1、低温高湿工况下换流站阀厅环境湿度控制策略研究吕圣琦，苏伟达（中国南方电网超高压输电公司广州局，广东 广州 ）摘要：针对低温高湿环境工况下换流站阀厅湿度高且无法调节的问题，研究了换流站阀厅环境湿度控制原理，分析了不同阀厅空调参数工况下对阀厅环境湿度的控制效果，提出阀厅空调环境湿度控制策略的优化策略，并提出运维建议。关键词：换流站；阀厅空调；湿度控制中图分类号：，（，）：，：；收稿日期：作者简介：吕圣琦（），研究方向为高压直流输电运行维护；苏伟达（），研究方向为高压直流输电运行维护。引言换流站内每个阀厅配置两套阀厅空调机组，通过阀厅空调的制冷除湿功能，将阀厅温度和湿度控制在规定范围内，保证各种运行
2、条件下换流阀的绝缘部件不出现冷凝及过热。但在低温高湿工况下，阀厅空调的冷凝作用会大幅下降，导致阀厅空调“除湿模式”效果变差。若阀厅湿度长期大于，可能导致换流阀误导通，存在主设备损毁的风险。目前，针对以上问题还没有一套科学、成熟的监测方法、控制策略及运维措施。因此，有必要开展低温高湿工况下换流站阀厅环境湿度控制策略的研究。换流站阀厅空调湿度控制原理研究 换流站阀厅空调配置换流站阀厅采用独立的空调系统，采用单冷型冷水机组。机组配置形式为风冷螺杆式冷水机组组合式空气处理机组风管送回风的系统形式，如图所示。冷水机组及组合式空气处理机组均设 的备用，即每个阀厅设置台，台运行，台备用。图阀厅空调机组结构示
3、意图风冷冷水机组布置在紧靠阀厅的控制楼屋面，由压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器等组成。组合式空气处理机组布置于控制楼空调机房内，由回风机段、新排风调节段、初效过滤段、表冷加热段、辅助电热段、送风机段、中效过滤段、送风消声段等功能段组成，其中高端阀厅组合式空气处理机组还需设置高效过滤段，如图所示。图空气处理机组结构示意图电力自动化电工技术 空调系统全年运行，设有一套自动监控系统，可设置远程控制。控制系统具有对温度、湿度、风量、风压、压差等进行自动监测、显示、调节及系统故障报警功能，同时对主要部件提供必要的保护。换流阀运行过程中，阀厅内最高温度不能超过，最低不能低于，室内相对湿度控制在 。为了防止室
4、外灰尘进入阀厅，阀厅内还需要维持 的正压值。换流站阀厅空调制冷除湿原理阀厅空调风冷冷水机组的压缩机吸入蒸发器中的低压过热制冷剂蒸汽，经压缩机压缩变为高温高压的过热蒸汽，在冷凝器中向环境放出热量，从而冷凝成饱和或过冷的制冷剂液体，经膨胀阀节流减压流入蒸发器，在蒸发器中吸收冷媒水的热量汽化后，再被压缩机吸入压缩，开始新的循环。这样，经过蒸发器的冷媒水被冷却，而被引入空调区域。组合式空气处理机从阀厅上部抽取室内空气，进行降温、过滤处理后，通过送风道由地沟送入阀厅。空气处理机组主要通过表冷器进行热湿交换，其原理是让热媒、冷媒或制冷工质流过金属管道内腔，而需处理的空气流过金属管道外壁进行热交换来达到加热
5、或冷却空气的目的。空气与介质间的热湿交换是通过设备的金属表面来进行的，当作为冷却器处理空气时，若其表面温度低于被处理空气的露点温度，则空气先被等湿降温到饱和线，然后沿饱和线进一步降温减湿到接近表冷器的表面温度，这时空气中将有部分水分凝结出来。在这个过程中，空气不但要降低温度，还要减少含湿量，由此达到阀厅降温除湿的目的。不同阀厅空调参数下阀厅环境湿度控制效果分析 现有的阀厅空调除湿控制策略在低温高湿工况下，阀厅空调的冷凝作用大幅下降，导致阀厅空调“除湿模式”除湿效果变差。由凝露原理可知，空气处理机组除湿过程主要是通过表冷器对空气进行析露，形成冷凝水排出。因此，低温高湿工况下阀厅湿度通常可采用以下
6、策略手动控制。（）调节新风阀。若外界空气湿度较低，则可增大新风阀的开度来增大进风；若外界空气湿度较高，则可关闭新风阀来防止湿度进一步上升。也可通过控制排风阀来排出湿度较高的空气。（）打开电加热器。在湿度一定的情况下，打开电加热器，提高空气温度，可以使空气的露点升高，更容易凝露。（）调节冷水机组三通阀。将冷水机组三通阀开度调大，使水冷管道通过的水量更多，在空气露点一定的情况下，可以更好地凝露。冷水机组出水温度对阀厅环境湿度的影响分析在极端条件或应急情况下，新风阀关闭、电加热器打开，且冷水机组三通阀开到一定程度，仍无法将阀厅湿度快速降至要求范围内时，需采取调整冷水机组制冷温度定值的方法调节阀厅环境
