國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司天水供電公司 韓 亮 吳兆彬 劉棟梁 尚彥赟 王江寧

在帶絕緣液的電氣設(shè)備中，隨著設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的變長(zhǎng)，電氣設(shè)備中的干燥劑受潮變重導(dǎo)致吸濕效果變差，電氣設(shè)備中的相對(duì)濕度增加，給電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)一定的隱患和風(fēng)險(xiǎn)。本文闡述了帶絕緣液電氣設(shè)備免維護(hù)除濕烘干裝置的研制方法，并介紹了該免維護(hù)除濕烘干裝置的應(yīng)用情況。

在帶絕緣液電氣設(shè)備的干燥劑中，一般當(dāng)電氣設(shè)備運(yùn)行幾個(gè)月之后，干燥劑會(huì)因吸濕受潮而變色，此時(shí)為了保證干燥劑的吸濕性能，需要采取人工方式對(duì)干燥劑進(jìn)行更換。但目前變電站一般都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，如果需要對(duì)干燥劑進(jìn)行更換，則需要電力企業(yè)另外派車派人，這將增加電力企業(yè)的運(yùn)維成本，并且可能因?yàn)楦稍飫└鼡Q不及時(shí)，導(dǎo)致電氣設(shè)備的絕緣性能變差，存在著較大的安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。本文詳細(xì)分析了帶絕緣液電氣設(shè)備免維護(hù)除濕烘干裝置的優(yōu)勢(shì)，并介紹了該除濕烘干裝置中的數(shù)字化控制系統(tǒng)和烘干原理，對(duì)于提高帶絕緣液電氣設(shè)備的維護(hù)效率具有一定的價(jià)值。

1 帶絕緣液電氣設(shè)備的除濕技術(shù)

在帶絕緣液電氣設(shè)備的除濕技術(shù)中，電力企業(yè)一般采用硅膠顆粒吸收帶絕緣液電氣設(shè)備中的濕氣，但如果硅膠顆粒變色后長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有進(jìn)行更換，則按照國(guó)網(wǎng)對(duì)帶絕緣液電氣設(shè)備運(yùn)行規(guī)程的相關(guān)規(guī)定，需要根據(jù)硅膠顆粒變色的程度扣分，變色越嚴(yán)重則扣分越多，因此我們需要采用能夠在線加熱的帶絕緣液電氣設(shè)備除濕烘干裝置。

圖1 除濕烘干裝置中開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)原理圖

圖2 除濕烘干裝置中的閉環(huán)控制系統(tǒng)

本文介紹的帶絕緣液電氣設(shè)備免維護(hù)除濕烘干裝置，其將能夠根據(jù)控制系統(tǒng)啟動(dòng)加熱元件，實(shí)現(xiàn)干燥劑的自動(dòng)加熱，將干燥劑中的水分蒸發(fā)，從而提高干燥劑的稀釋性能，達(dá)到免維護(hù)的目的；同時(shí)，干燥劑中的水分蒸發(fā)后會(huì)使得干燥劑的重量降低，此時(shí)除濕烘干裝置中的傳感器設(shè)備會(huì)根據(jù)所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)下發(fā)停止加熱的指令。

2 帶絕緣液電氣設(shè)備免維護(hù)除濕烘干裝置的研制

2.1 免維護(hù)除濕烘干裝置的硬件結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理

本設(shè)計(jì)中的裝置，在硬件結(jié)構(gòu)組成方面，主要包括加熱元件、控制模塊、傳感器設(shè)備、玻璃管、冷凝罩、金屬法蘭等，其中傳感器包括濕度檢測(cè)傳感器、干燥劑稱重傳感器等。免維護(hù)除濕烘干裝置的基本運(yùn)行原理為濕度檢測(cè)傳感器檢測(cè)到帶絕緣液電氣設(shè)備空氣中的相對(duì)濕度數(shù)據(jù)超過(guò)了允許范圍，干燥劑稱重傳感器檢測(cè)到干燥劑的重量也超過(guò)了控制系統(tǒng)的整定值，此時(shí)控制系統(tǒng)會(huì)下發(fā)控制命令啟動(dòng)免維護(hù)除濕烘干裝置中的加熱元件。干燥劑受熱蒸發(fā)出水蒸氣，水蒸氣經(jīng)過(guò)玻璃管和冷凝罩，最終流出除濕烘干裝置，達(dá)到除濕的目的。

2.2 免維護(hù)除濕烘干裝置中的數(shù)字化控制系統(tǒng)

根據(jù)上述除濕烘干裝置中的基本運(yùn)行原理，在帶絕緣液電氣設(shè)備免維護(hù)除濕烘干裝置的研制過(guò)程中，需要設(shè)計(jì)數(shù)字化控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的控制方式主要包括開(kāi)環(huán)控制方式和閉環(huán)控制方式，對(duì)于采用開(kāi)環(huán)方式的控制系統(tǒng)，輸出量的信息難以反映到輸入中，即輸入量不能根據(jù)輸出量的情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，故該種控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)較差。若將開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)用在帶絕緣液電氣設(shè)備免維護(hù)除濕烘干裝置的研制中，則除濕烘干裝置中的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

