一種風電變流器的加熱除濕設備及方法與流程

　　本發(fā)明涉及風電設備領域，尤其涉及一種風電變流器的加熱除濕設備及方法。

　　背景技術：

　　現(xiàn)有風電變流器一般應用于寒冷的三北地區(qū)，其氣溫最低一般在零下30攝氏度左右。為保證風電變流器內(nèi)部器件在極端低溫環(huán)境下可靠運行，一般電氣柜體內(nèi)配備加熱器對柜體內(nèi)部進行加熱，保證柜體內(nèi)電氣元件的環(huán)境溫度在其要求的工作范圍之內(nèi)。

　　我國現(xiàn)有風電變流器一般應用于我國西南、西北、東南沿海等地區(qū)，其地貌多為海邊、潮間帶，此類地域濕度大或者晝夜溫差大，甚至晝夜溫差和濕度都偏大，這就意味著風電場常會遇見低溫、高濕、氣溫變化較快等多種極端環(huán)境，此時風電變流器要能夠正常運行，便給設備維護技術提出了十分高的要求。

　　變流器在滿載運行時柜內(nèi)的空氣溫度通常在50℃以上，其相對濕度較低，如果當時柜外的空氣濕度較大，因柜體(機柜防護等級ip54)無法做到100％密封，或當現(xiàn)場人員長期打開機器柜門，水汽就比較容易滲透到柜內(nèi)。當停機或長時間待機時，系統(tǒng)的整體溫度降低，容易在器件表面形成凝露，通過現(xiàn)有的手段很難將凝露除干凈，凝露可能反復出現(xiàn)。

　　并網(wǎng)柜銅排間距足夠大，且斷路器，并網(wǎng)開關等關鍵器件對凝露不敏感，控制柜內(nèi)的控制板都涂有三防漆，濕氣進入柜內(nèi)不會造成影響。功率柜下腔體電抗器設計時也涂有環(huán)氧樹脂等保護漆，濕氣造成的凝露也不會對電磁元件等造成影響。功率柜上腔體由于有關鍵的半導體igbt模組，及模組母排，當濕氣在一定條件下在銅排表面形成凝露后，凝露會影響銅排與銅排之間的安規(guī)，甚至可能會導致母排短路，影響關鍵器件igbt模塊可靠性。

　　為保證igbt模塊區(qū)域有一個更良好的工作環(huán)境，在功率柜的模塊腔體區(qū)，增加了一套除濕系統(tǒng)，通過單板系統(tǒng)和輔助配電開關進行智能控制，完全足夠?qū)β使裆喜壳惑w進行除濕，除濕門限可根據(jù)需求進行設定，將柜內(nèi)空氣的相對濕度控制在一定水平。

　　風電變流器一般從現(xiàn)場690v三相交流電網(wǎng)直接取電，通過降壓變壓器變成三相400v或者單項230v供給加熱器或者加熱用途的電阻器等。電氣柜環(huán)境溫度達到0攝氏度或者相對濕度達到90％之后，加熱器停止工作，變流器開始上電運行。而變流器工作之前，由于變流器控制系統(tǒng)未開始工作，導致降壓變流器過溫保護問題無法解決，從而應用于現(xiàn)場出現(xiàn)加熱器故障導致降壓變壓器燒毀等事故。

　　技術實現(xiàn)要素：

　　本發(fā)明的目的主要是為了突破風電變流器所處環(huán)境惡劣從而造成的設備易結凝露，低溫不易啟動等難題。

　　為了實現(xiàn)目的，本發(fā)明提供了以下技術方案：

　　一種風電變流器的加熱除濕設備，其關鍵在于：具有加熱除濕電路、判斷控制中心、溫濕度傳感器，所述溫濕度傳感器采集風電變流器所處環(huán)境的溫濕度信息，傳遞至所述判斷控制中心；所述判斷控制中心將所接收信息進行處理之后生成控制信號，傳遞至所述加熱除濕電路，實現(xiàn)風電變流器的溫濕度自動控制。