7、湿度。以某换流站为例，在新风阀、电加热器及冷水机组三通阀状态不变的情况下，观察不同冷水机组制冷温度定值下阀厅湿度变化情况。设置初始状态下冷水机组的制冷温度定值为 ，工作运行一段时间后冷水机组的冷却水出水温度稳定在 左右。在低温高湿工况下，由于阀厅空调进风的露点温度与经过表冷器的冷却水温度仅相差，此时阀厅空调除湿效果大幅下降，如图所示，阀厅环境湿度快速上升。在 处，修改冷水机组的制冷温度定值为，此时阀厅空调除湿性能恢复，阀厅湿度在 内由最高 逐步降至 左右，达到了预期除湿效果。图阀厅湿度变化趋势图低温高湿工况下换流站阀厅环境湿度控制方法研究 露点温度监测露点温度是指空气在水汽含量和气压不变的条件
8、下，降低气温使水汽达到饱和时的温度，它是湿空气中水蒸气分压力对应的饱和温度。在湿空气温度一定条件下，露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越高、水蒸气含量越高，湿空气越潮湿，反之湿空气越干燥，因此湿空气露点温度的高低可以说明湿空气的潮湿程度。在较高温度下包容在空气中的水汽，随着温度的下降，会无法继续容纳于空气中，通过液态水的形式析出。如果湿度较大且温度相对较高的空气，碰到温度相对较低（低于该条件下空气的露点温度）的固态表面，就会产生凝露现象，进而产生一定量的液态水。阀厅空调进风的露点温度低于表冷器的冷却水温度时阀厅空调完全失去冷凝效果。运行经验表明，阀厅空调进风的露点温度与经过表冷器的冷却水温度
9、相差 时，阀厅空调的除湿性能会大幅下降。因此，可通过后台监视露点温度，当阀厅空调进风的露点温度低于表冷器的冷却水温度时，发出阀厅空调除湿性能下降报警，提醒运维人员及时进行检查处理。（下转第 页）电工技术电力自动化 参考文献 郑玉平 智能变电站二次设备与技术 北京：中国电力出版，赵长春，邓茂军，张艳超，等智慧变电站集群测控功能冗余切换方案研究 电测与仪表，（）：何金栋，王宇，赵志超，等 智能变电站嵌入式终端的网络攻击类型研究及验证 中国电力，（）：王海翔，朱朝阳，王宇，等基于业务逻辑的电力业务报文攻击识别方法电力自动化设备，（）：李福阳，李俊娥，刘林彬，等 智能变电站嵌入式终端安全测试方法研究
10、电力建设，（）：信息安全技术 网络安全等级保护基本要求 魏梦飒，陆增洁，柴俊，等基于指纹识别的 开关柜许可用智能绝缘挡板设计 电力与能源，（）：赵军 基于多媒体技术的变电站人员人脸识别系统 自动化与仪器仪表，（）：余娟娟，朱武，沈文忠基于虹膜识别的电力防误闭锁系统的设计上海电力学院学报，（）：杨子，王吉文，王波，等基于声纹识别技术的调度下令验证系统研究电子器件，（）：易强，万书鹏，彭晖，等 调度与变电站一体化系统远程维护安全防护设计 江苏电机工程，（）：，凌青 基于网络安全的变电站智能五防解锁钥匙管理系统的开发电气传动自动化，（）：郑方，艾斯卡尔肉孜，王仁宇，等生物特征识别技术综述 信息安全研
11、究，（）：顾韵华，刘素英 动态口令身份认证机制及其安全性研究微计算机信息，（）：王小云，于 红 波密 码 杂凑算法综述信息安全研究，（）：，：，王小云，于红波 密码杂凑算法 信息安全研究，（）：朱鹏飞，于华章，陆舟，等一种对动态口令生成算法的量化评估方法信息网络安全，（）：信息安全技术 动态口令密码应用技术规范（上接第 页）适当调节冷水机组出水温度当出现阀厅空调除湿性能下降报警时，可设置降低冷水机组出水温度至，以打破表冷器热湿交换的平衡，使空气水分更快凝结析出，达到降低阀厅湿度的效果。但是，冷水机组出水温度不能设置过低，否则会导致冷水机组出现低温故障。放置外置除湿机当调节冷水机组出水温度仍无法
12、控制阀厅湿度时，应放置阀厅除湿应急装置，可在后台根据阀厅湿度变化情况自动或手动启停除湿功能，辅助阀厅空调将湿度降至要求范围内。针对换流阀在冷备用状态无法从大门进入阀厅设置除湿机的情况，可将其设置在阀厅顶部的巡视走道处。结语本文通过研究换流站阀厅空调制冷除湿原理，提出了低温高湿工况下阀厅空调除湿控制策略。在调节新风阀、打开电加热器、调节冷水机组三通阀控制策略的基础上，通过露点温度监测，及时发现阀厅空调除湿性能失效的情况，并依次采取适当调节冷水机组出水温度、设置外置除湿机的优化策略，快速将阀厅湿度调节至正常范围内，避免因低温高湿工况损害阀厅设备或影响直流送电计划，对于保障直流输电系统的安全稳定运行有重要意义。参考文献 赵婉君高压直流输电工程技术北京：中国电力出版社，王振，钱海，周尚礼，等天广直流工程换流阀异常导通原因分析及对策高电压技术，（）：李慧 普洱换流站阀厅通风及空调设计研究科技创新与应用，（）：赖皓，尹海涛，洪乐洲换流站阀厅空调在线监测及故障诊断方法研究电工技术，（）：陈宾毅工业空调冷水机组性能分析设备管理与维修，（）：张志军，郑劲，陈东特高压直流输电工程高端阀厅空调通风系统的设计 电力建设，（）：贺庆棠 气象学 北京：中国林业出版社，电工技术电力自动化