圈受潮,绝缘性能下降;继电器的常开节点也可能由于受潮导致短路,引起设备误动。

2.开关柜集成度高,柜内一次设备的绝缘强度相对较小,当空气湿度增大时,电气设备的绝缘强度大幅度下降,如果在设备绝缘表面或内部形成结露,将大大增加电气设备的绝缘闪络故障的概率。

2.3湿度过低影响自动化设备的正常工作。

三、电力行业目前主要降温除湿方法

(一)配电房室内安装工业除湿机,对室内整体环境进行整体除湿,从而降低设备内部的湿度。这种工业除湿机功率大、耗能高,除湿机频繁启动,使用寿命有限。

(二)柜内安装电加热器,对设备内部进行加热,通过提高柜内温度,降低柜内相对湿度。该方法存在以下局限性:

1.这种方法并不能从根本上消除凝露,原因在于这种方法只是增加空气中水蒸气的不饱和程度,并没有将柜内的水汽排出。由于设备内部加热,翻倍增加锈蚀速度,大大缩短设备的寿命。

2.开关柜体数量众多,每个柜体都需要安装,导致前期安装费用高,后期维护困难,除湿器众多导致除湿设备出现故障点的概率提高。

3.部分开关柜内部空间狭窄,设备安装紧凑,没有预留空间专门用于安装除湿器,导致装置取电及安装存在难题。

(三)柜内添加驱潮剂,在柜体内悬挂硅胶袋,或者是其他的吸水材料,吸收柜内湿气。然而实际因为吸水剂吸水容量有限,且吸收的水分很难排出,所以效果往往并不明显,更换工作量大。

根据以上分析,上述各方法在预防凝露的同时都带有难以克服的问题。建议对整个房间内部进行整体除湿,从根本上解决电力设备内部的潮湿问题,大大延缓电力设备锈蚀进程,增加设备可靠性,延长运行寿命。

四、开关柜温湿度控制的标准

查阅相关资料,开关柜运行环境湿度的控制并没有具体的要求,但可参考以下相关标准:

1.《220kV—750kV变电站设计技术规程》(DL/T5218-2012)8.3.2中规定:变电站的主控室、计算机室、继电器室通信机房及其他工艺设备要求的房间宜设置空调。空调房间的室内温度、湿度应满足工艺要求,工艺无特殊要求是,夏季设计温度为26-28度,冬季设计温度为18-20度,相对湿度不宜高于70%。

2.《火力发电厂电子计算机监视系统设计规定》(NDGJ 91-1989)第11.2.4条规定:“计算机室应保证室内相对湿度在45%-70%范围内,任何情况下不许结露。”

3.ABB厂家对中压柜的运行维护要求中规定的最大相对湿度为70%。

4.《国家电网公司变电运维管理规定(试行) 第5分册 开关柜运维细则》(国家电网企管〔2017〕206号),第1.4.1条规定:“应在开关柜配电室配置通风、除湿、防潮设备,防止凝露导致绝缘事故”。第1.4.3条规定:“运行环境较差的开关柜配电室应加强房间密封,在柜内加装加热驱潮装置并采取安装空调或工业除湿机等措施,空调的出风口不应直接对着开关柜柜体,避免制冷模式下造成柜体凝露导致绝缘事故。”第1.4.4条规定:“开关室长期运行温度不得超过50℃,否则应采取加强通风降温措施(开启开关室通风设施)。”第1.4.5条规定:“高压开关柜配电室内相对湿度保持在70%以下,除湿机应定期排水,防止发生柜内凝露现象,空调应切换至除湿模式。”

五、智能新风系统

5.1系统简介

5.2系统原理

智能新风系统充分利用电房内外的环境条件温差,引入室外清洁的冷空气对电房内进行自然降温,同时排出电房内的热空气,依靠大量的空气流通,有效地将电房内的热量迅速向外输出,实现室内散热。通过减少空调的使用时间,从而大幅度降低电能消耗和营运成本、延长空调使用寿命。

