一种风电变流器的加热除湿设备及方法与流程

一种风电变流器的加热除湿设备及方法与流程

　　本发明涉及风电设备领域，尤其涉及一种风电变流器的加热除湿设备及方法。

　　背景技术：

　　现有风电变流器一般应用于寒冷的三北地区，其气温最低一般在零下30摄氏度左右。为保证风电变流器内部器件在极端低温环境下可靠运行，一般电气柜体内配备加热器对柜体内部进行加热，保证柜体内电气元件的环境温度在其要求的工作范围之内。

　　我国现有风电变流器一般应用于我国西南、西北、东南沿海等地区，其地貌多为海边、潮间带，此类地域湿度大或者昼夜温差大，甚至昼夜温差和湿度都偏大，这就意味着风电场常会遇见低温、高湿、气温变化较快等多种极端环境，此时风电变流器要能够正常运行，便给设备维护技术提出了十分高的要求。

　　变流器在满载运行时柜内的空气温度通常在50℃以上，其相对湿度较低，如果当时柜外的空气湿度较大，因柜体(机柜防护等级ip54)无法做到100％密封，或当现场人员长期打开机器柜门，水汽就比较容易渗透到柜内。当停机或长时间待机时，系统的整体温度降低，容易在器件表面形成凝露，通过现有的手段很难将凝露除干净，凝露可能反复出现。

　　并网柜铜排间距足够大，且断路器，并网开关等关键器件对凝露不敏感，控制柜内的控制板都涂有三防漆，湿气进入柜内不会造成影响。功率柜下腔体电抗器设计时也涂有环氧树脂等保护漆，湿气造成的凝露也不会对电磁元件等造成影响。功率柜上腔体由于有关键的半导体igbt模组，及模组母排，当湿气在一定条件下在铜排表面形成凝露后，凝露会影响铜排与铜排之间的安规，甚至可能会导致母排短路，影响关键器件igbt模块可靠性。

　　为保证igbt模块区域有一个更良好的工作环境，在功率柜的模块腔体区，增加了一套除湿系统，通过单板系统和辅助配电开关进行智能控制，完全足够对功率柜上部腔体进行除湿，除湿门限可根据需求进行设定，将柜内空气的相对湿度控制在一定水平。

　　风电变流器一般从现场690v三相交流电网直接取电，通过降压变压器变成三相400v或者单项230v供给加热器或者加热用途的电阻器等。电气柜环境温度达到0摄氏度或者相对湿度达到90％之后，加热器停止工作，变流器开始上电运行。而变流器工作之前，由于变流器控制系统未开始工作，导致降压变流器过温保护问题无法解决，从而应用于现场出现加热器故障导致降压变压器烧毁等事故。

　　技术实现要素：

　　本发明的目的主要是为了突破风电变流器所处环境恶劣从而造成的设备易结凝露，低温不易启动等难题。

　　为了实现目的，本发明提供了以下技术方案：

　　一种风电变流器的加热除湿设备，其关键在于：具有加热除湿电路、判断控制中心、温湿度传感器，所述温湿度传感器采集风电变流器所处环境的温湿度信息，传递至所述判断控制中心；所述判断控制中心将所接收信息进行处理之后生成控制信号，传递至所述加热除湿电路，实现风电变流器的温湿度自动控制。

