變電站室外箱柜可擴展式除濕器模塊化設計及應用

石侃+朱丹+楊建偉+郭暢+聶翔

摘 要：影響供電可靠性因素有很多，其中就包括端子箱、機構箱、配電柜等設備因長期在濕熱環(huán)境下造成一次二次設備的軟硬件故障導致非計劃停運運行設備，用戶沒有可靠的電能供給。箱柜內部的元件對濕度具有一定要求，如果濕度過大會對元件的絕緣性能產生影響，并且容易發(fā)生銹蝕，對電網的成效會造成一定影響。為此，我們需要在箱柜內添加可根據空間大小能調整的模塊化除濕器來降低溫濕度。

關鍵詞：變電站室外箱柜；除濕器；模塊設計

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）21-0139-02

由于變電站室外箱柜的內部空間相對較小，設備內的元件復雜多樣，為此，元件之間的距離很難保證，在箱柜內部濕度過高的情況下就會產生絕緣性能降低的現(xiàn)象，嚴重的可能會引發(fā)直流接地、斷路器誤跳、短路的情況發(fā)生，這就為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行帶來很大影響。

1 箱柜設備傳統(tǒng)除濕措施

1.1 加裝密封條

在箱柜門上添加密封條是最初采用的除濕措施，利用密封條來阻隔外部雨水進入箱柜內部。在實際應用的過程中可以發(fā)現(xiàn)，雖然具備一定的阻隔效果，但是受到密封條材料的限制，通常需要2年更換一次。另外，在外部濕度過大情況下的除濕效果并不明顯，箱柜內的元件設備出現(xiàn)霉變和銹蝕的現(xiàn)象時有發(fā)生，嚴重影響了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。這就說明這種方式僅能起到微觀的作用，并不能從根本上達到除濕的效果。

1.2 加裝加熱器

繼加密封條除濕方法之后，又提出了在濕度探頭裝置加熱器的方式，相對于機密封條的方式除濕效果較好，為此，在很長一段時間都是采用這種方式來保持箱柜內的濕度。該方式的除濕原理是通過加熱器加熱濕空氣，使?jié)窨諝馍仙舭l(fā)，以此控制箱柜空間內的濕度。但是，隨著應用規(guī)模的不斷擴大，當遇到空氣濕度較大的情況時，采用加熱器加熱空氣，空氣上升時后受到的箱柜頂部的阻礙不能及時蒸發(fā)，在停止加熱之后頂部遇冷會形成凝露，這將在很大程度上影響元件的絕緣性能，此時的水分仍然停留在箱柜內部，并沒有達到除濕的效果。特別是在南方城市，本身濕度就大，再加上高溫天氣，催化了箱柜內部的元件老化程度，很容易產生設備故障，威脅電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2 可擴展式除濕器設計的探索

2.1 防止局部濕度過大

采用加熱器除濕僅是將箱柜內的水轉換成水蒸氣，造成局部的濕度過大，這就意味著局部的元件要受到大量的濕空氣影響，使該部分的絕緣性能消失，這對于電力系統(tǒng)來說是很大的安全隱患。為此，在進行除濕方法設計時，要考慮到以上問題，要在箱柜內形成氣體流通，保障箱柜內的濕度平衡，避免局部出現(xiàn)濕度過大的情況。

2.2 防止箱柜內部溫度過高

在箱柜溫度過高的情況下元件設備散熱會受到影響，從而導致使用壽命下降，增加電力企業(yè)的資金投入。除此之外，還會加速線纜表面的老化，使設備性能下降或者功能缺失。因此，在進行除濕設計時，要杜絕增加箱柜內部環(huán)境溫度的現(xiàn)象，從而降低影響元件設備使用壽命和功能的幾率。

鑒于以上兩點，某技術團隊內部研發(fā)出了一種可分體式除濕器，有效解決了箱柜內部空間小的問題，該分體式除濕器可以將控制模塊和除濕模塊進行分體裝置，在箱柜空間充足的情況下可以選擇合體安裝，當內部空間狹小時可以選擇分體安裝。除此之外，該可分體式除濕器的工作原理是通過將濕空氣凝結成水滴，并且收集到一起利用導水管排出箱柜之外，有效解決了局部濕度過大導致的安全風險。另外，還存在手動除濕和自動除濕兩種功能選項，當選擇手動除濕模式時，會立即執(zhí)行除濕動作，而退出手動模式時，除濕設備會自動監(jiān)測箱柜內部空氣濕度，當達到一定濕度時，設備會自動執(zhí)行除濕指令，從而達到智能控制內部濕度的目的，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

