電氣柜除濕防凝露技術(shù)研究及監(jiān)控平臺開發(fā)

關(guān)志軍，白愛東，王帆，申健，張興松

（國網(wǎng)甘肅省電力公司嘉峪關(guān)供電公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

0 引言

我國幅員遼闊，電氣柜在實(shí)際中的應(yīng)用環(huán)境差異性較大，包括高溫高濕、高溫低濕、低溫高濕以及低溫低濕等多種不同的氣候類型。當(dāng)電氣柜運(yùn)行在高濕的氣候條件下時(shí)，需要采取相應(yīng)的除濕技術(shù)措施。同時(shí)由于濕度和溫度相互作用時(shí)，會形成冷凝水，容易導(dǎo)致電氣柜設(shè)設(shè)備失效問題，故還需要在電氣柜內(nèi)采取防凝露措施[1]。本文主要介紹了基于復(fù)疊式循環(huán)機(jī)理的電氣柜除濕防凝露技術(shù)，同時(shí)通過采用基于復(fù)疊式循環(huán)機(jī)理的電氣柜除濕防凝露集中監(jiān)控平臺，可以實(shí)現(xiàn)對電氣柜除濕防凝露裝置的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，從而強(qiáng)化對電氣柜的運(yùn)維管控，以下進(jìn)行詳細(xì)的分析和介紹。

1 電氣柜除濕防凝露技術(shù)的應(yīng)用必要性

在電力系統(tǒng)中，對于開關(guān)柜等封閉性較強(qiáng)的電氣柜而言，隨著使用時(shí)間的變長，容易出現(xiàn)受潮的情況，尤其是當(dāng)電氣柜應(yīng)用在氣候較為潮濕的地區(qū)時(shí)。當(dāng)電氣柜內(nèi)的濕度較高時(shí)，電氣柜內(nèi)的設(shè)備金屬構(gòu)件會出現(xiàn)銹蝕的情況，使得電氣設(shè)備元件的力學(xué)強(qiáng)度降低，并且電氣系統(tǒng)的絕緣性能也會下降。同時(shí)當(dāng)電氣柜的表面出現(xiàn)凝露時(shí)，會給電氣柜的運(yùn)行安全帶來隱患，甚至還可能會導(dǎo)致電氣柜的運(yùn)行故障問題，如柜內(nèi)電氣回路發(fā)生短路、爬電、閃絡(luò)或者是線路跳閘等一系列事故，此時(shí)對空間封閉類的電氣柜采用除濕防凝露裝置就具有較強(qiáng)的必要性，圖1為電氣設(shè)備主要的失效原因分類。

從圖1中可以看出，電氣設(shè)備的主要失效原因包括了灰塵影響、溫度及濕度不符合要求，以及電氣設(shè)備發(fā)生了較大的振動等，這些都是電氣設(shè)備功能失效的主要原因。為了提高電氣設(shè)備在實(shí)際中的運(yùn)行穩(wěn)定性，首先應(yīng)定期加強(qiáng)對電氣設(shè)備上灰塵的清理，保證電氣設(shè)備具有良好的運(yùn)行環(huán)境。同時(shí)，對于可能發(fā)生電氣設(shè)備振動的影響因素采取必要的措施加以管控，防止設(shè)備發(fā)生振動。但溫度及濕度是造成電氣設(shè)備功能失效的主要原因，故為了提高電氣柜內(nèi)電氣設(shè)備的運(yùn)行可靠性，需要對電氣柜內(nèi)的溫度及濕度采取技術(shù)措施進(jìn)行嚴(yán)格的控制。一般只要破壞了溫度及濕度中的一個(gè)條件，就能夠達(dá)到防凝露的目的，利用這一點(diǎn)可以開發(fā)出電氣柜除濕防凝露裝置。

圖1 電氣設(shè)備的失效原因

2 基于復(fù)疊式循環(huán)機(jī)理的電氣柜除濕防凝露技術(shù)原理

2.1 電氣柜除濕防凝露技術(shù)的原理

濕度指的是在空氣中的水蒸汽含量，一般空氣溫度越高，其容納水蒸汽的能力越強(qiáng)，故空氣中的濕度也越高，空氣中濕度大小的主要評估指標(biāo)包括相對濕度和絕對濕度[2]。其中絕對濕度是指在單位空氣中所包含的水蒸汽，則相對濕度是指絕對濕度和最高濕度之間的比值。當(dāng)電氣柜內(nèi)壁的溫度降低到一定程度之后，在柜內(nèi)壁就會形成凝露，給電氣設(shè)備的運(yùn)行帶來較大的安全隱患。