　　作为一种优选方式，所述加热除湿电路、所述判断控制中心和所述温湿度传感三者之间通过zigbee协议实现无线通信。

　　进一步地，所述温湿度传感包括温、湿度敏感元件和有源数据分析芯片。

　　进一步的，所述加热除湿电路包括第一温度继电器、第二温度继电器、3个保护断路器、2个接触器、第一单板控制继电器、第二单板控制继电器、2个加热器和1个除湿机；其中，3个所述保护断路器包含加热器保护断路器、启机逻辑保护断路器和除湿机保护断路器；2个所述接触器包括加热器供电接触器和ups供电接触器；2个加热器包括控制柜加热器和控制柜ups加热膜；所述加热器保护断路器与所诉控制柜加热器依次串联之后接在供电电压之间，所述第一温度继电器和所述控制柜ups加热膜依次串联之后与所述控制柜加热器并联，且所述控制柜ups加热膜的另一端与所述控制柜加热器的另一端同时接地；所述启机逻辑断路器与所述第一单板控制继电器和所述加热器供电接触器依次串联之后接入供电电压之间，所述第二温度继电器和所述ups供电接触器依次串联之后与所述加热器供电接触器并联，且所述加热器供电接触器的另一端与所述ups供电接触器的一端同时接地；所述除湿机保护断路器与所述第二单板控制继电器和所述除湿机依次串联之后接入供电电压之间，且所述除湿机的另一端接地。

　　一种应用上述风电变流器加热除湿设备所实现的方法，其实施的关键在于，包括以下步骤：

　　s1：通过传感器进行风电变流器环境的温湿度检测，并将监测数据传递到判断控制中心；

　　s2：判断此时风电变流器的运行条件，若达到0℃以上且无凝露，则进入步骤s3；若达到0℃及以下或有凝露，则进入步骤s4；

　　s3：判断控制中心向加热除湿回路输出停机信号，并实时采集环境温湿度信息，上传至判断控制中心分析；

　　s4：判断控制中心向加热除湿回路输出工作信号，控制其对风电变流器工作环境进行升温排湿的工作，并同时实时采集环境温湿度信息，上传至判断控制中心分析。

　　为了实现对风电变流器启动的安全保障，在步骤s1之前还包括复位步骤s0：手动启动加热除湿电路，使其实现变流器的加热除湿功能及环境监测功能。

　　本发明的有益效果为：保证了风电变流器在冬季低温情况下，风机系统准备工作时，变流器的加热除湿控制/启机逻辑启动过程中，变流器得到良好加热，且保证了变流器在允许的环境温度下工作。当加热除湿进行到满足ups启动要求后，ups会自动获得230v电源输入，变流器控制系统得电，然后响应主控的并网指令。同时，本发明还可以选择手动/自动方式进行加热除湿，便于在高湿地区进行加热除湿。更重要的是，本发明所提出的设备结构简单，器件较少，便于安装在变流器柜体内部，方便实施。

　　附图说明

　　图1为本发明所述风电变流器加热除湿方法的流程图；

　　图2为本发明所述风电变流器加热除湿设备的功能拓扑图；

　　图3为本发明所述风电变流器加热除湿电路的功能拓扑图；

　　图4为本发明所述风电变流器加热除湿电路的元件连接图。

　　具体实施方式

　　下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体的解释说明。

　　一种风电变流器的加热除湿设备，如图2，该设备包含加热除湿电路、判断控制中心、温湿度传感器，所述温湿度传感器采集风电变流器所处环境的温湿度信息，传递至所述控制台单片机；所述控制台单片机将所接收信息进行处理之后生成控制信号，传递至所述加热除湿回路，实现风电变流器的温湿度自动控制。其中，所述加热除湿电路、所述判断控制中心和所述温湿度传感三者之间通过zigbee协议实现无线通信，且所述温湿度传感包括温、湿度敏感元件和有源数据分析芯片。

　　而且，如图3所示，该电路包括第一温度继电器、第二温度继电器、3个保护断路器、2个接触器、第一单板控制继电器、第二单板控制继电器、2个加热器和1个除湿机；其中，3个所述保护断路器包含加热器保护断路器、启机逻辑保护断路器和除湿机保护断路器；2个所述接触器包括加热器供电接触器和ups供电接触器；2个加热器包括控制柜加热器和控制柜ups加热膜；所述加热器保护断路器与所诉控制柜加热器依次串联之后接在供电电压之间，所述第一温度继电器和所述控制柜ups加热膜依次串联之后与所述控制柜加热器并联，且所述控制柜ups加热膜的另一端与所述控制柜加热器的另一端同时接地；所述启机逻辑断路器与所述第一单板控制继电器和所述加热器供电接触器依次串联之后接入供电电压之间，所述第二温度继电器和所述ups供电接触器依次串联之后与所述加热器供电接触器并联，且所述加热器供电接触器的另一端与所述ups供电接触器的一端同时接地；所述除湿机保护断路器与所述第二单板控制继电器和所述除湿机依次串联之后接入供电电压之间，且所述除湿机的另一端接地。

