開(kāi)閉所、環(huán)網(wǎng)柜防潮除濕應(yīng)用研究

梁瑞尤

（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司梧州供電局，廣西 梧州 543000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，社會(huì)化生產(chǎn)生活用電量逐步擴(kuò)大，對(duì)各類(lèi)電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)對(duì)保證供電穩(wěn)定性具有重要作用。近些年密封控制柜、開(kāi)關(guān)柜應(yīng)用較多，各類(lèi)電氣設(shè)備布設(shè)密度更加緊湊，容易導(dǎo)致諸多安全事故發(fā)生，所以當(dāng)前結(jié)合開(kāi)閉所、環(huán)網(wǎng)柜防潮除濕現(xiàn)狀對(duì)除濕系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

1 研究背景

近年來(lái)，由于電氣柜內(nèi)設(shè)備受潮凝露而導(dǎo)致的電力事故頻發(fā)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，密封型控制柜、開(kāi)關(guān)柜等電器箱（柜）體越來(lái)越普遍地被應(yīng)用，柜體內(nèi)設(shè)備也越來(lái)越緊湊，這樣對(duì)柜內(nèi)的驅(qū)潮裝置要求也越來(lái)越高。這是因?yàn)榭諝庵械南鄬?duì)濕度達(dá)到一定值，容易使設(shè)備產(chǎn)生凝露，導(dǎo)致爬電、短路等危險(xiǎn)狀況的發(fā)生，同時(shí)會(huì)造成設(shè)備操作機(jī)構(gòu)失效，柜體絕緣水平大幅降低。長(zhǎng)期凝露也使設(shè)備外觀、門(mén)鎖、門(mén)軸、通風(fēng)口等部位造成銹蝕，箱體的安全防護(hù)功能失效，極易引發(fā)人身安全事故。

控制柜內(nèi)部發(fā)生凝露引起爬電、閃絡(luò)事故，一般發(fā)生在以下幾種情況：1）地區(qū)濕度高，氣候溫度變化大，土壤水分含量高，受遮擋日照時(shí)間短，控制柜、開(kāi)關(guān)柜底部潮濕，電纜溝內(nèi)有積水；2）有的開(kāi)關(guān)柜在地下室，濕度比較高，柜體內(nèi)溫度特別是接近地面的溫度低于環(huán)境溫度；3）有的設(shè)備處于暫時(shí)停運(yùn)狀態(tài)，電柜內(nèi)小環(huán)境溫度就比周?chē)h(huán)境溫度低，在其表面就極易形成凝露，在這種情況下，一旦送電投運(yùn)，事故就隨之發(fā)生。

如何提供一種柜體除濕裝置，有效地防止?jié)穸冉Y(jié)霜，及時(shí)將水排出柜體外，降低了柜內(nèi)的“絕對(duì)濕度”，從而保證除濕裝置正常運(yùn)行，達(dá)到徹底除濕的效果，成了新一代產(chǎn)品主流的研究方向。廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司梧州供電局發(fā)明的SRTH-4A冷凝溫濕度監(jiān)控器，體積小，適用于柜體裝置內(nèi)部；精確度高，準(zhǔn)確判斷濕熱環(huán)境參數(shù)，即時(shí)調(diào)節(jié)裝置內(nèi)部的濕熱環(huán)境參數(shù)；遠(yuǎn)程監(jiān)控，而無(wú)須人工拆除機(jī)箱檢查，節(jié)約人力和成本。

2 整體方案研究

圖1 開(kāi)關(guān)箱體防潮整治流程

開(kāi)閉所、網(wǎng)環(huán)柜體整治總體思路為：以堵為主、堵疏結(jié)合，重點(diǎn)監(jiān)控、集中治理，整治流程如圖1所示。防潮整治分為3個(gè)級(jí)別，分別是常規(guī)措施、加強(qiáng)措施和補(bǔ)充措施。

3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)方案

3.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

如圖2所示，溫度濕度傳感器感受當(dāng)前溫度濕度，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，送到CPU；CPU處理該數(shù)字信號(hào)，計(jì)算出溫濕度數(shù)值，顯示出來(lái)；并且CPU判斷濕度是否超過(guò)報(bào)警值，如果超過(guò)，啟動(dòng)冷凝器和風(fēng)扇除濕，待濕度低于報(bào)警值，關(guān)閉冷凝器和風(fēng)扇。如果溫度超過(guò)報(bào)警值，可控硅開(kāi)關(guān)閉合，外接的空調(diào)器工作，待溫度低于報(bào)警值，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，空調(diào)器停止工作。外帶485模塊，對(duì)外通信。電源模塊，外接220 V，提供電源。

圖2 除濕控制工作原理圖

3.2 冷凝除濕器結(jié)構(gòu)原理

如圖3所示，冷凝器由半導(dǎo)體制冷塊、散熱片、冷凝片、風(fēng)扇組成。冷凝塊通電時(shí)，一邊散熱形成熱端，一邊吸熱制冷形成冷端。風(fēng)扇吹走熱端熱量，保證制冷塊正常工作，冷端水汽遇冷凝結(jié)成水珠，把水珠收集起來(lái)，通過(guò)導(dǎo)水管排出，完成除濕的工作。

