智能除濕器在變電站戶外機(jī)構(gòu)箱中的應(yīng)用

劉晉+安靜+邊紅濤+彭晨光

摘 要：變電站戶外機(jī)構(gòu)箱由于運(yùn)行環(huán)境較差，容易凝露，嚴(yán)重影響了設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文研究了機(jī)構(gòu)箱凝露的原因，總結(jié)了常規(guī)防凝露的措施，在此基礎(chǔ)上提出了采用加裝智能除濕器的方法。智能除濕器由電子器件實(shí)現(xiàn)自動控制，利用半導(dǎo)體制冷的原理，將機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的潮氣凝結(jié)成水，排出箱外。本方法相比傳統(tǒng)加裝加熱器的方式，更能為電氣設(shè)備提供適宜的工作環(huán)境。

關(guān)鍵詞：機(jī)構(gòu)箱 智能除濕 半導(dǎo)體制冷

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（b）-0119-03

變電站電氣設(shè)備一般置于戶外，其機(jī)構(gòu)箱內(nèi)部環(huán)境受環(huán)境氣候、箱內(nèi)結(jié)構(gòu)、密封情況等因素影響。當(dāng)內(nèi)外溫差較大、空氣濕度較大時(shí)，箱內(nèi)容易形成凝露，使電氣設(shè)備的絕緣水平下降，導(dǎo)致電氣設(shè)備放電、短路。本文對凝露的原因進(jìn)行了分析，對防凝露的方法進(jìn)行了研究和總結(jié)，提出了加裝智能除濕器的方法。通過降低箱內(nèi)潮氣，達(dá)到防凝露的目的，提高了變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 機(jī)構(gòu)箱凝露的原因

凝露現(xiàn)象是指柜體內(nèi)壁表面或母排表面溫度下降到露點(diǎn)溫度以下時(shí)，內(nèi)壁或母排、絕緣器件等表面發(fā)生的水珠凝結(jié)現(xiàn)象[1，2]。結(jié)合現(xiàn)場發(fā)生的設(shè)備缺陷以及柜內(nèi)的凝露現(xiàn)象[3]，總結(jié)出以下幾種原因。

1.1 長期處于備用或未安裝加熱器的機(jī)構(gòu)箱

由于柜內(nèi)溫度經(jīng)常低于柜外溫度，在空氣濕度大的環(huán)境中，柜外濕氣侵入柜內(nèi)，容易形成凝露。對于備用間隔的柜門，可采取加裝加熱器的方法，提高柜內(nèi)環(huán)境溫度，使空氣能容納更多水分，并通過排氣孔帶走柜內(nèi)水汽。

1.2 進(jìn)線電纜密封不嚴(yán)的機(jī)構(gòu)箱

電纜層有積水的情況下，如果柜門底部進(jìn)線電纜密封不嚴(yán)，濕氣容易進(jìn)入柜內(nèi)，使柜內(nèi)的濕度加大，導(dǎo)致柜內(nèi)凝露。針對進(jìn)線電纜較多的柜門，應(yīng)仔細(xì)排查柜內(nèi)的防封堵情況，做到不留死角，密封嚴(yán)實(shí)。

1.3 通氣孔堵塞的機(jī)構(gòu)箱

戶外設(shè)備置于敞開的環(huán)境中，蚊蟲、螞蟻、蜜蜂等進(jìn)入通氣孔做窩或冬眠，導(dǎo)致通氣孔堵塞。當(dāng)柜內(nèi)濕氣較大時(shí)，不能及時(shí)將濕氣排除。

2 智能除濕器核心原理

智能除濕器采用半導(dǎo)體制冷[4]的原理，利用通風(fēng)機(jī)加速空氣流動，將濕空氣反復(fù)掠過冷端，加以冷卻，待溫度降至露點(diǎn)溫度以下時(shí)，水汽在冷端凝結(jié)析出后排出柜外。半導(dǎo)體制冷的原理圖如圖1所示。

當(dāng)電流方向是N→P時(shí)，P型半導(dǎo)體中的空穴和N型半導(dǎo)體中的電子，在滿帶中留下一個(gè)空穴，即產(chǎn)生電子-空穴對，產(chǎn)生電子-空穴對時(shí)所吸收的熱量大大超過它們通過接頭時(shí)所釋放的能量，總的結(jié)果是使接頭處的溫度下降而成為冷端，產(chǎn)生制冷效果；當(dāng)電流方向是P→N時(shí)，P型半導(dǎo)體中的空穴和N型半導(dǎo)體中的電子相向向接頭處運(yùn)動，接頭處溫度升高成為熱端，并向外界放熱。