5.3系统功能

5.3.1实时监测电房内外温湿度

当室外温度低于室内设定值,控制器开启新风机引入室外新风,同时关闭室内空调达到节能效果。

在确保室内环境的前提下,依据室内外温湿度,控制风机、空调的切换运行。

当室内温湿度与要求值差距较大且通过新风系统不能满足要求时,系统开启制冷、制热功能,同时系统关闭进出风口风阀起保温功能。

5.3.2与辅助设备联动功能

新风系统可以接入烟感、红外、门磁、水浸、SF6气体泄漏报警系统、PM2.5监测、灰尘监测等设备或信号,且可以联动控制或上传信号。

5.3.3延时启动功能

系统具备有效防止风机与压缩机频繁切换的功能,新风系统与制冷(热)压缩机切换设置有延时功能,延时时间可调。

5.3.4显示与查询功能

系统具备8寸真彩触摸屏显示屏显示功能,操作清新简便,并可进行参数设置。

5.3.5系统平台功能

通信接口选用RS-485智能接口,远程实时读取和设置系统运行状况、告警信息、操作信息、运行时间以及机房环境、压缩机运行状态、供电状态等信息。

具体包括:

遥测:室外温度、室内温度等;

遥信:电力智能新风系统进排风风机的运行状态,系统的工作状态,故障状态;

遥控:开/关机控制,远程设置系统运行控制参数等;

5.3.6噪音小

我司新风系统风机选用低噪音风机,进风装置噪音小于64db,排风装置噪音小于60db。

5.3.7节能效果显著

节能30%-60%,经济效益显著。

5.3.8防尘效果好

利用三级防尘:

第一级用于阻挡昆虫;

第二级为中高效过滤器,用于满足机房环境要求。

第三级为百叶窗进风口。

5.3.9具有故障告警功能

产生告警时可通过显示界面查询告警内容。

5.3.10具有超低温,超高温告警功能

控制板中存储的数据能自动上传到后台数据库,可通过TCP/IP协议传送数据。

5.3.11系统扩展功能

对于各种不同房间可选择不同配置功能新风系统。

5.4系统技术参数

5.4.1工作电压:AC220V/(DC48V/DC24V)/380V

5.4.2进风量:200-4500 m³/H(可按要求调整)

5.4.3排风量:4000 m³/H(可按要求调整)

5.4.4制冷(热)量:380V/12kW

5.4.5风机最大换风量:≥4000m³/H

5.4.6平均无故障时间:20000H

5.4.7温度测量范围/精度:-40~+123.8℃/±1℃(25℃)

5.4.8湿度测量范围/精度:0~100%RH/±1.0%RH

5.4.9通讯方式与协议:RS485/GPRS/RJ45

5.4.10噪音:进风机<64dB,排风机<60dB

5.4.11可接入设备:烟感、红外、门磁、水浸、SF6气体等

5.5系统核心技术

5.5.1优化逻辑控制技术

连续采集昼夜、季节、室外、室内区域环境温湿度值的变化。准确计算电房内各“区域”平面与外部环境温湿度值之间的关系。

5.5.2控制算法可设定

动态调整空调的设定温度、湿度、修正等数值,根据电房空调设备的实时运行状况,配以智能化的控制算法软件,优化压缩机运行周期,平衡空调设备供冷量与目标温湿度值之间的关系。

5.5.3通风效率高

根据电房内外温差,使电房内外两侧气体进行热量交换,降低室内温度。主要采用直接混合热方式,只将室外新风作为冷源,直接降低室内温度。

5.5.4自动除尘技术

滤网长期过滤空气,需要定期除尘,本产品自带智能净化除尘功能,免维护,安全高效。

5.6系统优点

5.6.1智能新风系统从根本上对室内环境降温除湿,这种方法直接减少整体环境空气中的水分含量,从而减小水蒸气的不饱和程度,并将其汇集排出。由于不会对设备加热,增加锈蚀速度,延长设备的寿命。

5.6.2智能新风系统直接对众多开关设备等所在的室内整体降温除湿,相当于同时对每个开关设备降温除湿。

5.6.3智能新风系统安装在开关设备外部,空间富裕,不用专门预留出空间专门用于安装智能新风系统,导致取电及安装存在难题,前期安装简单,无需停电,后期维护方便。

5.6.4智能新风系统可控制所有设备完全处于《220kV—750kV变电站设计技术规程》、《火力发电厂电子计算机监视系统设计规定》、五通开关柜运维细则、ABB厂家对中压柜的运行维护要求中规定的设备所处的温度及湿度范围。

此方案可以取代并克服柜内安装加热器、驱潮剂、半导体除湿器、空调、工业除湿机的方案,并完全克服它们的缺点。

六、系统效果分析

6.1防凝露,防锈蚀:智能新风系统的除湿功能是直接除去水分子使湿度降低,并且设置在金属锈蚀相对湿度临界值以下,使其保持在最小锈蚀阶段,大大延长设备寿命(包括室内柜体在内的所有设备)。

