美式箱變潮濕運行環境改善新措施研究

胡雷劍

（國網浙江平湖市供電公司，浙江 嘉興314200）

0 引言

社會經濟以及電網建設的不斷發展對電網運行工作提出了堅強電網的革新理論。20世紀90年代，美式箱變開始進入中國，如今，美式箱變已廣泛運用于各個小區、公共場所、商業大樓等場合。由于電力設備的獨特性，美式箱變對運行環境要求較高。但由于電纜管道及基礎建設通風差等原因，運行中的美式箱變箱柜內受潮、凝露現象普遍，同時因建設初期規劃等原因，電力管網與小區和各種城市地下通道相通或公用，會產生腐蝕氣體，使美式箱變長期受腐蝕氣體侵蝕。因此，美式箱變運行存在以下問題：

（1）電氣設備生銹，導致轉動部分在執行工作時失靈；

（2）電氣設備嚴重受潮后容易造成電氣擊穿或絕緣下降，產生安全隱患；

（3）電氣通訊保護裝置長期嚴重受潮，會使設備的電氣連接處接觸不良，在執行操作時發生設備故障或亂動；

（4）電氣設備的長期受潮會減短其使用壽命，增大電力運行成本。

1 研究意義

提高設備對自然環境的抗風險能力，更好地為電能安全經濟生產服務，有效保證電力設備的安全運行以及設備零部件的運行環境。

2 現行美式箱變運行環境分析

目前所采用的環境改善（除濕）方案：箱柜本體多面開孔。箱柜多面開孔，可以增強箱柜內空氣流動，但是由于箱柜內空氣與外界相通，外界濕度高，箱柜內濕度也同樣高，所以無法解決箱柜內受潮的問題。濕度控制器與電加熱器組合。電加熱器僅對周圍局部的潮濕空氣加熱，空氣受熱上升到箱體四周或電氣設備上冷卻，產生凝露，水分依舊殘留在箱柜內部，反而使電氣元器件更容易受潮。電加熱器自身無散熱條件，產生的高溫會使其周圍的電線電纜和電氣元件提前老化。

3 新措施內容

根據半導體的制冷特性，將半導體制作成為小型抽濕設備。將箱柜內的潮濕空氣抽到半導體箱柜抽濕器內，通過半導體制冷進行氣、水分離，使箱柜內的空氣流動，以達到干燥箱柜內部空氣的效果，并將凝結的水珠通過軟管排出箱柜。

3.1 技術依據

電子制冷又稱半導體制冷或者溫差電制冷，是20世紀50年代發展起來的一門介于制冷技術和半導體技術邊緣的學科，它利用特種半導體材料構成的P—N結構形成熱電偶對，產生珀爾帖效應，是一種通過直流電制冷的新型制冷方法（半導體制冷原理圖如圖1所示），與壓縮式制冷和吸收式制冷并稱為世界三大制冷方式。電力系統中現階段對于半導體運用比較多，許多電氣設備上都采用半導體吸熱原理降低設備溫度，從而保證電氣設備正常運行；因此，本研究就采用冷熱交替時會產生露點的原理為技術依據，為設備正常運行提供可靠方案。

圖1 半導體制冷原理圖

3.2 技術結構

采用半導體冷凝技術、數據采集傳感技術、智能芯片控制技術為技術核心，結合現場設備實際情況進行開發研究。各技術結合示意圖如圖2所示。

圖2 各技術結合示意圖

3.3 內容和技術路線

電氣連接的邏輯控制關系及空氣分離流動循環過程如圖3所示。

圖3 電氣連接邏輯控制及空氣分離流動過程示意圖

3.4 電氣應用

（1）電源部分。為了滿足現場設備供電要求，可采用多種供電方式，如220 V交流電源（市電）供電方式、12 V直流供電方式等。

（2）濕度測量以及控制模塊。

3.5 數據傳輸

濕度傳感器接收到空氣中的濕度情況，傳輸命令至中央處理單元，經中央處理單元處理分析顯示至數碼管，并啟動半導體制冷，再將凝露后形成的水珠排出箱體。

4 新措施與現有設備設施對比分析

在現有箱柜除濕方式——箱柜多面開孔、電加熱器、電加熱與控制芯片結合等方式上進行技術改造和更新，此項目主要研究方向在于采用半導體冷凝技術將潮濕空氣進行氣、水分離，并利用動力原理加快空氣流動，從而達到干燥箱柜的效果，除濕裝置可以及時有效地解決箱柜潮濕問題，有利于設備安全正常運行，從而進一步提高生產效益。

5 結語

經過認真、努力地學習、思考和查閱相關資料，最終成功完成半導體箱柜抽濕裝置的設計。將箱柜內的潮濕空氣抽到箱柜抽濕器的凝露室，通過半導體制冷進行氣、水分離，以達到干燥箱柜內部空氣的效果，并將凝結的水珠通過軟管排出箱柜。在凝露的同時制造箱柜內的空氣循環，使得箱柜中的潮濕空氣能夠全面得到處理和改善。

智能啟動方式能隨時感應空氣中的環境濕度，結合實時數據進行啟動，可使箱柜運行環境濕度達到設備運行的最佳濕度環境，避免開關柜因潮濕發生不必要的安全事故。

作為解決美式箱變運行環境潮濕問題的先進設備，其實施將提高電力箱柜設備運行的安全性，降低因凝露帶來的電網安全事件及大面積停電事故的發生概率。新裝置的安裝應用為打贏“優質服務攻堅戰”、“三增成效攻堅戰”提供了可靠的保障。

［1］何觀.10kV美式箱變運行應注意的防范措施［J］.廣東輸電與變電技術，2005（3）

［2］徐昌貴，賈艷婷，閆獻國，等.半導體制冷技術及其應用［J］.機械工程與自動化，2012（3）