為了達(dá)到對電氣柜進(jìn)行除濕的目的，可以利用復(fù)疊式循環(huán)機(jī)理，構(gòu)建除濕防凝露系統(tǒng)。在高濕環(huán)境中，通過復(fù)疊式兩級通道下的能量傳遞，可以實(shí)現(xiàn)電氣柜內(nèi)濕氣的高效結(jié)露，凝結(jié)出來的水再通過電氣柜內(nèi)的排水系統(tǒng)排出電氣柜外，達(dá)到降低電氣柜內(nèi)濕度的目的。所謂復(fù)疊式循環(huán)通道，即是在除濕系統(tǒng)中在上下方向設(shè)置兩個(gè)控制溫度及濕度控制器，構(gòu)成循環(huán)通道，實(shí)現(xiàn)除濕防凝露功能。這種除濕防凝露技術(shù)機(jī)理在實(shí)際生產(chǎn)中的很多場合中都得到了應(yīng)用，本文將其應(yīng)用在電氣柜的除濕防凝露裝置開發(fā)中。

2.2 除濕防凝露裝置中的溫控系統(tǒng)

溫控系統(tǒng)是裝置中實(shí)現(xiàn)除濕防凝露功能的關(guān)鍵組成，要消除電氣柜內(nèi)的凝露現(xiàn)象，可以采用溫度控制法或者是濕度控制法。對于溫度控制法，可以利用加熱電阻升高電氣柜內(nèi)的溫度，如果溫度超過了露點(diǎn)溫度，則電氣柜內(nèi)就不會發(fā)生凝露現(xiàn)象。為了實(shí)現(xiàn)電氣柜溫度控制的目的，需要采用溫度控制器，并加強(qiáng)溫度控制器的軟件運(yùn)行流程設(shè)計(jì)，保證溫度控制軟件系統(tǒng)的運(yùn)行效率較高，其具體的溫度控制流程圖如圖2所示。

圖2 除濕防凝露裝置中的溫控系統(tǒng)運(yùn)行流程圖

從上圖2除濕防凝露裝置的溫控系統(tǒng)運(yùn)行流程中可以看出，T1為電氣柜內(nèi)的溫度下限值，T2為上限值，在T1和T2溫度范圍內(nèi)，都可以有效達(dá)到除濕防凝露的目的。當(dāng)溫度傳感器檢測到電氣柜內(nèi)的溫度低于下限值T1時(shí)，則達(dá)到其他加熱工作的條件，只要溫度沒有達(dá)到上限值T2，就可以一直加熱，直到電氣柜內(nèi)的溫度滿足要求，就可以停止加熱器工作。這樣就可以將電氣柜內(nèi)的溫度控制在合理的范圍內(nèi)，并且可以達(dá)到在線實(shí)時(shí)控制，確保除濕防凝露裝置的應(yīng)用效果。從上述除濕防凝露裝置中的溫控系統(tǒng)運(yùn)行流程圖中來看，溫度傳感器以及控制器發(fā)揮著關(guān)鍵作用，如果除濕防凝露裝置的應(yīng)用效果不佳，則可以從溫度傳感器以及控制器方面去排查是否出現(xiàn)了問題，從而能夠快速恢復(fù)溫度傳感器以及控制器的正常運(yùn)行。

3 電氣柜智能除濕防凝露裝置及監(jiān)控平臺的開發(fā)

根據(jù)電氣柜智能除濕防凝露的技術(shù)原理，可以開發(fā)出電氣柜智能除濕防凝露裝置。該裝置能夠應(yīng)用在開關(guān)柜等封閉類電氣柜中，實(shí)現(xiàn)對電氣柜內(nèi)運(yùn)行環(huán)境的智能化監(jiān)測，以及智能除濕操作，同時(shí)還具備防凝露的功能，更好地保障電氣柜的安全可靠運(yùn)行[3]。同時(shí)借助電氣柜智能除濕防凝露裝置集中監(jiān)控平臺，可以實(shí)現(xiàn)對電氣柜智能除濕防凝露裝置運(yùn)行狀態(tài)的集中監(jiān)控，以下詳細(xì)分析電氣柜智能除濕防凝露裝置以及監(jiān)控平臺的開發(fā)。

