美式箱變潮濕運行環(huán)境改善新措施研究

胡雷劍

（國網(wǎng)浙江平湖市供電公司，浙江 嘉興314200）

0 引言

社會經(jīng)濟(jì)以及電網(wǎng)建設(shè)的不斷發(fā)展對電網(wǎng)運行工作提出了堅強電網(wǎng)的革新理論。20世紀(jì)90年代，美式箱變開始進(jìn)入中國，如今，美式箱變已廣泛運用于各個小區(qū)、公共場所、商業(yè)大樓等場合。由于電力設(shè)備的獨特性，美式箱變對運行環(huán)境要求較高。但由于電纜管道及基礎(chǔ)建設(shè)通風(fēng)差等原因，運行中的美式箱變箱柜內(nèi)受潮、凝露現(xiàn)象普遍，同時因建設(shè)初期規(guī)劃等原因，電力管網(wǎng)與小區(qū)和各種城市地下通道相通或公用，會產(chǎn)生腐蝕氣體，使美式箱變長期受腐蝕氣體侵蝕。因此，美式箱變運行存在以下問題：

（1）電氣設(shè)備生銹，導(dǎo)致轉(zhuǎn)動部分在執(zhí)行工作時失靈；

（2）電氣設(shè)備嚴(yán)重受潮后容易造成電氣擊穿或絕緣下降，產(chǎn)生安全隱患；

（3）電氣通訊保護(hù)裝置長期嚴(yán)重受潮，會使設(shè)備的電氣連接處接觸不良，在執(zhí)行操作時發(fā)生設(shè)備故障或亂動；

（4）電氣設(shè)備的長期受潮會減短其使用壽命，增大電力運行成本。

1 研究意義

提高設(shè)備對自然環(huán)境的抗風(fēng)險能力，更好地為電能安全經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)服務(wù)，有效保證電力設(shè)備的安全運行以及設(shè)備零部件的運行環(huán)境。

2 現(xiàn)行美式箱變運行環(huán)境分析

目前所采用的環(huán)境改善（除濕）方案：箱柜本體多面開孔。箱柜多面開孔，可以增強箱柜內(nèi)空氣流動，但是由于箱柜內(nèi)空氣與外界相通，外界濕度高，箱柜內(nèi)濕度也同樣高，所以無法解決箱柜內(nèi)受潮的問題。濕度控制器與電加熱器組合。電加熱器僅對周圍局部的潮濕空氣加熱，空氣受熱上升到箱體四周或電氣設(shè)備上冷卻，產(chǎn)生凝露，水分依舊殘留在箱柜內(nèi)部，反而使電氣元器件更容易受潮。電加熱器自身無散熱條件，產(chǎn)生的高溫會使其周圍的電線電纜和電氣元件提前老化。

3 新措施內(nèi)容

根據(jù)半導(dǎo)體的制冷特性，將半導(dǎo)體制作成為小型抽濕設(shè)備。將箱柜內(nèi)的潮濕空氣抽到半導(dǎo)體箱柜抽濕器內(nèi)，通過半導(dǎo)體制冷進(jìn)行氣、水分離，使箱柜內(nèi)的空氣流動，以達(dá)到干燥箱柜內(nèi)部空氣的效果，并將凝結(jié)的水珠通過軟管排出箱柜。

3.1 技術(shù)依據(jù)

電子制冷又稱半導(dǎo)體制冷或者溫差電制冷，是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的一門介于制冷技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)邊緣的學(xué)科，它利用特種半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P—N結(jié)構(gòu)形成熱電偶對，產(chǎn)生珀爾帖效應(yīng)，是一種通過直流電制冷的新型制冷方法（半導(dǎo)體制冷原理圖如圖1所示），與壓縮式制冷和吸收式制冷并稱為世界三大制冷方式。電力系統(tǒng)中現(xiàn)階段對于半導(dǎo)體運用比較多，許多電氣設(shè)備上都采用半導(dǎo)體吸熱原理降低設(shè)備溫度，從而保證電氣設(shè)備正常運行；因此，本研究就采用冷熱交替時會產(chǎn)生露點的原理為技術(shù)依據(jù)，為設(shè)備正常運行提供可靠方案。

