变电站智能排水系统的设计

2020-04-09周圣杰潘继元黄萱

经济技术协作信息 2020年7期

◎周圣杰潘继元黄萱

在一部分老的变电站的中，因为忽视开关室电缆沟电缆出线处的封堵、密封，长时间运行容易发生龟裂，甚至脱离，从而发生渗滴现象，造成电缆沟积水。如果开关柜与电缆沟之间的封堵不严密，随着电缆沟的积水增多，开关柜内湿度就会随之不断上升，引起设备潮湿而放电，损害变电站的电力设备，对变电站的安全维护造成极大的影响。新建的变电站大都使用单一的排水系统，当测量设备或排水设备发生故障时，若巡检人员没有及时发现，也会危害变电站的正常运行。为了确保变电站的安全运行，本文设计了一种变电站的智能排水系统，通过处理器可以智能的控制排水系统的运作，当发生故障会实时报警，且维护人员可以远程监控各变电站电缆沟的水位和工作情况，可以实时控制排水系统并及时发现排除故障，并在排水口处装设水流开关，保障排水泵的正常工作。

一、变电站智能排水系统的研究背景

在变电站开关室下的电缆夹层是放置电缆的地方，这些电缆往往连接开关室的仪器与远处的控制端。在电缆处出线处往往需要进行严密的封堵，但是由于封堵老化、暴雨、排水不畅等问题，形成电缆夹层积水，当积水蒸发时可能会进入到上方的开关柜中，引起电气设备潮湿而放电，甚至击穿而引发事故。

大部分变电站都不能及时采取措施，只有工作人员巡视观察到有水时，通过人工装设排水泵进行排水。这样需要巡检人员每日进行检查，大量浪费人力物力。而且电缆夹层为大面积平地，通过单一的排水泵，不能完全排净电缆夹层中的积水，仍会危害开关室各设备的安全。

随着智能变电站的不断发展，可以通过智能化手段解决排水系统的问题。

二、变电站智能排水系统的构成

变电站智能排水系统包括电源模块、测量模块、控制处理模块和远程监控模块四个模块。

1.电源模块。变电站智能排水系统通过智能开关柜使用站用电进行供电源供给。将220v的交流电直接供给排水泵和除湿设备，搭建电路通过直流电源供应器将220V交流电转化为24V直流电，供给测量模块与处理器模块。

2.测量模块。变电站智能排水系统的测量模块包括温湿度传感器和液位传感器。用于测量蓄水池的液位高度与电缆夹层的湿度，并传输给控制处理模块。

3.控制处理模块。变电站智能排水系统的控制处理模块包括处理器、流量开关、除湿设备、排水泵、智能开关柜和HMI人机交互界面。用于处理测量到的数据，并控制进行排水除湿。

4.远程监控模块。变电站智能排水系统的远程监控模块包括红外线高清摄像机、服务器。用于将采集到的液位信息、视频信息等传输到远处的监控端。

变电站智能排水系统的结构如下：

三、变电站智能排水系统的设计

智能排水系统的设计主要分为以下几个部分：

1.电缆夹层增挖蓄水池汇集积水。因为电缆夹层面积较大，当积水较浅时不能很好地利用排水泵进行排水，所以在电缆夹层的地面低洼处挖设一个蓄水池，以汇集在电缆夹层的积水。

2.在蓄水池安装液位传感器、排水泵、标尺和排水管道用于排水。在蓄水池内安装一个竖直长方形标尺，正面标有刻度，侧面面安装有三个液位传感器。安装有主备两台排水泵，以防止主排水泵发生故障，保证排水工作的正常运行。架设排水管道将蓄水池中的水利用排水泵通过管道排放到适合的地方。蓄水池示意图如下：

图2 蓄水池内部示意图

3.液位传感器的控制方案。

（1）当水位达到上方的液位传感器a时，由液位传感器a传输信号，导通电源，控制主排水泵工作；

（2）若长时间水位高于液位传感器a，则会自动打开备用排水泵工作；

（3）若同时打开主备两台排水泵仍无改善，并且水位达到最上方的超水位液位传感器x时，将会再次发送信号打开主备两个排水泵，并触发站内的蜂鸣器报警，通过网络将情况反映给远程监控端；

（4）当水位低于液位传感器b，则断开电源连接，关闭排水泵；

（5）当液位传感器b失灵，水位低于最下方的液位传感器c时，强制关闭排水泵，起到保护水泵的作用。

4.装设水流开关保证排水泵的正常运行。当蓄水池水已经排光，如果传感器b、c皆失灵，不能有效地切断排水泵工作，则会造成排水泵空转，若不及时切断，则会烧坏排水泵。为保护排水泵的正常运行，在排水管道中加入流量开关。

当排水排正常工作时，通过水流可以顶开流量开关的阀门，打开流量开关；当水排尽后，因为排不出水，阀门会自动闭合，流量开关就会关闭，经过短暂延时后则会强行切断排水泵供电停止工作，达到保护排水泵的效果；经过10分钟延时会再次接通电源，若排水泵启动仍不能打开水流开关，则强行切断排水泵供电，并报警。

5.特殊环境下的湿度处理。遇到炎热天气，如果积水没有达到液位传感器a的位置，但水大量蒸发同样会危害上方开关室，所以在电缆夹层安装湿度传感器与除湿设备。当湿度超过设定值就会启动除湿设备进行工作。

6.搭建远程监控系统。通过建立服务器与处理器相连接，可以将采集到的数据和报警信号实时传输到智能开关柜旁的HMI人机交互界面和远端的监控室，有助有巡视人员和远程监控人员实时了解水位湿度情况。由于电缆夹层光线昏暗，通过安装红外线高清摄像头可以在收到报警信号后，通过标尺对蓄水池情况进行实时检查，实施相应的排障方案。