一种光伏发电箱变自动降温除湿装置、配电方法及控制方法与流程

1.本发明涉及电力系统技术领域，更具体地，涉及一种箱变装置、配电方法及降温除湿控制方法。


背景技术：

2.箱式变压器是在密封的环境下工作运行，当夏天太阳光长时间照射、箱变内的元器件持续运行发热以及处于空气不流通的情况下，箱体内部热量无法散出，这样容易造成箱变内温度越来越高，最终会使得箱内温度高达60℃以上，这一温度已经超出了元器件正常工作温度不高于40℃的环境。随着运行时间的延长，箱内温度持续升高，过高的温度不仅会使箱内的设备元件提前氧化、老化，缩短使用寿命，还会影响元器件的安全运行，引发断路器跳闸，甚至还会导致元器件的烧毁，造成故障停电。
3.当处于梅雨季节时，箱变内空气潮湿，湿度大，设备上会出现水滴现象，这时，在箱变高压的情况下会破坏设备的绝缘性能，容易造成电网短路故障而停电现象。
4.解决箱变内环境处于潮湿和温度过高的问题，如中国专利文献cn107272782a，采用一种箱式变电站空气循环降温除湿系统及方法，通过温度传感器检测和风机、除湿器与外界空气热交换，来降低高温高湿空气的温度。但是，由于箱式变压器往往安装于户外的密闭环境，特别是夏季白昼太阳直照时，箱内温度超出平时的温差范围，在该技术方案下，如果不额外安装大功率风机，该技术方案的降温效果不理想，如果安装大功率风机，则能耗过大，且一旦电网停电，该技术方案无法降温无法除湿，危及设备安全。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术中，一旦电网停电无法降温除湿的问题，本发明的目的在于提供一种光伏供电，箱变内温度及湿度可控，保障箱变在正常范围内安全可靠运行，且能达到节能效果的技术方案。
6.本发明采用的技术方案是：一种光伏发电箱变自动降温除湿装置，所述装置由降温除湿系统、并网系统、储能系统和光伏发电系统并联而成。
7.所述光伏发电系统包括光伏板和光伏控制器，所述光伏板安装于箱变的顶端外侧，所述光伏控制器控制所述光伏板产生直流电，供给所述降温除湿系统用电。
8.所述降温除湿系统包括直流电风扇、除湿器和温湿度控制器，所述温湿度控制器控制所述直流电风扇或所述除湿器的开启或关闭。
9.所述并网系统包括箱变低压并网端、双向计量表和整流逆变器，用于接收所述光伏发电系统逆变输电或给所述降温除湿系统供电；通过整流逆变器将电能双向输送。
10.所述储能系统包括储能电池组和温度控制开关，用于储能或给所述降温除湿系统供电。
11.所述温度控制开关实时监测储能电池组的运行温度，当温度超过温度阀值时，所述温度控制开关自动断开电路连接，以达到保护储能电池组。
12.箱变顶部光伏板产生电能，经光伏控制器后，既可以储存在储能电池组内，供直流电风扇和除湿器使用，也可以逆变成交流电通过双向计量表输送到外部电网，为外部提供电能。
13.本发明采用的技术方案还提供一种光伏发电箱变自动降温除湿装置配电方法，包括以下步骤：
14.s1：当所述降温除湿系统运作时，若安装于箱变外顶端的所述光伏板处于可光伏发电时，则所述光伏发电系统给所述降温除湿系统供电；
15.s2：若光伏发电系统不能为所述降温除湿系统提供电能，则所述并网系统给所述降温除湿系统供电；
16.s3：若并网系统处于断电状态，则由所述储能系统给所述降温除湿系统供电；
17.s4：当所述降温除湿系统不运作时，若所述储能系统未满电，且所述光伏板处于发电状态，则所述光伏发电系统向所述储能系统供电；
18.s5：若所述储能系统已满电时，且所述光伏板处于发电状态，则所述光伏发电系统向箱变低压并网端输电。
19.当所述降温除湿系统不进行工作时，若安装于箱变外顶端的所述光伏板处于可光伏供电，则所述光伏供电系统先给所述储能系统充电；若储能系统达到满荷，则所述光伏供电系统通过所述整流逆变器给箱变低压并网端输电售电。
20.本发明采用的技术方案还提供一种光伏发电箱变自动降温控制方法，包括以下步骤：
21.st1：温湿度控制器读取箱变内环境的温度的参数，设定温度阀值；
22.st2：判断箱变内环境的温度是否高于40℃；
23.st3：根据步骤st2，若判断为否，则关停直流电风扇；