圖1 半導(dǎo)體制冷原理圖

3.2 技術(shù)結(jié)構(gòu)

采用半導(dǎo)體冷凝技術(shù)、數(shù)據(jù)采集傳感技術(shù)、智能芯片控制技術(shù)為技術(shù)核心，結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備實際情況進(jìn)行開發(fā)研究。各技術(shù)結(jié)合示意圖如圖2所示。

圖2 各技術(shù)結(jié)合示意圖

3.3 內(nèi)容和技術(shù)路線

電氣連接的邏輯控制關(guān)系及空氣分離流動循環(huán)過程如圖3所示。

圖3 電氣連接邏輯控制及空氣分離流動過程示意圖

3.4 電氣應(yīng)用

（1）電源部分。為了滿足現(xiàn)場設(shè)備供電要求，可采用多種供電方式，如220 V交流電源（市電）供電方式、12 V直流供電方式等。

（2）濕度測量以及控制模塊。

3.5 數(shù)據(jù)傳輸

濕度傳感器接收到空氣中的濕度情況，傳輸命令至中央處理單元，經(jīng)中央處理單元處理分析顯示至數(shù)碼管，并啟動半導(dǎo)體制冷，再將凝露后形成的水珠排出箱體。

4 新措施與現(xiàn)有設(shè)備設(shè)施對比分析

在現(xiàn)有箱柜除濕方式——箱柜多面開孔、電加熱器、電加熱與控制芯片結(jié)合等方式上進(jìn)行技術(shù)改造和更新，此項目主要研究方向在于采用半導(dǎo)體冷凝技術(shù)將潮濕空氣進(jìn)行氣、水分離，并利用動力原理加快空氣流動，從而達(dá)到干燥箱柜的效果，除濕裝置可以及時有效地解決箱柜潮濕問題，有利于設(shè)備安全正常運行，從而進(jìn)一步提高生產(chǎn)效益。

5 結(jié)語

經(jīng)過認(rèn)真、努力地學(xué)習(xí)、思考和查閱相關(guān)資料，最終成功完成半導(dǎo)體箱柜抽濕裝置的設(shè)計。將箱柜內(nèi)的潮濕空氣抽到箱柜抽濕器的凝露室，通過半導(dǎo)體制冷進(jìn)行氣、水分離，以達(dá)到干燥箱柜內(nèi)部空氣的效果，并將凝結(jié)的水珠通過軟管排出箱柜。在凝露的同時制造箱柜內(nèi)的空氣循環(huán)，使得箱柜中的潮濕空氣能夠全面得到處理和改善。

智能啟動方式能隨時感應(yīng)空氣中的環(huán)境濕度，結(jié)合實時數(shù)據(jù)進(jìn)行啟動，可使箱柜運行環(huán)境濕度達(dá)到設(shè)備運行的最佳濕度環(huán)境，避免開關(guān)柜因潮濕發(fā)生不必要的安全事故。

作為解決美式箱變運行環(huán)境潮濕問題的先進(jìn)設(shè)備，其實施將提高電力箱柜設(shè)備運行的安全性，降低因凝露帶來的電網(wǎng)安全事件及大面積停電事故的發(fā)生概率。新裝置的安裝應(yīng)用為打贏“優(yōu)質(zhì)服務(wù)攻堅戰(zhàn)”、“三增成效攻堅戰(zhàn)”提供了可靠的保障。

［1］何觀.10kV美式箱變運行應(yīng)注意的防范措施［J］.廣東輸電與變電技術(shù)，2005（3）

［2］徐昌貴，賈艷婷，閆獻(xiàn)國，等.半導(dǎo)體制冷技術(shù)及其應(yīng)用［J］.機械工程與自動化，2012（3）