3 可分體式除濕器的工作原理

可分體式除濕裝置由溫濕度傳感器、控制模塊、除濕模塊三部分組成。溫濕度傳感器采集溫度值和濕度值，將這兩個值送至控制模塊，控制模塊對溫度和溫度值進行分析，來自動或者手動的來控制除濕模塊的工作情況，同時也可以通過數(shù)碼管和指示燈來實時的顯示出來裝置的工作情況。除濕模塊里面配有電子式制冷片，在除濕過程中制冷片使得模塊中的鋁塊溫度降低，水分子遇冷后凝結成固態(tài)水，固態(tài)水通過積水盤和導水管流出柜體外，如此達到除濕的效果。如圖1所示，為可分體式除濕器的原理框架圖。

4 可分體式除濕器的功能模塊設計

可分體式除濕器的功能有溫濕度顯示、手動/自動除濕、故障告警聲光指示和接點輸出、箱內溫度高報警、RS-485通訊、運行參數(shù)設置、傳統(tǒng)溫濕度控制器功能、可擴展功能、自動除冰功能。下面就對某些功能模塊設計進行分別闡述：

（1）手動/自動除濕。正常情況下，除濕裝置是處于溫濕度監(jiān)測的狀態(tài)，這時的溫濕度顯示欄會正常顯示當前測量的溫濕度。在此狀態(tài)下，切換手動除濕時，除濕設備可以立即執(zhí)行除濕操作，且溫濕度顯示欄的溫濕度會交替顯示“--”，以此作為手動除濕和自動除濕的辨別方法，手動除濕操作時run指示燈將被點亮。要想退出手動除濕模式只要再點擊一次手動/自動除濕按鈕即可退出。自動除濕狀態(tài)下，在檢測到濕度達到定值時即會自動啟動除濕操作，實現(xiàn)智能化控制濕度的目的。

（2）傳統(tǒng)溫濕度控制器功能。在傳感器感知到溫度不符合啟動加熱設置的參數(shù)時，加熱器會自動啟動，直至溫度回升到定值標準之后加熱器同時運行。同樣的當傳感器感知到的濕度值與預設定值不符時，將會自動啟動除濕裝置，執(zhí)行除濕命令，將濕度控制在設定的范圍之內。

（3）可擴展功能。市面上的除濕裝置都是一體話的，只能整體的安裝在一個地方，并且除濕量是一定的，增大除濕量就得重新購買功率更大的除濕裝置。而可分體式除濕裝置的控制模塊和除濕器模塊可以組合在一起，也可以分開裝在柜體的不同的位置。在除濕量需要增大的情況下，可以只增加除濕模塊來增大裝置的除濕量。

（4）自動除冰功能。為了防止裝置在低溫出現(xiàn)制冷面結冰情況，增加了此功能。即在裝置持續(xù)除濕5個小時后，裝置自動停止除濕啟動除冰，此時數(shù)碼管顯示“rbrb”字樣，5分鐘之后停止除冰工作狀態(tài)，恢復正常除濕。

5 可分體式除濕器的應用效果

既可以分體安裝也可以一體安裝，并且具體可以擴展除濕模塊的除濕裝置，解決了在空間不寬裕的地方，除濕器因體積大而難以安裝的問題?？煞煮w式除濕器除濕效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)加熱器。根據試運行結果，箱柜可分體式除濕器安裝使用簡便，全自動控制，功能可靠、除濕效果好，運行工作時無噪聲、無振動、無致冷劑污染，實用環(huán)保。工作時箱柜內無明顯溫升，實現(xiàn)了恒溫除濕的目標。通過采用可分體式除濕器有效解決了變電站室外箱柜內部元件受到溫濕環(huán)境影響所引發(fā)的絕緣性能降低和直流接地等安全問題，確保電力系統(tǒng)運行的可靠性，從而提升用戶體驗增加售電量，為電力系統(tǒng)帶來更高的經濟效益。

參考文獻

[1]謝照祥，李衛(wèi)，王雁南，等.變電站端子箱及開關柜智能除濕方式[J].云南電力技術，2016，（a01）：56-57.

[2]梁永超.變電站戶外端子箱除濕防潮措施的改進研究[J].電工技術，00118-00119.

[3]周斌全.除濕技術在變電設備運行中的應用[D].東南大學，2015.