如何控制环境温、湿度确保变电站二次设备安全稳定运行

来源:用户上传      作者: 符晓玲

　　摘要：保证二次保护设备安全稳定运行，很多文献、资料已从设计技术、设备可靠等诸多方面作了较多的探讨，并且有了比较成功的经验。本文从另
　　个角度，通过对某变电站二次保护室内长霉现象的分析，运用观察、类比等方法，得出了二次保护室应严格监测温度、湿度，并控制在一定的范围，从而确保二次设备安全稳定运行。
　　关键词：环境；温度；湿度；二次设备；稳定运行
　　中图分类号：TV734.2
　　文献标识码：B
　　文章编号：1008-0422（2014）05-0140-02
　　1 引言
　　在盛夏高温季节，由于环境温度本身就较高，再加上二次设备内部电器部件发热，使得室内环境温度较高，从而使设备超高温运行。如果设备长时间运行在超高温状态下，容易发生事故，且加速设备的老化，缩短设备的使用寿命。因此，必须使室内通风降温。当雨后及梅雨季节环境中湿度较高的情况下，二次设备柜壳体及内部电器部件会产生凝露水滴，当积累一定程度后会滴水，从而造成局部放电或断路，引发事故。因此，当室内湿度较高时，必须对室内进行抽湿。
　　本文通过对某变电站二次保护室内长霉现象的分析，从设计、运行、施工的角度提出了如何控制变电站二次设备室内环境温、湿度，确保二次设备安全稳定运行。
　　2 某变电站（以下简称为A变电站）二次保护室长霉现象
　　某220KV“无人值守”变电站（A站）2009年04月17日投产，2009年12月接运行单位通知，变电站二次保护室发现长霉，长霉部位主要分布在屋顶与立面交接处的屋面板与圈梁部位、墙角构造柱处、空调背面墙体部位（见照片，拍摄日期2009年12月29日）。
　　2010年01月14日施工单位完成消缺整改。（售后服务单显示消缺日期）
　　2010年12月13日（小雨）施工单位再次组织对消缺工程量进行了现场质量回访，没有发现新的长霉现象（将近一年的时间）。
　　2011年02月11日，接运行单位通知，变电站二次保护室再次长霉，部位与第一次基本相同，面积较第一次更大。
　　变电站外墙内侧长霉，这是我从事变电站建设二十多年来第一次遇到的“质量问题”。
　　是什么原因引起长霉？为什么以前建的变电站没发现这种现象？同期建的同类型变电站它们也长霉吗？设计、施工、运行哪个环节出了问题吗？空调机运行有问题吗？现在的典型设计有问题吗？……
　　问题没搞清楚，这个“霉”总是会缠绕我们，因为它说明二次设备室内空气较潮湿，室内结露较严重，更重要的它是设备安全稳定运行的隐患。
　　带着这诸多的疑惑，我开始查阅施工记录，与相关的现场施工负责人交流，走访运行、设计，查阅相关运行规程、设计规程及其他相关资料。通过机理分析、现场调查，同类比较最终得出解决问题的办法和建议。
　　2 外墙内侧长霉机理
　　外墙长霉一般发生在冬季采暖季节。室外温度较低，室内空气温度因采暖原因而较高，在湖南地区冬季室内外温差在20-25℃左右，而空气中存在一定量的水蒸汽，受冬季使用功能及通风条件影响，室内空气水蒸汽含量要比室外空气水蒸汽含量大，即室内水蒸气压力大于室外水蒸气压力。根据力的平衡原理，室内的水蒸汽压力是由高向低运动迁移，迁移过程中，遇到外围护结构某处内表面温度低于室内空气露点温度时，就会在该处形成结露，产生凝结水，这些凝结水如果长期滞留，会造成空气中微生物附着而发生霉变。
　　同时，在围护结构中，由于混凝土圈梁、构造柱材料的导热性能比墙体材料的导热性能较好（混凝土材料的导热性是普通砌块的2-4倍），在这些部位的导热性能较强，当室内通风不畅，室内外温差较大，墙体保温层导热不均匀时，产生热桥效应，造成房屋内墙结露、发霉甚至滴水。
　　由此可以看出，建筑物外墙结露、长霉是与室内外温差、室内相对湿度、建筑物外墙隔热性能三个因素有关。当室内外温差越大，室内相对湿度越高，而建筑物外墙或热桥处保温隔热差，结露现象就越容易发生。
　　3 A变电站二次保护小室长霉现场调查