　　作為一種優(yōu)選方式，所述加熱除濕電路、所述判斷控制中心和所述溫濕度傳感三者之間通過zigbee協(xié)議實現(xiàn)無線通信。

　　進一步地，所述溫濕度傳感包括溫、濕度敏感元件和有源數(shù)據(jù)分析芯片。

　　進一步的，所述加熱除濕電路包括第一溫度繼電器、第二溫度繼電器、3個保護斷路器、2個接觸器、第一單板控制繼電器、第二單板控制繼電器、2個加熱器和1個除濕機；其中，3個所述保護斷路器包含加熱器保護斷路器、啟機邏輯保護斷路器和除濕機保護斷路器；2個所述接觸器包括加熱器供電接觸器和ups供電接觸器；2個加熱器包括控制柜加熱器和控制柜ups加熱膜；所述加熱器保護斷路器與所訴控制柜加熱器依次串聯(lián)之后接在供電電壓之間，所述第一溫度繼電器和所述控制柜ups加熱膜依次串聯(lián)之后與所述控制柜加熱器并聯(lián)，且所述控制柜ups加熱膜的另一端與所述控制柜加熱器的另一端同時接地；所述啟機邏輯斷路器與所述第一單板控制繼電器和所述加熱器供電接觸器依次串聯(lián)之后接入供電電壓之間，所述第二溫度繼電器和所述ups供電接觸器依次串聯(lián)之后與所述加熱器供電接觸器并聯(lián)，且所述加熱器供電接觸器的另一端與所述ups供電接觸器的一端同時接地；所述除濕機保護斷路器與所述第二單板控制繼電器和所述除濕機依次串聯(lián)之后接入供電電壓之間，且所述除濕機的另一端接地。

　　一種應用上述風電變流器加熱除濕設備所實現(xiàn)的方法，其實施的關鍵在于，包括以下步驟：

　　s1：通過傳感器進行風電變流器環(huán)境的溫濕度檢測，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳遞到判斷控制中心；

　　s2：判斷此時風電變流器的運行條件，若達到0℃以上且無凝露，則進入步驟s3；若達到0℃及以下或有凝露，則進入步驟s4；

　　s3：判斷控制中心向加熱除濕回路輸出停機信號，并實時采集環(huán)境溫濕度信息，上傳至判斷控制中心分析；

　　s4：判斷控制中心向加熱除濕回路輸出工作信號，控制其對風電變流器工作環(huán)境進行升溫排濕的工作，并同時實時采集環(huán)境溫濕度信息，上傳至判斷控制中心分析。

　　為了實現(xiàn)對風電變流器啟動的安全保障，在步驟s1之前還包括復位步驟s0：手動啟動加熱除濕電路，使其實現(xiàn)變流器的加熱除濕功能及環(huán)境監(jiān)測功能。

　　本發(fā)明的有益效果為：保證了風電變流器在冬季低溫情況下，風機系統(tǒng)準備工作時，變流器的加熱除濕控制/啟機邏輯啟動過程中，變流器得到良好加熱，且保證了變流器在允許的環(huán)境溫度下工作。當加熱除濕進行到滿足ups啟動要求后，ups會自動獲得230v電源輸入，變流器控制系統(tǒng)得電，然后響應主控的并網(wǎng)指令。同時，本發(fā)明還可以選擇手動/自動方式進行加熱除濕，便于在高濕地區(qū)進行加熱除濕。更重要的是，本發(fā)明所提出的設備結構簡單，器件較少，便于安裝在變流器柜體內(nèi)部，方便實施。

　　附圖說明

　　圖1為本發(fā)明所述風電變流器加熱除濕方法的流程圖；

　　圖2為本發(fā)明所述風電變流器加熱除濕設備的功能拓撲圖；

　　圖3為本發(fā)明所述風電變流器加熱除濕電路的功能拓撲圖；

　　圖4為本發(fā)明所述風電變流器加熱除濕電路的元件連接圖。

　　具體實施方式

　　下面通過實施例，并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步的具體的解釋說明。

　　一種風電變流器的加熱除濕設備，如圖2，該設備包含加熱除濕電路、判斷控制中心、溫濕度傳感器，所述溫濕度傳感器采集風電變流器所處環(huán)境的溫濕度信息，傳遞至所述控制臺單片機；所述控制臺單片機將所接收信息進行處理之后生成控制信號，傳遞至所述加熱除濕回路，實現(xiàn)風電變流器的溫濕度自動控制。其中，所述加熱除濕電路、所述判斷控制中心和所述溫濕度傳感三者之間通過zigbee協(xié)議實現(xiàn)無線通信，且所述溫濕度傳感包括溫、濕度敏感元件和有源數(shù)據(jù)分析芯片。

　　而且，如圖3所示，該電路包括第一溫度繼電器、第二溫度繼電器、3個保護斷路器、2個接觸器、第一單板控制繼電器、第二單板控制繼電器、2個加熱器和1個除濕機；其中，3個所述保護斷路器包含加熱器保護斷路器、啟機邏輯保護斷路器和除濕機保護斷路器；2個所述接觸器包括加熱器供電接觸器和ups供電接觸器；2個加熱器包括控制柜加熱器和控制柜ups加熱膜；所述加熱器保護斷路器與所訴控制柜加熱器依次串聯(lián)之后接在供電電壓之間，所述第一溫度繼電器和所述控制柜ups加熱膜依次串聯(lián)之后與所述控制柜加熱器并聯(lián)，且所述控制柜ups加熱膜的另一端與所述控制柜加熱器的另一端同時接地；所述啟機邏輯斷路器與所述第一單板控制繼電器和所述加熱器供電接觸器依次串聯(lián)之后接入供電電壓之間，所述第二溫度繼電器和所述ups供電接觸器依次串聯(lián)之后與所述加熱器供電接觸器并聯(lián)，且所述加熱器供電接觸器的另一端與所述ups供電接觸器的一端同時接地；所述除濕機保護斷路器與所述第二單板控制繼電器和所述除濕機依次串聯(lián)之后接入供電電壓之間，且所述除濕機的另一端接地。

