開閉所、環網柜防潮除濕應用研究

梁瑞尤

（廣西電網有限責任公司梧州供電局，廣西 梧州 543000）

隨著社會經濟快速發展，社會化生產生活用電量逐步擴大，對各類電氣設備進行保護對保證供電穩定性具有重要作用。近些年密封控制柜、開關柜應用較多，各類電氣設備布設密度更加緊湊，容易導致諸多安全事故發生，所以當前結合開閉所、環網柜防潮除濕現狀對除濕系統進行設計與應用。

1 研究背景

近年來，由于電氣柜內設備受潮凝露而導致的電力事故頻發，隨著科學技術的發展，密封型控制柜、開關柜等電器箱（柜）體越來越普遍地被應用，柜體內設備也越來越緊湊，這樣對柜內的驅潮裝置要求也越來越高。這是因為空氣中的相對濕度達到一定值，容易使設備產生凝露，導致爬電、短路等危險狀況的發生，同時會造成設備操作機構失效，柜體絕緣水平大幅降低。長期凝露也使設備外觀、門鎖、門軸、通風口等部位造成銹蝕，箱體的安全防護功能失效，極易引發人身安全事故。

控制柜內部發生凝露引起爬電、閃絡事故，一般發生在以下幾種情況：1）地區濕度高，氣候溫度變化大，土壤水分含量高，受遮擋日照時間短，控制柜、開關柜底部潮濕，電纜溝內有積水；2）有的開關柜在地下室，濕度比較高，柜體內溫度特別是接近地面的溫度低于環境溫度；3）有的設備處于暫時停運狀態，電柜內小環境溫度就比周圍環境溫度低，在其表面就極易形成凝露，在這種情況下，一旦送電投運，事故就隨之發生。

如何提供一種柜體除濕裝置，有效地防止濕度結霜，及時將水排出柜體外，降低了柜內的“絕對濕度”，從而保證除濕裝置正常運行，達到徹底除濕的效果，成了新一代產品主流的研究方向。廣西電網有限責任公司梧州供電局發明的SRTH-4A冷凝溫濕度監控器，體積小，適用于柜體裝置內部；精確度高，準確判斷濕熱環境參數，即時調節裝置內部的濕熱環境參數；遠程監控，而無須人工拆除機箱檢查，節約人力和成本。

2 整體方案研究

圖1 開關箱體防潮整治流程

開閉所、網環柜體整治總體思路為：以堵為主、堵疏結合，重點監控、集中治理，整治流程如圖1所示。防潮整治分為3個級別，分別是常規措施、加強措施和補充措施。

3 系統功能實現方案

3.1 系統總體架構

如圖2所示，溫度濕度傳感器感受當前溫度濕度，轉換為相應的數字信號，送到CPU；CPU處理該數字信號，計算出溫濕度數值，顯示出來；并且CPU判斷濕度是否超過報警值，如果超過，啟動冷凝器和風扇除濕，待濕度低于報警值，關閉冷凝器和風扇。如果溫度超過報警值，可控硅開關閉合，外接的空調器工作，待溫度低于報警值，斷開開關，空調器停止工作。外帶485模塊，對外通信。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 冷凝除濕器結構原理

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

圖3 半導體冷凝原理圖

半導體制冷的工作原理是基于帕爾帖原理，該效應是在1834年由J.A.C帕爾帖首先發現的，即利用當2種不同的導體A和B組成的電路且通有直流電時，在接頭處除焦耳熱以外還會釋放出某種其他的熱量，而另一個接頭處則吸收熱量，且帕爾帖效應所引起的這種現象是可逆的，改變電流方向時，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度I（A）成正比，且與2種導體的性質及熱端的溫度有關，即 ：Qab=Iπab。

πab稱作導體A和B之間的相對帕爾帖系數，單位為V，πab為正值時，表示吸熱，反之為放熱，由于吸放熱是可逆的，所以 πab=-πab。

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

因此絕對帕爾帖系數有πab=πa-πb。

3.3 濕度調節算法

濕度控制采用PID調節，當環境濕度大，冷凝器功率大，環境濕度不大，冷凝器功率小，實現準確控濕，省電，延長產品壽命。

圖4 算法原理圖

3.4 溫濕度控制器組網

利用Zigbee組成無線網絡，便于施工，檢修。在每一個溫控器上接上485轉Zigbee轉換器，服務器端接Zigbee轉以太網轉換器，如果距離遠，中間加Zigbee中繼器，組成網絡。如圖5所示。

3.5 溫濕度監控

各傳感器通過RS485總線網絡連接至中心服務器，中心服務器通過有線或GPRS網絡遠程訪問，三者實現實時數據上傳，在線監控。溫濕度監控系統主要應用于實時監測除濕機的狀況。

在瀏覽器中輸入該軟件的地址，默認顯示常用功能界面，如圖6所示。

用戶可以選擇歷史記錄查詢，查詢設備歷史溫濕度，如圖7所示。

溫濕度監測系統能夠實時監測匯控柜內進出風口和柜內不同位置的溫濕度分布，掌握柜內溫濕度特性和潮濕氣體來源，明確凝露的原因，為后續的除濕防凝露工作提供重要的參考數據。

4 結論

SRTH-4A冷凝溫濕度監控器采用已校準的溫濕度數字信號傳感器件、工業級1GBT調控冷凝除濕功率策略。運用PID算法調節溫度，實現準確控濕，省電，延長產品壽命。采樣數據線性好，成本低，響應速度快，長期穩定性高，將柜內濕氣冷凝成水，排出柜外，真正解決濕氣問題。同時安裝簡單、快捷，改善供電設備運行環境，提高供電可靠性。廣泛應用于對溫度和濕度進行綜合控制的場合，主要用于電力系統中的端子箱、機構箱、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組網圖

圖6 監控平臺界面

圖7 歷史溫濕度查詢界面

5 結語

綜合上述，基于ZigBee無線傳感器網絡技術的冷凝溫濕度監控器，能對冷凝器、風扇基本狀態進行控制，對溫室環境進行有效調節。通過實踐驗證，此系統具有良好的性能指標，能對參數進行動態化調整，降低人工費用成本，實現規范化管理目標。