24.st4：根据步骤st2，若判断为是，则启动直流电风扇，箱变内环境的温度降低；
25.st5：根据步骤st4，判断箱变内环境的温度是否低于40℃；
26.st6：根据步骤st5，若判断为否，则维持直流电风扇运转；
27.st7：根据步骤st5，若判断为是，则关停直流电风扇。
28.当箱变温度过高时，温湿度控制器开启，直流电风扇将箱变内的热空气排出，以达到设备散热降温的效果。
29.本发明采用的技术方案还提供一种光伏发电箱变自动除湿控制方法，包括以下步骤：
30.sp1：温湿度控制器读取箱变内环境的湿度的参数，设定湿度阀值；
31.sp2：判断箱变内环境的湿度是否高于90％；
32.sp3：根据步骤s2，若判断为否，则关停除湿器；
33.sp4：根据步骤s2，若判断为是，则启动除湿器，箱变内环境的湿度降低；
34.sp5：根据步骤s4，判断箱变内环境的湿度是否低于90％；
35.sp6：根据步骤s5，若判断为否，则维持除湿器运转；
36.sp7：根据步骤s5，若判断为是，则关停除湿器。
37.当箱变内湿度过高时，温湿度控制器开启，除湿器开始除湿，以达到设备除湿的效果。
38.进一步地，所述光伏板为单晶硅薄形光伏电池，用钢化玻璃及防水树脂封装，峰值工作电压为41.7v，工作电流为10.92a。
39.进一步地，所述储能电池组为阀控式储能用铅酸蓄电池，单只电池为12v。
40.进一步地，所述装置还包括温度传感器和湿度传感器，感知箱变内环境温度数据和湿度数据。
41.进一步地，所述装置还包括温湿度记录仪，监测并记录箱变内环境的实时温湿度。
42.进一步地，所述装置还包括百叶通风窗，分布于所述装置的四周侧壁。
43.进一步地，所述装置还包括远程通信控制器和app远程监测器，所述远程通信控制器控制所述温湿度控制器进行温度控制或除湿控制，所述app远程监测器监测箱变内环境的温度或湿度。
44.通过设置远程通信控制器，使温湿度控制器实现远程控制，从而提高工作效率。通过设置app远程监测器，使得箱变内温度或湿度实现远程监测功能。
45.相对现有技术，本发明通过建立降温除湿系统、并网系统、储能系统、光伏发电系统构成的降温除湿装置，可以实现即使外部电网停电，也能箱变内降温除湿，使箱变内温度及湿度可控，保障箱变在正常范围内安全可靠运行。同时，在箱变顶端安装光伏板，阻挡太阳光对箱变顶端进行照射，可降低箱变内环境温度，光伏板在太阳光的照射下，又可将太阳能转化为电能输出。
46.本发明通过对降温除湿装置的配电方法，使得直流电风扇和除湿器优先使用光伏发电系统的直流电，达到降低箱变损耗、节能减排，从而保障电气设备的安全可靠运行。当光伏板产生的直流电不足时，可以从箱变的箱变低压并网端处取交流电，整流成直流电供直流电风扇和除湿器使用，保障整套降温除湿装置的电力供应充足。
47.本发明通过对降温除湿装置的降温方法，当温度大于40℃时，温湿度控制器自动开启，直流电风扇开始工作，将箱变上层热空气迅速排出，当温度小于40℃进，温湿度控制器自动关停，直流电风扇不工作。
48.本发明通过对降温除湿装置的除湿方法，当湿度较大，大于超过90％时，温湿度控制器自动开启除湿器除湿功能，将箱变内部湿度降低，达到90％以下的合理范围，当湿度小于90％时，温湿度控制器自动关停，除湿器停止工作。
附图说明
49.图1为本发明的箱变自动降温除湿装置图。
50.图2为本发明的装置配电方法流程图。
51.图3为本发明的温度控制方法流程图。
52.图4为本发明的湿度控制方法流程图。
53.图5为本发明的箱变侧面图。
54.图6为本发明的箱变温湿度监测跟踪图。
55.附图标注：1-光伏板，2-光伏控制器，3-温湿度控制器，31-直流电风扇，32-除湿器，33-百叶通风窗，4-整流逆变器，5-双向计量器，6-箱变低压并网端，7-温度控制开关，8-储能电池组。
具体实施方式
56.箱变是指箱式变压站，是一种由配电变压器组成的紧凑型成套配电装置。本发明的发明人发现，高热天气下箱变内设备长期工作在高潮环境中，箱变内各金具、母线等连接部位发热缺陷频发，对设备运行、稳定供电构成安全隐患风险。