3.1 電氣柜智能除濕防凝露裝置開發(fā)

在電氣柜內(nèi)如果形成了凝露，容易和設(shè)備上的塵埃相互結(jié)合，形成導(dǎo)電通道，進(jìn)而導(dǎo)致電氣設(shè)備中的元件失效，因此，有必要采用除濕防凝露裝置。在電氣柜智能除濕防凝露裝置的開發(fā)中，在系統(tǒng)的組成上，主要包括溫濕度控制模塊、電氣柜的內(nèi)部及外部溫濕度傳感器等。對于溫度控制模塊，需要采用加熱器、通風(fēng)口、過濾器，其中過濾器可以起到防止灰塵進(jìn)入電氣柜的目的。其中當(dāng)電氣柜內(nèi)的溫度不在合理范圍內(nèi)時(shí)，就啟動加熱器，以控制溫度在合理范圍。當(dāng)溫度達(dá)到規(guī)定的范圍時(shí)，就可以啟動通風(fēng)裝置，將外部空氣引入電氣柜內(nèi)，使得電氣柜內(nèi)的空氣絕對濕度相互一致，這樣形成一個(gè)循環(huán)通道。對于濕度控制模塊，可以采用干燥劑，來吸收電氣柜內(nèi)多余的水蒸汽，從而降低電氣柜內(nèi)的絕對濕度。同時(shí)，考慮到現(xiàn)場運(yùn)行條件，在開發(fā)的過程中需要根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際需要，在裝置中設(shè)置手動操作功能[4]。

3.2 電氣柜智能除濕防凝露裝置監(jiān)控平臺開發(fā)

隨著電氣柜智能除濕防凝露裝置運(yùn)行時(shí)間的變長，該裝置可能會出現(xiàn)一定的運(yùn)行問題，如對電氣柜的除濕效果不佳，或者防凝露的功能失效等，這些情況需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并及時(shí)上報(bào)，這樣才能夠保證電氣柜隨時(shí)都能夠處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。為此可以構(gòu)建電氣柜智能除濕防凝露裝置集中監(jiān)控平臺，當(dāng)電氣柜智能除濕防凝露裝置監(jiān)控平臺監(jiān)測到智能除濕防凝露裝置出現(xiàn)了異常運(yùn)行情況時(shí)，可以及時(shí)將告警信息上傳給集中監(jiān)控平臺中[5]。

同時(shí)監(jiān)控平臺還可以下發(fā)指令給除濕防凝露裝置，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的功能。但由于監(jiān)控平臺和現(xiàn)場的除濕防凝露裝置之間的網(wǎng)絡(luò)通信采用的是無線通信方式，故在應(yīng)用的過程中，監(jiān)控平臺系統(tǒng)側(cè)應(yīng)設(shè)置防火墻。同時(shí)防火墻的策略應(yīng)設(shè)置最小化，只將需要的網(wǎng)絡(luò)訪問地址以及網(wǎng)絡(luò)訪問端口加入防火墻的策略中。而沒有符合防火墻策略的訪問行為將會被禁止，這樣就可以有效實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)。此外在開發(fā)電氣柜智能除濕防凝露裝置監(jiān)控平臺的過程中，由于除濕防凝露裝置在地理位置上分布較為分散，為了能夠提高數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性，可以借助智能網(wǎng)關(guān)技術(shù)，起著通信協(xié)議轉(zhuǎn)換的作用，從而將各個(gè)除濕防凝露裝置相互之間在通信上連接起來，達(dá)到數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)哪康腫6]。在集中監(jiān)控系統(tǒng)的畫面上，可以設(shè)置相應(yīng)的操作界面，用來調(diào)節(jié)電氣柜智能除濕防凝露裝置中的除濕閾值。隨著電氣柜除濕防凝露裝置應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累，今后除濕防凝露裝置在實(shí)際中將會具備更好的應(yīng)用效果，并在實(shí)際的電氣柜中發(fā)揮著更大的作用[7]。

4 結(jié)語

隨著用戶對供電可靠性要求的提高，對電氣柜配置除濕防凝露裝置具有較強(qiáng)的必要性。通過采用本文所分析的基于復(fù)疊式循環(huán)機(jī)理的電氣柜除濕防凝露裝置，可以有效實(shí)現(xiàn)對電氣柜的除濕及防凝露，這在實(shí)際的電氣柜運(yùn)維中可以加以應(yīng)用。