　　第一次长霉现场勘察情况（2009-12-29）：长霉部位见照片。
　　变电站未开空调，未开窗通风，二次保护室墙面较潮湿，窗、门内侧表面很多水珠，屋顶天棚下很多小水珠，霉点呈典型的圆形蘑菇状。
　　观察与保护室紧龄的工具室、资料室、蓄电池室，内墙无长霉。
　　根据现场勘察，施工单位认为引起二次保护室长霉的主要原因是室内潮湿所至，建议运行单位多通风，或开空调抽湿。
　　施工单位对长霉部位采用了局部砂纸打磨等处理，消除了霉斑。至2010年12月13日前未见继续长霉。
　　第二次长霉现场勘察情况（2011-02-11）：变电站二次设备室空调运行温度设置为29℃，制热，空调机显示窒内温度为23℃，窗、门内侧表面很多水珠，墙面较潮湿，长霉部位较第一次扩大，有的同第一次呈圆形蘑菇状，有的与第一次不同，呈片状，并且靠北面山墙，中间构造柱（非转角处构造柱）内侧从上至下墙面均已长霉。
　　与保护室紧龄的工具室、资料室、蓄电池室等仍无长霉痕迹。
　　到同一变电站，10KV室勘察：空调运行温度设置为19℃，制热，空调机显示窒内温度为11℃，并且10KV室设有轴流风机、百叶窗。仔细观察内墙，无长霉痕迹。
　　2011-03-08到变电站进行质量回访，二次保护室内很大一股霉味，开启了进门处一台空调，设置25℃，制热，实际显示室内温度23℃；测量室内空气湿度：室内不同点测量值分别如下：50%（进门处）、70%、70%、85%（起霉较严重北向墙角处）。（要求运行单位采取空调除湿功能，对室内空气除湿处理）
　　从以上现场调查及质量回访情况，对比外墙长霉机理可以看出，A变电站二次保护室外墙长霉的原因： 　　外墙施工保温不均匀，导致热桥效应，在屋面圈梁、构造柱处产生结露、发霉；
　　因为冬季采暖，空调运行时，设置温度较高，导致室内外温差较大（最大时约25℃）；
　　室内空气湿度较大（约85%左右），无通风设施。
　　4 同期建设，同类型变电站调查情况。
　　走访两个同期建设、同类型运行变电站B、C，与A变电站比较，二次保护室情况对比见表1。
　　从以上3个变电站运行情况对比可以看出：相同结构特征的变电站，因为空调运行温度的控制不同其结果存大较大差异：在冬季进行采暖时，A变电站因空调启用制热功能，且设置温度较高，导致二次保护室内外温差较大，从而引起室内结露、发霉。
　　通过对几个变电站的调查，我们同时发现：
　　1、二次保护室内无环境温、湿度测量装置，也无测量记录；
　　2、二次保护室内空调的启用基本上是根据天气预报气温情况，凭经验进行控制，空调启用无记录可查；
　　3、查阅某变电站现场运行规程，对二次保护室环境温、湿度的监测也无要求。
　　这一结果告诉我们：目前，省内变电站的运行忽视了环境温度、湿度对二次设备安全稳定运行的影响，二次保护室内无可靠的温、湿度监测、保证措施。从A变电站二次设备室结露、长霉这一现象，应该引起我们相关人员的重视。
　　5 设计规程及其他省电力公司运行要求
　　查阅《220KV-500KV变电所设计技术规程》DL/T5218-2005，其中第8.5.2条规定：……变电所的控制室、计算机室、值班室、继电保护室、远动通讯室及其他工艺、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，工艺无特殊要求时，夏季设计温度为26-28℃，冬季设计温度18-20℃，相对湿度不宜高于70%。空调设备一般不考虑备用，但在选用设备时宜考虑多台设备的方案。空调设备宜采用直接蒸发式空调器。……第8.5.3条规定：电气设备运行房间夏季室内温度不宜高于40℃。……
