除濕盒在戶外端子箱中的應(yīng)用研究

王霞,張健能,麥志彥,何宇琪

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局,廣東 佛山 528000)

1 引言

變電站大量的端子箱、機(jī)構(gòu)箱和匯控柜等設(shè)備箱體戶外安裝，箱體內(nèi)部容易受潮[1]，設(shè)備受潮易引發(fā)二次元件腐蝕、卡澀、絕緣降低，導(dǎo)致開關(guān)拒動(dòng)、跳閘等事故事件，降低了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)上述問題，目前設(shè)備箱體中大多安裝了防潮裝置。箱體防進(jìn)水、防潮，保證防潮裝置正常運(yùn)行是戶外安裝箱體運(yùn)行維護(hù)的一項(xiàng)重要任務(wù)。

箱體防潮裝置常用加熱器或半導(dǎo)體冷凝器兩種方式。加熱器除潮是通過提高箱體內(nèi)的溫度，從而降低箱體相對(duì)濕度的方式來實(shí)現(xiàn)除潮的效果，加熱器長期運(yùn)行易引起附近元件過熱縮短壽命，甚至損壞。半導(dǎo)體冷凝器是隨著半導(dǎo)體制冷技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)，它將空氣中水分冷凝在制冷片上，然后通過管道排出箱體，通過減少箱體內(nèi)水蒸氣達(dá)到除濕的目的。

氯化鈣、活性炭顆粒組成的除濕盒價(jià)格低廉，大量用于戶內(nèi)物品的防潮干燥。變電站有試點(diǎn)將除濕盒放置于箱體中，作為防潮裝置失效時(shí)后備措施，提高箱體防潮措施的可靠性。但除濕盒在戶外箱體中的使用效果如何，鮮有報(bào)告。

筆者在某500kV變電站的戶外密封端子箱放置了除濕盒，研制并在箱體中安裝了溫濕度采集裝置，對(duì)戶外端子箱中使用除濕盒開展了應(yīng)用研究，驗(yàn)證除濕盒的適用范圍與效果。

2 溫濕度采集裝置

溫濕度采集裝置使用短距離無線傳輸方式——藍(lán)牙傳輸，避免敷設(shè)數(shù)據(jù)線增大工作量，亦避開變電站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)信息安全的制約。

如圖1所示，數(shù)據(jù)采集裝置的硬件模塊主要由電源模塊、單片機(jī)、數(shù)據(jù)采樣模塊、藍(lán)牙模塊組成。其中，電源模塊為數(shù)據(jù)采集裝置的單片機(jī)、數(shù)據(jù)采樣模塊、藍(lán)牙模塊提供直流電。單片機(jī)主要負(fù)責(zé)，對(duì)收集來的溫濕度信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算和保存，并通過通訊模塊將信號(hào)輸出到上位機(jī)。數(shù)據(jù)采樣模塊采用DHT11溫濕度模塊，用于收集箱體內(nèi)部的溫度、濕度信號(hào)，再將其傳給單片機(jī)進(jìn)行處理。藍(lán)牙模塊采用HC-05型，用于傳輸數(shù)據(jù)采集裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)給上位機(jī)。

圖1 采集裝置硬件設(shè)計(jì)

溫濕度采集裝置的軟件主要功能：(1)按周期逐個(gè)讀取溫濕度傳感器數(shù)據(jù)，并判斷讀取數(shù)據(jù)的有效性和保存；(2)掃描藍(lán)牙傳輸請(qǐng)求，按請(qǐng)求輸出保存的溫濕度數(shù)據(jù)。

3 數(shù)據(jù)采集軟件

數(shù)據(jù)采集軟件由移動(dòng)APP和數(shù)據(jù)分析軟件兩部分構(gòu)成。

移動(dòng)APP用于讀取溫濕度采集裝置數(shù)據(jù)讀取，根據(jù)設(shè)置的讀取地址碼，自動(dòng)掃描現(xiàn)場所有的藍(lán)牙設(shè)備，匹配相應(yīng)的溫濕度采集裝置，自動(dòng)讀取、保存各采集裝置的溫濕度數(shù)據(jù)。攜帶安裝了移動(dòng)APP手機(jī)運(yùn)行人員或巡視機(jī)器人經(jīng)過箱體時(shí)，將自動(dòng)收集到采集裝置的數(shù)據(jù)到移動(dòng)設(shè)備中。

數(shù)據(jù)分析軟件將移動(dòng)APP收集回來的數(shù)據(jù)，整理、分析各溫濕度采樣裝置的溫濕度值，供研究分析使用。

4 溫濕度采集數(shù)據(jù)分析

在某500kV變電站的500kV動(dòng)力電源箱中放置除濕盒進(jìn)行研究，500kV動(dòng)力電源箱體大?。?長×寬×高)：600×600×1400mm，箱體原采取加熱器除潮的方式，箱側(cè)面有進(jìn)、出氣口。為減少空氣的交換，采取措施封閉了進(jìn)、出氣口，使箱體實(shí)現(xiàn)一定程度的密封。