在圖1中，執(zhí)行子系統(tǒng)主要是指加熱元件。在帶絕緣液電氣設(shè)備免維護(hù)除濕烘干裝置的控制系統(tǒng)中，若采用開(kāi)環(huán)控制方式，則按照除濕烘干裝置的功能分解為控制子系統(tǒng)和執(zhí)行子系統(tǒng)等，并且執(zhí)行子系統(tǒng)完全根據(jù)控制系統(tǒng)的控制指令來(lái)進(jìn)行除濕烘干裝置的實(shí)際控制，在對(duì)除濕烘干裝置控制性能要求不高的情況下可以采用開(kāi)環(huán)控制方式。若對(duì)除濕烘干裝置的控制性能要求較高，則應(yīng)采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。在開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，其構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)的示意圖如圖2所示。

在圖2中的除濕烘干裝置的閉環(huán)控制系統(tǒng)中，除濕烘干裝置控制系統(tǒng)中的檢測(cè)元件可通過(guò)提取輸出量中的信息，并將信息反饋到控制器中，進(jìn)而調(diào)整系統(tǒng)的輸入量。具體而言，當(dāng)除濕烘干裝置啟動(dòng)加熱元件對(duì)干燥劑加熱一段時(shí)間后，其將此時(shí)干燥劑的重量數(shù)據(jù)信息再傳輸?shù)介]環(huán)控制系統(tǒng)中進(jìn)行分析比較，當(dāng)滿足停止加熱要求時(shí)，則發(fā)出停止加熱指令。在除濕烘干裝置的研發(fā)和制造過(guò)程中，可以采用數(shù)字PID控制器技術(shù)，該控制器的控制規(guī)律如式(1)所示。

對(duì)應(yīng)的模擬PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)如下式(2)所示：

式(2)中：Kp為比例增益，u(t)為控制量，e(t)為偏差量。這種數(shù)字控制算法能夠很好地對(duì)整個(gè)除濕烘干過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制，在實(shí)際中也取得了較好的應(yīng)用效果。另外，對(duì)除濕烘干裝置的控制性能進(jìn)行測(cè)試，也是對(duì)所研發(fā)的產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)試的一個(gè)重要方面。測(cè)試除濕烘干裝置中的控制設(shè)備能否具有負(fù)反饋的控制性能，能否根據(jù)輸出量的變化實(shí)時(shí)調(diào)整輸入量的變化，若具備上述性能則表示基本達(dá)到對(duì)帶絕緣液電氣設(shè)備中的相對(duì)濕度進(jìn)行控制調(diào)整的目的。

3 帶絕緣液電氣設(shè)備免維護(hù)除濕烘干裝置的應(yīng)用

傳統(tǒng)的帶絕緣液電氣設(shè)備除濕器的維護(hù)裝置包括多個(gè)不同的機(jī)構(gòu)，如移動(dòng)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和清潔機(jī)構(gòu)等，需要通過(guò)人工方式操作搖桿，以控制維護(hù)裝置的升降等，這種作業(yè)方式工作效率較低。通過(guò)在帶絕緣液電氣設(shè)備中推廣應(yīng)用免維護(hù)除濕烘干裝置，可以使得帶絕緣液電氣設(shè)備中的相對(duì)濕度始終在合理的范圍內(nèi)，可以做到在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都不用更換干燥劑，對(duì)于電力企業(yè)而言將會(huì)產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益，提高電網(wǎng)安全運(yùn)行效率，優(yōu)化電網(wǎng)企業(yè)中的人員和物質(zhì)的配置，提高企業(yè)電力生產(chǎn)的自動(dòng)化和智能化技術(shù)水平。

隨著智能化控制算法和設(shè)備制造水平的提高，電力企業(yè)應(yīng)用帶絕緣液電氣設(shè)備免維護(hù)除濕烘干裝置，能夠更加智能地根據(jù)干燥劑和電氣設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況進(jìn)行除濕烘干操作。如：可以在自動(dòng)除濕烘干裝置中加入定時(shí)控制策略。在定時(shí)控制器中，根據(jù)傳感器所采集到的干燥劑的歷史重量數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)這些歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，得出該帶絕緣液電氣設(shè)備的呼吸規(guī)律數(shù)學(xué)模型，從而生成控制模型中的定時(shí)參數(shù)。當(dāng)除濕烘干裝置達(dá)到了定時(shí)控制的條件時(shí)，則啟動(dòng)加熱元件動(dòng)作，達(dá)到除濕烘干的目的。

結(jié)論：隨著電網(wǎng)企業(yè)對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行可靠性要求的提高，應(yīng)采用現(xiàn)代數(shù)字智能化技術(shù)提高電氣設(shè)備的運(yùn)行可靠性。本文著重分析了帶絕緣液電氣設(shè)備免維護(hù)除濕烘干裝置的研發(fā)內(nèi)容，包括硬件結(jié)構(gòu)和軟件控制系統(tǒng)，在實(shí)際帶絕緣液電氣設(shè)備的維護(hù)中可以對(duì)本文所述的免維護(hù)除濕烘干裝置加以推廣應(yīng)用。