　　而且，所述加熱除濕電路的具體電子元件連接圖如圖3所示連接。

　　一種應用上述風電變流器加熱除濕設備所實現(xiàn)的方法，如圖1所示，包括以下步驟：

　　s0：手動啟動加熱除濕電路，使其實現(xiàn)變流器的加熱除濕功能及環(huán)境監(jiān)測功能；

　　s1：通過傳感器進行風電變流器環(huán)境的溫濕度檢測，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳遞到判斷控制中心；

　　s2：判斷此時風電變流器的運行條件，若達到0℃以上且無凝露，則進入步驟s3；若達到0℃及以下或有凝露，則進入步驟s4；

　　s3：判斷控制中心向加熱除濕回路輸出停機信號，并實時采集環(huán)境溫濕度信息，上傳至判斷控制中心分析；

　　s4：判斷控制中心向加熱除濕回路輸出工作信號，控制其對風電變流器工作環(huán)境進行升溫排濕的工作，并同時實時采集環(huán)境溫濕度信息，上傳至判斷控制中心分析。

　　在具體工作的時候，變流器得電啟機時，先進行加熱除濕動作。通過加熱除濕控制/啟機邏輯，當環(huán)境溫度小于0度時，14s1溫度繼電器的1，3端導通，14k2加熱器供電接觸器a1,a2線圈得電，14k2加熱器供電接觸器主觸點閉合。13r1:1～13r1:3控制柜加熱器和13r2:1控制柜ups加熱膜進行工作發(fā)熱，對柜體進行加熱除濕。并且當ups附近環(huán)境溫度大于10度時，13s1溫度繼電器1，3端斷開，13r2:1控制柜ups加熱膜停止工作。

　　也可以手動進行加熱，當在判斷控制中心設置好手動程序和按鈕之后，19k6單板控制繼電器a1,a2線圈得電，19k6單板控制繼電器常開觸點11，14閉合，14k2加熱器供電接觸器a1,a2線圈得電，14k2加熱器供電接觸器主觸點閉合。13r1:1～13r1:3控制柜加熱器和13r2:1控制柜ups加熱膜進行工作發(fā)熱，對柜體進行加熱除濕。并且當ups附近環(huán)境溫度大于10度時，13s1溫度繼電器1，3端斷開，13r2:1控制柜ups加熱膜停止工作。加熱完成后，手動加熱按鈕恢復至不加熱狀態(tài)。

　　當環(huán)境溫度大于0度時，14s1溫度繼電器的1，3端不導通，14k2加熱器供電接觸器a1,a2線圈不得電，13r1:1～13r1:3控制柜加熱器和13r2:1控制柜ups加熱膜停止工作。此時，14s1溫度繼電器的2，3端導通，14k3ups供電接觸器a1,a2線圈得電，14k3ups供電接觸器主觸點閉合，且14k3ups供電接觸器常開觸點13，14閉合，14k3ups供電接觸器a1,a2線圈長期處于得電狀態(tài)。

　　當系統(tǒng)檢測濕度大于設定值時，20k4單板控制繼電器a1,a2線圈得電，20k4單板控制繼電器常開觸點11，14閉合，14m1除濕機進行除濕工作，并將除濕產(chǎn)生的液體通過引流管將水排出柜外。

　　綜上所述，本發(fā)明本發(fā)明保證了風電變流器在冬季低溫情況下，風機系統(tǒng)準備工作時，變流器的加熱除濕控制/啟機邏輯啟動過程中，變流器得到良好加熱，且保證了變流器在允許的環(huán)境溫度下工作。當加熱除濕進行到滿足ups啟動要求后，ups會自動獲得230v電源輸入，變流器控制系統(tǒng)得電，然后響應主控的并網(wǎng)指令。同時，本發(fā)明還可以選擇手動/自動方式進行加熱除濕，便于在高濕地區(qū)進行加熱除濕。更重要的是，本發(fā)明所提出的設備結構簡單，器件較少，便于安裝在變流器柜體內(nèi)部，方便實施。

　　最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管通過參照本發(fā)明的優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了描述，但本領域的普通技術人員應當理解，可以在形式和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。