變電站熱風(fēng)式防潮裝置的研制

戚匯鑫，關(guān)燦強，梁浩泉

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東 江門 529300）

1 實施背景

目前行業(yè)中多次出現(xiàn)變電站因設(shè)備機構(gòu)箱、端子箱內(nèi)繼電器或二次端子受潮，引起斷路器分合閘線圈銹蝕、控制回路轉(zhuǎn)接頭短路等現(xiàn)象，極易造成開關(guān)拒動、控制回路開路、三相不一致繼電器誤動等故障，嚴(yán)重可威脅設(shè)備安全穩(wěn)定運行。

變電站戶外機構(gòu)箱、端子箱箱體設(shè)計為關(guān)閉時保持防水密封，上部保留通氣孔，箱體內(nèi)部電氣布線密集，為控制箱體內(nèi)濕度，一般加裝加熱式或抽濕式兩類防潮裝置。加熱式防潮裝置通過安裝發(fā)熱電阻加熱箱體內(nèi)空氣實現(xiàn)防潮功能，但是發(fā)熱電阻溫度高，有燒毀箱體內(nèi)線路的風(fēng)險，箱體內(nèi)部能設(shè)置部位少，這樣往往造成箱體加熱不均，出現(xiàn)局部溫度過高而箱體另外部分出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，箱體整體除濕效果差。

而抽濕式防潮裝置通過在箱體內(nèi)部安裝小型抽濕機將濕氣排出箱體，但是變電站戶外機構(gòu)箱、端子箱上部均設(shè)計有通氣孔，箱體被濕度降低后，潮氣經(jīng)過氣孔滲入，小型抽濕機功率有限，抽濕速度恒定，在回南天等高濕度天氣下，抽濕式除濕效果不明顯。變電站端子箱防潮，常規(guī)的方法有：①用電加熱器。②用驅(qū)潮劑。③用風(fēng)機。④用膠泥封堵。以上這些辦法均能短時間內(nèi)解決對柜內(nèi)濕氣、凝露等問題。

變電站戶外機構(gòu)箱、端子箱需一種能符合箱體設(shè)計現(xiàn)狀，除濕效果顯著并能持續(xù)運行的防潮裝置。對于現(xiàn)有的加熱裝置進(jìn)行詳細(xì)的分析，發(fā)現(xiàn)其中兩種加熱器鐘存在的主要與次要的技術(shù)問題如下。

1.1 主要問題

加熱式防潮裝置存在主要問題有：①發(fā)熱電阻溫度高，直接裸露在箱體內(nèi)有燒毀箱體內(nèi)線路的風(fēng)險。②發(fā)熱電阻分布不均，箱體加熱不均，造成局部溫度過高而箱體另外部分出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，箱體整體除濕效果不理想。

抽濕式防潮裝置存在主要問題有：箱內(nèi)被抽濕后，箱外潮氣經(jīng)過通氣孔滲入，小型抽濕機功率有限，抽濕速度恒定，在回南天等高濕度天氣下，抽濕式除濕效果不理想。

1.2 次要問題

加熱式防潮裝置存在次要問題有：發(fā)熱電阻長時間加熱加速了箱體內(nèi)線路和元器件老化，容易造成電氣故障。

抽濕式防潮裝置存在次要問題有：抽濕式防潮裝置元件多，安裝要求高，長時間運行元件容易損壞，運維成本高。

2 主要原理

加熱型除濕器主要是通過提高電柜內(nèi)的溫度實現(xiàn)的。由于較高溫度的空氣能包含更多的水分，從而防止水汽直接在箱內(nèi)電氣設(shè)備、端子排等上面凝露，預(yù)防閃絡(luò)、短路等事故。但由于較高溫度空氣中包含的水分一直停留在空氣中，當(dāng)環(huán)境溫度急劇下降時，空氣中無法繼續(xù)容納大量水分，析出的空氣水分將凝露在電氣設(shè)備表面上。所以運行檢修人員經(jīng)常發(fā)現(xiàn)安裝有加熱型除濕器的配電柜、端子排的箱壁上仍然有嚴(yán)重凝露現(xiàn)象，危害電力設(shè)備安全運行。

本項目設(shè)計一款新型多探頭熱風(fēng)式防潮裝置，裝置由控制部分和驅(qū)動部分兩大模塊組成，控制部分采用單片機微電腦控制開關(guān)組成的成套式電子電路，連接多個溫濕度傳感器，并帶有液晶面板顯示，具有控制穩(wěn)定，操作方便的優(yōu)點。驅(qū)動部分由加熱絲和電風(fēng)扇組成，加熱回路與風(fēng)扇回路各自獨立運行、互不干擾，具備手動和自動控制兩種模式，能根據(jù)實際情況選擇不同控制模式。