在密封箱體內(nèi)，若忽略箱體空氣的交換，箱體內(nèi)元件水分的蒸發(fā)與吸收，當(dāng)箱體內(nèi)溫度由t1變化至t2時(shí)，飽和水蒸氣壓將由E1變?yōu)镋2，相對(duì)濕度f1也將變?yōu)閒2，則f1×E1=f2×E2。當(dāng)箱體內(nèi)溫度上升時(shí)，飽和水汽壓升高，箱體內(nèi)的相對(duì)濕度降低；反之，箱體內(nèi)的溫度下降，相對(duì)溫度升高。所以白天溫度高，相對(duì)濕度低，晚上溫度低，相對(duì)濕度高。

圖2 動(dòng)力箱外觀及密封情況

根據(jù)采集到的溫濕度數(shù)據(jù)，可分為除濕期、穩(wěn)定期與失效期三個(gè)典型階段：

(1)除濕期

在動(dòng)力箱體內(nèi)放置除濕盒后，或打開箱門進(jìn)入潮濕空氣后，箱體內(nèi)水蒸氣壓逐步下降，經(jīng)過兩三天后，動(dòng)力箱體內(nèi)水蒸氣壓基本達(dá)到穩(wěn)定，如圖3所示。

圖3 除濕期溫濕度變化典型圖例

(2)穩(wěn)定期

在動(dòng)力箱體除濕盒放置三天后，箱體內(nèi)水蒸氣基本穩(wěn)定，相對(duì)濕度隨溫度變化，并維持在壓逐步下降，經(jīng)過兩三天后，動(dòng)力箱體內(nèi)水蒸氣壓基本達(dá)到穩(wěn)定，維持在70%以下，圍繞50%波動(dòng)，如圖4所示(圖4中起始時(shí)間為放入吸潮劑后第6天)。

圖4 穩(wěn)定期溫濕度變化典型圖例

(3)失效期

除濕盒中的吸潮劑不斷吸潮溶解直至全部熔解掉，吸濕盒失去除濕功能，因箱體不能夠?qū)崿F(xiàn)完全密封，箱體內(nèi)水蒸氣逐步回升，如圖5所示(圖5中起始時(shí)間為放入吸潮劑后第75天)。

圖5 失效期溫濕度變化典型圖例

5 應(yīng)用研究回顧

(1)除濕盒效果分析

當(dāng)室內(nèi)空氣相對(duì)濕度越大時(shí)，金屬材料銹蝕的可能性也越大，當(dāng)相對(duì)濕度超過70%時(shí)，會(huì)被顯著銹蝕。為降低材料的銹蝕通常需將相對(duì)濕度控制在70%以下[2]?？梢罁?jù)密封箱內(nèi)空氣濕度是否超過70%，判斷防潮裝置是否滿足要求。從圖3可知，除濕盒在兩到三天內(nèi)能夠?qū)⑾潴w濕度穩(wěn)定下來，從圖4可知，箱體濕度穩(wěn)定時(shí)，相對(duì)濕度在50%上下波動(dòng)，最大值不超過70%，除濕盒防潮效果滿足要求。

當(dāng)箱體較大時(shí)，可以采取箱體內(nèi)不同位置放置多個(gè)除濕盒的方式來加快箱體內(nèi)濕度進(jìn)入穩(wěn)定期，使相對(duì)濕度盡快下降至70%以下。

(2)除濕盒費(fèi)用

由于箱體是在原加熱器防潮方式的箱體簡單密封進(jìn)、出氣口，箱體的整體密封不夠嚴(yán)密，還是有空氣交換，特別是每天白天、晚上溫差比較大，箱體內(nèi)空氣壓力隨箱體內(nèi)溫度變化而進(jìn)行“呼吸”，水分通過空氣交換不斷進(jìn)入箱體。

放置于動(dòng)力電源箱內(nèi)含250g防潮劑的除濕盒，大約2.5個(gè)月時(shí)間吸潮后全部溶解掉而失效。因此一個(gè)箱體一年大約需要4.8個(gè)除溫盒，除溫盒每個(gè)價(jià)格在4元左右，即一個(gè)箱體一年的防潮成本大約為19.2元，相對(duì)于75W加熱板運(yùn)行427小時(shí)的電費(fèi)成本(電費(fèi)成本按0.5元/kWh計(jì)算)，年運(yùn)行時(shí)間不到5%，即每天運(yùn)行約1小時(shí)，相對(duì)加熱板防潮，具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

(3)除濕盒適用范圍

綜合來說除濕盒適用于密封箱體的防潮，它不需要電源供電，不會(huì)發(fā)熱，對(duì)鄰近元件沒有危險(xiǎn)以及火災(zāi)隱患，并且防潮有效性檢查容易、直觀，因此特別適合于空間小、元件緊湊、開箱次數(shù)少的小密封箱體。

為便于檢查除濕盒的吸潮后吸潮劑的熔解情況，可在箱體相應(yīng)位置開觀察孔便于巡視觀察，以提高運(yùn)維的效率。

6 結(jié)語

本文在某500kV變電站的500kV動(dòng)力電源箱中使用了除濕盒防潮，并開發(fā)了數(shù)據(jù)采集裝置，對(duì)使用后的箱體內(nèi)濕度進(jìn)行了跟蹤分析。跟蹤分析表明使用除濕盒滿足箱體的防潮要求，并且費(fèi)用低，不需要提供電源，安全可靠，裝置有效性日常巡視檢查直觀容易，是空間小、元件緊湊、開箱次數(shù)少的密封箱體一種理想防潮措施。