3 智能除濕器工作流程

如圖2所示，智能除濕器除了最核心的凝水系統(tǒng)（主要由半導(dǎo)體制冷片、風(fēng)扇、加熱器組成）外，還有溫濕度傳感器、排水模塊、電源模塊、顯示及按鍵等人機(jī)交互模塊、數(shù)據(jù)通信控制模塊。

智能除濕器上電后從內(nèi)存中讀取并使用之前保存的參數(shù)，也可通過面板設(shè)置工作參數(shù)并保存。主要是溫度和濕度兩個(gè)參數(shù)。當(dāng)溫濕度傳感器測到的環(huán)境濕度大于系統(tǒng)閾值時(shí)，控制系統(tǒng)打開凝水系統(tǒng)。在加熱機(jī)構(gòu)箱內(nèi)空氣溫度的同時(shí)強(qiáng)制形成空氣循環(huán)，讓環(huán)境中的潮濕空氣流過凝水器，并在凝水器上形成露珠。當(dāng)露珠達(dá)到一定量時(shí)形成水滴，通過排水管排到機(jī)構(gòu)箱外部。隨著水分的凝結(jié)并被排出箱外，機(jī)構(gòu)箱內(nèi)環(huán)境中的濕度逐漸下降。當(dāng)濕度降到閾值以下后，控制系統(tǒng)關(guān)閉凝水系統(tǒng)。智能除濕器還可以遠(yuǎn)程監(jiān)控，可以通過串行通信接口對機(jī)構(gòu)箱內(nèi)環(huán)境的溫濕度及除濕器的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并可將多臺智能除濕器組建成通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)智能遠(yuǎn)程監(jiān)控[5]。

根據(jù)半導(dǎo)體制冷的原理，以及智能除濕器的工作流程，研制出智能除濕器[6]，目前應(yīng)用于某變電站現(xiàn)場。現(xiàn)場實(shí)際安裝圖如圖3所示。

4 除濕效果數(shù)據(jù)分析

為了便于對比安裝除濕器前后的效果，在機(jī)構(gòu)箱內(nèi)安裝了溫濕度采集模塊，并把此模塊采集到的數(shù)據(jù)傳回?cái)?shù)據(jù)中心。智能除濕器安裝前后，機(jī)構(gòu)箱濕度變化情況如圖4、圖5所示。

圖4為沒有安裝除濕器的機(jī)構(gòu)箱中的環(huán)境溫濕度變化曲線。圖5為同一段時(shí)間段安裝了除濕器的機(jī)構(gòu)箱中，兩天的溫濕度變化曲線以及除濕器工作狀態(tài)曲線；圖5中的開關(guān)曲線，表示除濕器啟停情況，當(dāng)濕度達(dá)到65%時(shí)，除濕器啟動運(yùn)行中；而為60%時(shí)，除濕器停止工作。從圖5中可以看出，除濕器根據(jù)濕度的變化有規(guī)律地啟停，滿足了設(shè)計(jì)的要求。圖4、圖5中的濕度、溫度曲線，分別表示機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的濕度和溫度曲線。從曲線圖中可以看出安裝了智能除濕器的機(jī)構(gòu)箱，其濕度總在70%以下變動，而沒有安裝除濕器的機(jī)構(gòu)箱的濕度變化較大，最大時(shí)大于80%。

通過以上數(shù)據(jù)分析，可以得出以下結(jié)論：（1）除濕器對于機(jī)構(gòu)箱內(nèi)運(yùn)行環(huán)境，可以起到降低濕度的功能；（2）在每天最容易結(jié)露的時(shí)間段，即午夜至凌晨，可以將濕度有效降低約10%；（3）除濕器可連續(xù)工作，工作穩(wěn)定可靠。

5 結(jié)語

變電站機(jī)構(gòu)箱內(nèi)布置有一次設(shè)備的控制回路和信號回路，其運(yùn)行環(huán)境的好壞直接關(guān)系設(shè)備能否正常運(yùn)行及使用壽命。受潮是設(shè)備惡化的最常見因素，常規(guī)加裝加熱器、增強(qiáng)通風(fēng)等各種除濕措施，效果不顯著；本文研究的智能除濕器是將機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的潮氣通過冷凝成水排出箱外的原理，可以從根本上降低箱內(nèi)濕度。

變電站機(jī)構(gòu)箱加裝智能除濕器，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和現(xiàn)場測試，本方法能夠有效降低機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的空氣濕度，為設(shè)備提供一個(gè)干燥的環(huán)境，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性，確保了變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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