圖3 半導(dǎo)體冷凝原理圖

半導(dǎo)體制冷的工作原理是基于帕爾帖原理，該效應(yīng)是在1834年由J.A.C帕爾帖首先發(fā)現(xiàn)的，即利用當(dāng)2種不同的導(dǎo)體A和B組成的電路且通有直流電時(shí)，在接頭處除焦耳熱以外還會(huì)釋放出某種其他的熱量，而另一個(gè)接頭處則吸收熱量，且帕爾帖效應(yīng)所引起的這種現(xiàn)象是可逆的，改變電流方向時(shí)，放熱和吸熱的接頭也隨之改變，吸收和放出的熱量與電流強(qiáng)度I（A）成正比，且與2種導(dǎo)體的性質(zhì)及熱端的溫度有關(guān)，即 ：Qab=Iπab。

πab稱(chēng)作導(dǎo)體A和B之間的相對(duì)帕爾帖系數(shù)，單位為V，πab為正值時(shí)，表示吸熱，反之為放熱，由于吸放熱是可逆的，所以 πab=-πab。

帕爾帖系數(shù)的大小取決于構(gòu)成閉合回路的材料的性質(zhì)和接點(diǎn)溫度，其數(shù)值可以由賽貝克系數(shù)αab[V.K-1]和接頭處的絕對(duì)溫度T[K]得出πab=αabT與塞貝克效應(yīng)相，帕爾帖系也具有加和性，即 ：Qac=Qab+Qbc=（πab+πbc）I。

因此絕對(duì)帕爾帖系數(shù)有πab=πa-πb。

3.3 濕度調(diào)節(jié)算法

濕度控制采用PID調(diào)節(jié)，當(dāng)環(huán)境濕度大，冷凝器功率大，環(huán)境濕度不大，冷凝器功率小，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控濕，省電，延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命。

圖4 算法原理圖

3.4 溫濕度控制器組網(wǎng)

利用Zigbee組成無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，便于施工，檢修。在每一個(gè)溫控器上接上485轉(zhuǎn)Zigbee轉(zhuǎn)換器，服務(wù)器端接Zigbee轉(zhuǎn)以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器，如果距離遠(yuǎn)，中間加Zigbee中繼器，組成網(wǎng)絡(luò)。如圖5所示。

3.5 溫濕度監(jiān)控

各傳感器通過(guò)RS485總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接至中心服務(wù)器，中心服務(wù)器通過(guò)有線(xiàn)或GPRS網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問(wèn)，三者實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳，在線(xiàn)監(jiān)控。溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)主要應(yīng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)除濕機(jī)的狀況。

在瀏覽器中輸入該軟件的地址，默認(rèn)顯示常用功能界面，如圖6所示。

用戶(hù)可以選擇歷史記錄查詢(xún)，查詢(xún)?cè)O(shè)備歷史溫濕度，如圖7所示。

溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)匯控柜內(nèi)進(jìn)出風(fēng)口和柜內(nèi)不同位置的溫濕度分布，掌握柜內(nèi)溫濕度特性和潮濕氣體來(lái)源，明確凝露的原因，為后續(xù)的除濕防凝露工作提供重要的參考數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論

SRTH-4A冷凝溫濕度監(jiān)控器采用已校準(zhǔn)的溫濕度數(shù)字信號(hào)傳感器件、工業(yè)級(jí)1GBT調(diào)控冷凝除濕功率策略。運(yùn)用PID算法調(diào)節(jié)溫度，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控濕，省電，延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命。采樣數(shù)據(jù)線(xiàn)性好，成本低，響應(yīng)速度快，長(zhǎng)期穩(wěn)定性高，將柜內(nèi)濕氣冷凝成水，排出柜外，真正解決濕氣問(wèn)題。同時(shí)安裝簡(jiǎn)單、快捷，改善供電設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，提高供電可靠性。廣泛應(yīng)用于對(duì)溫度和濕度進(jìn)行綜合控制的場(chǎng)合，主要用于電力系統(tǒng)中的端子箱、機(jī)構(gòu)箱、儀表箱、箱式變電站的防潮與除濕。

圖5 溫濕度智能控制系統(tǒng)組網(wǎng)圖

圖6 監(jiān)控平臺(tái)界面

圖7 歷史溫濕度查詢(xún)界面

5 結(jié)語(yǔ)

綜合上述，基于ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的冷凝溫濕度監(jiān)控器，能對(duì)冷凝器、風(fēng)扇基本狀態(tài)進(jìn)行控制，對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，此系統(tǒng)具有良好的性能指標(biāo)，能對(duì)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化調(diào)整，降低人工費(fèi)用成本，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化管理目標(biāo)。