57.主要原因在于，在潮湿天气下，箱变内部湿度容易超标，尤其梅雨季节来临时，箱变内部湿度会高达95％以上，箱变内设备处于潮湿的工作环境中，会导致各种金属材料锈蚀，降低设备的电气性能和使用寿命，也会造成开关设备拒动、误操作。此外，还会造成箱变内设备绝缘强度下降、绝缘电阻值降低、泄漏电流增大，甚至引起绝缘击穿，发生事故。
58.实施例1：
59.如图1所示，本实施例1提供一种光伏发电箱变自动降温除湿装置，该实施例1包括降温除湿系统、并网系统、储能系统和光伏发电系统，光伏发电系统包括光伏板1和光伏控制器2，光伏板1安装于箱变的顶端外侧，光伏控制器2控制光伏板1产生直流电，供给降温除湿系统用电。
60.光伏板1是光伏发电系统中暴露在阳光下产生直流电的发电装置，由半导体硅制成的光伏电池组成。所述光伏板为单晶硅薄形光伏电池，用钢化玻璃及防水树脂封装，峰值工作电压为41.7v，工作电流为10.92a。
61.降温除湿系统包括直流电风扇31、除湿器32和温湿度控制器3，温湿度控制器3控制直流电风扇31或除湿器32的开启或关闭；
62.直流电风扇31用于排除箱变内环境的热空气，实现通风降温。采用转速可调的，噪音低，功耗小的直流排风的风扇。
63.除湿器32是将电能转换成热能，降低箱变内环境湿度。采用通过电阻发生热量的方式。
64.温湿度控制器3的温度控制范围为-40～120℃，湿度控制范围为0～99rh。
65.并网系统包括箱变低压并网端6、双向计量表5和整流逆变器4，用于接收光伏发电系统逆变输电或给降温除湿系统供电；箱变低压并网端6与外电网相连。
66.整流逆变器将光伏电逆变成交流电输送到电网，或者将电网电整流成直流电供直流电风扇31或除湿器32使用，转换功率为10kw。
67.储能系统包括储能电池组8和温度控制开关7，用于储能或给降温除湿系统供电。
68.储能电池组8是箱变降温除湿系统的储能部件。储能电池组8为阀控式储能用铅酸蓄电池，单只电池为12v。光伏储能电池组可作为备用电源，增强系统安全。光伏储能电池组可以为高低压开关的控制和储能提供电源，确保在外网主网停电的情况下，也能对开关进行遥控分合闸操作，并感知开关信号量及箱变内温度、湿度参数量。
69.本实施例还包括温度传感器、湿度传感器、温湿度记录仪、远程通信控制器和app远程监测器，温度传感器、湿度传感器和温湿度记录仪测量数据并转给温湿度控制器处理，远程通信控制器和app远程监测器对温湿度控制器进行远程控制操作。
70.如图5所示，本实施例1的光伏板1安装在箱变的顶部，多个直流电风扇31分布在箱变侧面上部，多个百叶通风窗33分布在箱变的侧面。多个直流电风扇31与百叶通风窗33对箱变起到良好的通风隔热效果。
71.本实施例1的安装步骤如下：
72.步骤一，箱变顶端安装光伏板，在箱变顶端安装光伏板，阻挡太阳光对箱变顶端进行照射，可降低箱变内环境温度，光伏板在太阳光的照射下，又可将太阳能转化为电能。
73.步骤二，安装储能电池组，采用9只蓄电池，既可以储存光伏板产生的多余电能，为箱变提供可靠的电力保障，也可以作为储能系统，利用电网峰谷电价差，获得经济收益。
74.步骤三，安装温湿度控制器。
75.步骤四，安装温度传感器和湿度传感器。在箱变内部加装湿度传感器，感应内部温湿度变化，将温湿度数据传递给温湿度控制开关。
76.步骤五，安装直流电风扇。由于箱变内部热气处在上部侧面，将直流电风扇安装在箱体的上部侧面，以利于热气的排出。
77.步骤六，安装除湿器。当湿度较大，自动开启除湿功能，将箱变内部湿度降低，达到合理范围。
78.步骤七，安装双向计量表和整流逆变器。
79.本实施例1采用直流系统工作，使得箱变的交流电对直流设备不产生干扰。进一步保障了箱变在正常范围内安全可靠运行。
80.实施例2：
81.如图2所示，本实施例2提供一种光伏发电箱变自动降温除湿装置配电方法，在上述实施例1的基础上，包括以下步骤：
82.s1：当所述降温除湿系统运作时，若安装于箱变外顶端的所述光伏板处于可光伏发电时，则所述光伏发电系统给所述降温除湿系统供电；
83.s2：若光伏发电系统不能为所述降温除湿系统提供电能，则所述并网系统给所述降温除湿系统供电；