　　而且，所述加热除湿电路的具体电子元件连接图如图3所示连接。

　　一种应用上述风电变流器加热除湿设备所实现的方法，如图1所示，包括以下步骤：

　　s0：手动启动加热除湿电路，使其实现变流器的加热除湿功能及环境监测功能；

　　s1：通过传感器进行风电变流器环境的温湿度检测，并将监测数据传递到判断控制中心；

　　s2：判断此时风电变流器的运行条件，若达到0℃以上且无凝露，则进入步骤s3；若达到0℃及以下或有凝露，则进入步骤s4；

　　s3：判断控制中心向加热除湿回路输出停机信号，并实时采集环境温湿度信息，上传至判断控制中心分析；

　　s4：判断控制中心向加热除湿回路输出工作信号，控制其对风电变流器工作环境进行升温排湿的工作，并同时实时采集环境温湿度信息，上传至判断控制中心分析。

　　在具体工作的时候，变流器得电启机时，先进行加热除湿动作。通过加热除湿控制/启机逻辑，当环境温度小于0度时，14s1温度继电器的1，3端导通，14k2加热器供电接触器a1,a2线圈得电，14k2加热器供电接触器主触点闭合。13r1:1～13r1:3控制柜加热器和13r2:1控制柜ups加热膜进行工作发热，对柜体进行加热除湿。并且当ups附近环境温度大于10度时，13s1温度继电器1，3端断开，13r2:1控制柜ups加热膜停止工作。

　　也可以手动进行加热，当在判断控制中心设置好手动程序和按钮之后，19k6单板控制继电器a1,a2线圈得电，19k6单板控制继电器常开触点11，14闭合，14k2加热器供电接触器a1,a2线圈得电，14k2加热器供电接触器主触点闭合。13r1:1～13r1:3控制柜加热器和13r2:1控制柜ups加热膜进行工作发热，对柜体进行加热除湿。并且当ups附近环境温度大于10度时，13s1温度继电器1，3端断开，13r2:1控制柜ups加热膜停止工作。加热完成后，手动加热按钮恢复至不加热状态。

　　当环境温度大于0度时，14s1温度继电器的1，3端不导通，14k2加热器供电接触器a1,a2线圈不得电，13r1:1～13r1:3控制柜加热器和13r2:1控制柜ups加热膜停止工作。此时，14s1温度继电器的2，3端导通，14k3ups供电接触器a1,a2线圈得电，14k3ups供电接触器主触点闭合，且14k3ups供电接触器常开触点13，14闭合，14k3ups供电接触器a1,a2线圈长期处于得电状态。

　　当系统检测湿度大于设定值时，20k4单板控制继电器a1,a2线圈得电，20k4单板控制继电器常开触点11，14闭合，14m1除湿机进行除湿工作，并将除湿产生的液体通过引流管将水排出柜外。

　　综上所述，本发明本发明保证了风电变流器在冬季低温情况下，风机系统准备工作时，变流器的加热除湿控制/启机逻辑启动过程中，变流器得到良好加热，且保证了变流器在允许的环境温度下工作。当加热除湿进行到满足ups启动要求后，ups会自动获得230v电源输入，变流器控制系统得电，然后响应主控的并网指令。同时，本发明还可以选择手动/自动方式进行加热除湿，便于在高湿地区进行加热除湿。更重要的是，本发明所提出的设备结构简单，器件较少，便于安装在变流器柜体内部，方便实施。

　　最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。