裝置整體采用一體化設(shè)計，內(nèi)部電路模塊化，外殼用阻燃材料制成，安裝簡單，維修方便。結(jié)合變電站戶外機構(gòu)箱、端子箱箱體機構(gòu)特點，利用熱空氣上升原理，熱風(fēng)式防潮裝置安裝在箱體底部，多個濕度傳感器安裝在箱體各個部位。當(dāng)任一傳感器感知濕度高于設(shè)定值，則自動啟動熱風(fēng)式防潮裝置，產(chǎn)生50℃的熱風(fēng)，在箱體內(nèi)形成熱循環(huán)氣流，對箱內(nèi)設(shè)備進(jìn)行立體式均勻加熱，并通過箱體通氣孔散熱，快速將濕氣排出箱外，有效阻止了潮氣滲入箱內(nèi)，確保箱體內(nèi)部保持干燥。當(dāng)各探頭傳感器感應(yīng)濕度降低到設(shè)定值，熱風(fēng)式防潮裝置將自動關(guān)閉，防止設(shè)備長時間加熱，同時熱風(fēng)式防潮裝置配置有過熱保護(hù)，當(dāng)防潮裝置遇到異物卡阻或溫度超過95℃時將切斷電源回路，保護(hù)箱體內(nèi)設(shè)備安全。其設(shè)計原理如圖1 所示。

圖1 設(shè)計原理

其中設(shè)計出來的熱風(fēng)式防潮裝置中的微電腦控制器的工作模式有以下3 種。

（1）溫濕度達(dá)到整定值，啟動加熱器和風(fēng)機進(jìn)行防潮工作，溫濕度下降到返回值，停止工作。

（2）溫濕度達(dá)到整定值，啟動加熱器和風(fēng)機進(jìn)行防潮工作，溫濕度下降到返回值，延時加熱和吹風(fēng)。達(dá)到延時值后，停止工作[1]。

（3）溫濕度達(dá)到整定值，啟動加熱器和風(fēng)機進(jìn)行防潮工作，此時工作有一定時間（自行整定工作時間）后，停止工作（停止工作時間可自行整定），在停止工作內(nèi)不受溫濕度控制；如果停止工作時間到達(dá)后溫濕度達(dá)到整定值繼續(xù)上述工作，直到溫濕度下降到返回值。

作者團隊根據(jù)要得到的工作效果設(shè)計了本熱風(fēng)式防潮裝置的原型機，如圖2 所示。

圖2 熱風(fēng)式防潮裝置原型機

3 試驗結(jié)果

在設(shè)計本熱風(fēng)式防潮裝置原型機后在溫濕度變化較為明顯的天氣下進(jìn)行試驗，將其放置在相應(yīng)的端子箱與機構(gòu)箱內(nèi)進(jìn)行了持續(xù)的實際數(shù)據(jù)測量，并與傳統(tǒng)加熱型除濕器進(jìn)行對照比較。采用原加熱裝置的箱體內(nèi)溫濕度變化如圖3 所示。

圖3 采用原加熱裝置的箱體內(nèi)溫濕度變化

采用傳統(tǒng)加熱型除濕器，箱體內(nèi)溫度變化隨一天內(nèi)天氣溫度的變化而明顯變化，濕度隨箱體溫度變化，濕度在30～95%RH 波動，波動幅度較大，溫濕度受箱外天氣變化的影響較為嚴(yán)重，除濕器除濕效果不理想。采用熱風(fēng)式加熱裝置的箱體內(nèi)溫濕度變化如圖4 所示。

圖4 采用熱風(fēng)式加熱裝置的箱體內(nèi)溫濕度變化

由圖3、圖4 可知，采用熱風(fēng)式加熱裝置后，箱體內(nèi)的濕度保持在33%RH 左右，溫度保持在35～42℃，能明顯保持箱內(nèi)溫濕度的穩(wěn)定，熱風(fēng)式防潮裝置的溫濕度控制效果明顯，能保持箱內(nèi)溫濕度在設(shè)定的運行范圍，而免于受天氣變化的影響。

4 結(jié)語

本熱風(fēng)式防潮裝置針對變電站戶外機構(gòu)箱、端子箱箱體機構(gòu)特點設(shè)計，克服原有防潮裝置固有問題，具有以下優(yōu)點。

（1）熱風(fēng)式防潮裝置能感應(yīng)箱體內(nèi)部各處溫濕度，并底部產(chǎn)生的熱風(fēng)，在箱體內(nèi)形成熱循環(huán)氣流，對箱內(nèi)設(shè)備進(jìn)行立體式均勻加熱，并利用箱體通氣孔散熱，快速將濕氣排出箱外，實現(xiàn)了箱體內(nèi)部無死角除濕，防潮效果顯著。

（2）熱風(fēng)式防潮裝置具有自啟動和手動兩種方式，能根據(jù)箱內(nèi)環(huán)境自動啟停，防止長時間運行對箱內(nèi)設(shè)備持續(xù)加熱造成不良影響，控制箱內(nèi)濕度在設(shè)定范圍內(nèi)。

（3）根據(jù)變電站機構(gòu)箱、端子箱箱體機構(gòu)特點設(shè)計，熱風(fēng)式防潮裝置采用一體化設(shè)計，安裝簡單，布線容易，適用范圍廣。

（4）熱風(fēng)式防潮裝置采用單片機微電腦控制，內(nèi)部電路模塊化，抗干擾能力強，在交變電場較大的變電站內(nèi)不受影響，功能可靠。

（5）熱風(fēng)式防潮裝置使用阻燃材料制成，發(fā)熱電阻絲在成套裝置內(nèi)部，同時配置有過熱保護(hù)，消除了因發(fā)熱電阻過熱導(dǎo)致燒毀箱內(nèi)設(shè)備的風(fēng)險。