6.2高可靠,易维护:智能新风系统是通过除湿使相对湿度降低,所以当出现问题时,室内湿度仍然比较低,在密封性经过处理情况下,可保持几十个小时不凝露。同时智能新风系统安装在在室内,柜体外,所以维护很方便,不需要断电。

6.3节能减排,效率高:智能新风系统是一种系统方案,通过传感器信息采集,控制智能新风系统主机工作状态,始终保证室内湿度在凝露阈值以下。室内密封情况越好,室内外湿度交换越少,低湿保持时间越长,能耗越低。

七、系统效益分析

7.1维护成本低。

智能新风系统安装维护无需停电,不存在停电成本。

7.2运行成本低

常规工作状态,当环境湿度在凝露阈值下限以下时,停止工作,在湿度高于凝露阈值上限后重新开始除湿;当环境温度在凝露阈值下限以下时,停止工作,在温度高于阈值上限后重新开始降温。

同时电力设备的运行状态好坏直接决定电力系统的安全和效益,无论哪种设备出现不正常工作状态若不及时处理很可能会发展成故障,导致设备损坏、人身事故,电网停电事故,进而造成不可估量的后果。对设备进行有效的防凝露和防锈蚀,可使设备维修费大大减少,设备寿命增加,事故率降低,直接经济效益十分显著。

八、引用标准

智能新风系统符合以下标准:

GB 2900.1-82       电工名词术语:基本名词术语

GB/T 2423.1-2008  电工电子产品基本环境试验规程,试验A:低温试验方法

GB/T 2423.2-2008  电工电子产品基本环境试验规程,试验B:高温试验方法

GB/T 2423.17      电工电子产品基本环境试验规程

GB/T 11021-2007   电气绝缘 耐热性分级

GB/T 11026.1-2003 电气绝缘材料耐热性 第1部分:老化程序和试验结果的评定

GB/T 11026.2-2012 电气绝缘材料耐热性 第2部分:试验判断标准的选择

GB/T 11026.3-2006 电气绝缘材料耐热性 第3部分:计算耐热特征参数的规程

GB/T 11026.4-2012 电气绝缘材料耐热性 第4部分:老化烘箱 单室烘箱

GB/T 11026.5-2010 电气绝缘材料耐热性 第5部分:老化烘箱 温度达300℃的精密烘箱

GB/T 11026.6-2010 电气绝缘材料耐热性 第6部分:老化烘箱 多室烘箱

GB 998-82         低压电器基本试验方法

GB/T 4797.1-2005  电工电子产品自然环境条件温度和湿度

GB/T 5832.2-2008  气体中微量水分的测定 第一部分:露点法

GB/T 6388         运输包装收发货标志

GB 6999-2006      环境试验用相对湿度查算表

GB/T 1122-1999    高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求(eqv iec60694:1996)

GB/T 191-2000     包装储运图示标志

九、后期运维建议

由于采用整体降温除湿,故在高压室日常运维过程中应注意以下问题,避免密封失效等问题:

9.1进出高压室大门管理,不能长期将大门敞开;

9.2变电站的门窗应注意保持关闭,为保证检修和操作安全,可在操作和巡视时打开,防止开关柜故障气压伤人;

9.3变电站空调在冬天宜关闭,且出气口不得正对开关柜柜体,防止制冷模式下造成开关柜凝露;

9.4所有风机除采用自动开启模式外,还应有手动开启模式,避免SF6开关漏气,且手动电源开关必须设置在户外;

9.5应加强进出高压室孔洞的日常检查和维护,避免封堵失效造成密封不良或小动物事件;

9.6如该变电站后期有改扩建工程,应要求施工单位在破除电缆沟进出高压室处进行临时封堵。

十、系统配置方案

序号

名称

型号

图片

数量

备注

1

智能新风系统

STXF05B/STXF03B

1套

根据设备散热量/室内空间选型

2

电动百叶窗

ST-BY

1只



3

室内温湿度变送器

STB-20N

1只



4

室外温湿度变送器

STB-20W

1只



5

系统电源箱

JXF1

1套



6

室内封堵





1项



十一、现场安装图

十二、附件

10kV级SC(B)9系列树脂绝缘干式变压器参数














10kV级SC(B)10系列树脂绝缘干式变压器参数


公司名称:南京顺泰科技有限公司

公司网址:www.jsshuntai.com

公司邮箱:shuntai@jsshuntai.com

公司地址:南京市江宁区恒润路2号

公司电话:025-52638900


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