　　查阅某电力公司文件《关于变电站二次设备运行环境温度的规定》：……变电站二次设备运行时对环境温度有一定要求，一般保护及自动化设备的极限运行温度为-10～+50℃，正常运行温度为0-40℃，最佳运行温度为20-25℃。温度长期过高或过低，对二次设备运行寿命及健康状况有较大影响。因此，为保障变电站二次设备的安全稳定运行，并综合考虑经济节能的需要，特作如下规定：1、变电站保护及自动化等二次设备运行的室内环境温度应常年保持在5-30℃之间，无法自然保持该温度的继电室、控制室及安装了二次设备的开关室等场所，应安装空调设备。2、二次设备运行场所的空调，环境温度达到30℃时开启制冷，制冷后室内温度不得低于27℃；环境温度低于5℃时开启制热，制热后室内温度不得高于10℃。3、无人值守变电站二次设备运行场所的空调宜具有远方控制的功能。……7、梅雨季节，二次设备运行场所湿度过大时，应开启空调进行除湿。8、变电站空调设备的选用应符合运行可靠、经济和节能的原则。……
　　某电力公司文件《关于变电站二次设备运行环境温度的规定》，是对《220KV-500KV变电所设计技术规程》DL/T5218-2005的细化和补充，严格规定了夏季和冬季二次设备室的环境温度控制要求以控制室内外温差为关键；对无人值守变电站二次设备运行场所的空调宜具有远方控制功能；梅雨季节，二次设备运行场所湿度过大时，应开空调进行除湿。
　　从以上条文可以看到：规程对二次保护室的环境温度、湿度都有明确要求。
　　那么现在无人值守的变电站对这一要求是如何实现的呢？它需要温、湿度测量或感应装置，通过自动感应和信息传导等自动启动或关闭空调系统或除湿系统，也可通过自动感应和信息传导，通过远方手动控制。但目前我们这些无人值守变电站智能化程度还没有实现这一功能，还没有设置环境温、湿度控制保护装置，还是像一往一样需在现场通过手动操作进行控制，这对无人值守变电站显然是一大弊端，它不可能实时测量环境温、湿度，并对其实时调节控制，这样，很可能因为运行温度过高或过湿给二次设备的安全稳定运行带来威胁。
　　6 其他因素影响
　　目前设计的无人值守变电站均是采取的单层、节能设计，节能建筑的冬季室内温度，一般都比传统砖混结构建筑的冬季室温高，所以节能建筑冬季的室内空气的绝对湿度也比传统砖混结构建筑的室内空气绝对湿度大；而且节能建筑都采用了双层玻璃窗、外墙外温，密封效果较好，没有设置通风换气窗孔，没有良好的通风、换气、排潮设施，室内空气中的湿气不能很好地排除，使室内空气的湿度居高不下。设计未考虑湖南地区潮湿因素影响，尤其是地面层地下湿气的影响，没考虑通风设施。这亦是原因之一。
　　7 结论及解决方案
　　7.1 结合地区及设计特点等，进一步优化变电站典型设计，对单层主控楼建筑适当考虑通风排潮设施，如：在地面及电缆沟内增设防潮层；二次保护室内增加轴流风机及通风百叶窗作为通风及辅助降温措施。
　　7.2 增加温度，湿度测量仪器，对二次保护室内的温、湿度进行实时监测；完善现场运行规程，增加温、湿度监测记录表格及空调、抽湿机启停记录。
　　7.3 加强施工现场质量监督检查，严格控制保温层施工质量，减少由于保温隔热不良或热传导不均衡导致的结露和热桥形成。
　　7.4 对无人值守变电站二次设备运行场所的环境温、湿度测量监控宜设计具有远方控制功能，如：采用DR-60型智能降温除湿自动控制系统，该系统是高可靠性、高精度的自动化控制，能确保室内湿度及温度处在正常范围内。
　　（本文作者在进行现场调查及问题查找、资料收集等过程中，得到了设计院、运行单位及本公司等相关领导、同仁的帮助，尤其是设计院的暖通设计人员的不吝赐教，在此表示衷心的感谢。）
　　参考文献：
　　[1]220～500KV变电所设计技术规程.DL/T5218-2005.
　　[2]火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规程.DL/T5035-2004.
　　[3]火力发电厂设计技术规程.DL5000-2000.
　　[4]采暖通风与空气调节设计规范.GBJ19-87.
　　[5]关于变电站二次设备运行环境温度的规定.某省电力公司文件.
　　[6]某220KV变电站现场运行规程.
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