84.s3：若并网系统处于断电状态，则由所述储能系统给所述降温除湿系统供电；
85.s4：当所述降温除湿系统不运作时，若所述储能系统未满电，且所述光伏板处于发电状态，则所述光伏发电系统向所述储能系统供电；
86.s5：若所述储能系统已满电时，且所述光伏板处于发电状态，则所述光伏发电系统向箱变低压并网端输电。
87.具体地，当所述降温除湿系统运行工作时，若安装于箱变外顶端的光伏板处于可光伏供电，则光伏供电系统直接给所述降温除湿系统供电；若光伏发电系统不能为所述降温除湿系统提供电能，但由并网系统给所述降温除湿系统供电；若并网系统处于断电状态，则由所述储能系统给所述降温除湿系统供电。
88.实施例3：
89.如图3所示，本实施例3提供一种光伏发电箱变自动降温除湿装置降温方法，在上述实施例2的基础上，包括以下步骤：
90.st1：温湿度控制器读取箱变内环境的温度的参数，设定温度阀值；
91.st2：判断箱变内环境的温度是否高于40℃；
92.st3：根据步骤st2，若判断为否，则关停直流电风扇；
93.st4：根据步骤st2，若判断为是，则启动直流电风扇，箱变内环境的温度降低；
94.st5：根据步骤st4，判断箱变内环境的温度是否低于40℃；
95.st6：根据步骤st5，若判断为否，则维持直流电风扇运转；
96.st7：根据步骤st5，若判断为是，则关停直流电风扇。
97.当箱变温度过高时，温湿度控制器开启，直流电风扇将箱变内的热空气排出，以达到设备散热降温的效果。
98.实施例4：
99.如图4所示，本实施例4提供一种光伏发电箱变自动降温除湿装置除湿方法，在上述实施例2的基础上，包括以下步骤：
100.sp1：温湿度控制器读取箱变内环境的湿度的参数，设定湿度阀值；
101.sp2：判断箱变内环境的湿度是否高于90％；
102.sp3：根据步骤s2，若判断为否，则关停除湿器；
103.sp4：根据步骤s2，若判断为是，则启动除湿器，箱变内环境的湿度降低；
104.sp5：根据步骤s4，判断箱变内环境的湿度是否低于90％；
105.sp6：根据步骤s5，若判断为否，则维持除湿器运转；
106.sp7：根据步骤s5，若判断为是，则关停除湿器。
107.当箱变内湿度过高时，温湿度控制器开启，除湿器开始除湿，以达到设备除湿的效果。
108.实施例5：
109.以下利用温湿度记录仪，结合具体数据对本发明进一步说明。
110.以某地区的安装箱变后监测情况为例进行说明，检测情况如下表1所示：
111.表1参数。设备型号usb-th设备名称usb温湿度记录仪mac地址00000000启动延时0记录间隔00:05:00
ꢀꢀ
温度上限100.0湿度上限100.0温度下限-40.0湿度下限o.0开始时间2021-08-31 08:00:23结束时间2021-08-31 22:25:23导出时间2021-09-10 22:28:52总记录条数174最高温度39.5最高湿度72.3最低温度25.7最低湿度35.0平均温度34.0平均湿度51.4
112.选择其中一组数据进行验证。如图6所示，usb-th usb温湿度记录仪2021/08/31 08:00-2021/08/31 22:25，上方深色线条为湿度线，下方浅色线条为温度线。2021.8.31，晴天，环境温度33℃，8点至20点的连续温湿度数据，箱变平均温度34.0℃，平均湿度51.4hr，安装效果良好。由图6可以看出，设备周围空气温度的上限不得高于40℃，且在24h内其平均温度不得超过35℃；在最高温度为40℃时，其相对湿度不得超过50％，在较低温度时，允许有较大的相对湿度，但24小时内测得的相对湿度的平均值不超过95％，且月相对湿度平均值不超过90％。箱变的空气温度和湿度符合dl/t593和gb/t24274的规定。
113.如以上实施例所述，本发明的装置具有自动降温除湿功能。在箱变顶端装设光伏发电板，直接吸收太阳光将其转化为电能，避免了箱变经太阳光直射而升温，同时改造后的箱变实现了内部电气设备的自动除湿降温，保障箱变内的电气设备工作在合适的环境中，
保证电气设备安全稳定运行。