變電站熱風式防潮裝置的研制

戚匯鑫，關燦強，梁浩泉

（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東 江門 529300）

1 實施背景

目前行業中多次出現變電站因設備機構箱、端子箱內繼電器或二次端子受潮，引起斷路器分合閘線圈銹蝕、控制回路轉接頭短路等現象，極易造成開關拒動、控制回路開路、三相不一致繼電器誤動等故障，嚴重可威脅設備安全穩定運行。

變電站戶外機構箱、端子箱箱體設計為關閉時保持防水密封，上部保留通氣孔，箱體內部電氣布線密集，為控制箱體內濕度，一般加裝加熱式或抽濕式兩類防潮裝置。加熱式防潮裝置通過安裝發熱電阻加熱箱體內空氣實現防潮功能，但是發熱電阻溫度高，有燒毀箱體內線路的風險，箱體內部能設置部位少，這樣往往造成箱體加熱不均，出現局部溫度過高而箱體另外部分出現凝露現象，箱體整體除濕效果差。

而抽濕式防潮裝置通過在箱體內部安裝小型抽濕機將濕氣排出箱體，但是變電站戶外機構箱、端子箱上部均設計有通氣孔，箱體被濕度降低后，潮氣經過氣孔滲入，小型抽濕機功率有限，抽濕速度恒定，在回南天等高濕度天氣下，抽濕式除濕效果不明顯。變電站端子箱防潮，常規的方法有：①用電加熱器。②用驅潮劑。③用風機。④用膠泥封堵。以上這些辦法均能短時間內解決對柜內濕氣、凝露等問題。

變電站戶外機構箱、端子箱需一種能符合箱體設計現狀，除濕效果顯著并能持續運行的防潮裝置。對于現有的加熱裝置進行詳細的分析，發現其中兩種加熱器鐘存在的主要與次要的技術問題如下。

1.1 主要問題

加熱式防潮裝置存在主要問題有：①發熱電阻溫度高，直接裸露在箱體內有燒毀箱體內線路的風險。②發熱電阻分布不均，箱體加熱不均，造成局部溫度過高而箱體另外部分出現凝露現象，箱體整體除濕效果不理想。

抽濕式防潮裝置存在主要問題有：箱內被抽濕后，箱外潮氣經過通氣孔滲入，小型抽濕機功率有限，抽濕速度恒定，在回南天等高濕度天氣下，抽濕式除濕效果不理想。

1.2 次要問題

加熱式防潮裝置存在次要問題有：發熱電阻長時間加熱加速了箱體內線路和元器件老化，容易造成電氣故障。

抽濕式防潮裝置存在次要問題有：抽濕式防潮裝置元件多，安裝要求高，長時間運行元件容易損壞，運維成本高。

2 主要原理

加熱型除濕器主要是通過提高電柜內的溫度實現的。由于較高溫度的空氣能包含更多的水分，從而防止水汽直接在箱內電氣設備、端子排等上面凝露，預防閃絡、短路等事故。但由于較高溫度空氣中包含的水分一直停留在空氣中，當環境溫度急劇下降時，空氣中無法繼續容納大量水分，析出的空氣水分將凝露在電氣設備表面上。所以運行檢修人員經常發現安裝有加熱型除濕器的配電柜、端子排的箱壁上仍然有嚴重凝露現象，危害電力設備安全運行。

本項目設計一款新型多探頭熱風式防潮裝置，裝置由控制部分和驅動部分兩大模塊組成，控制部分采用單片機微電腦控制開關組成的成套式電子電路，連接多個溫濕度傳感器，并帶有液晶面板顯示，具有控制穩定，操作方便的優點。驅動部分由加熱絲和電風扇組成，加熱回路與風扇回路各自獨立運行、互不干擾，具備手動和自動控制兩種模式，能根據實際情況選擇不同控制模式。

裝置整體采用一體化設計，內部電路模塊化，外殼用阻燃材料制成，安裝簡單，維修方便。結合變電站戶外機構箱、端子箱箱體機構特點，利用熱空氣上升原理，熱風式防潮裝置安裝在箱體底部，多個濕度傳感器安裝在箱體各個部位。當任一傳感器感知濕度高于設定值，則自動啟動熱風式防潮裝置，產生50℃的熱風，在箱體內形成熱循環氣流，對箱內設備進行立體式均勻加熱，并通過箱體通氣孔散熱，快速將濕氣排出箱外，有效阻止了潮氣滲入箱內，確保箱體內部保持干燥。當各探頭傳感器感應濕度降低到設定值，熱風式防潮裝置將自動關閉，防止設備長時間加熱，同時熱風式防潮裝置配置有過熱保護，當防潮裝置遇到異物卡阻或溫度超過95℃時將切斷電源回路，保護箱體內設備安全。其設計原理如圖1 所示。

圖1 設計原理

其中設計出來的熱風式防潮裝置中的微電腦控制器的工作模式有以下3 種。

（1）溫濕度達到整定值，啟動加熱器和風機進行防潮工作，溫濕度下降到返回值，停止工作。

（2）溫濕度達到整定值，啟動加熱器和風機進行防潮工作，溫濕度下降到返回值，延時加熱和吹風。達到延時值后，停止工作[1]。

（3）溫濕度達到整定值，啟動加熱器和風機進行防潮工作，此時工作有一定時間（自行整定工作時間）后，停止工作（停止工作時間可自行整定），在停止工作內不受溫濕度控制；如果停止工作時間到達后溫濕度達到整定值繼續上述工作，直到溫濕度下降到返回值。

作者團隊根據要得到的工作效果設計了本熱風式防潮裝置的原型機，如圖2 所示。

圖2 熱風式防潮裝置原型機

3 試驗結果

在設計本熱風式防潮裝置原型機后在溫濕度變化較為明顯的天氣下進行試驗，將其放置在相應的端子箱與機構箱內進行了持續的實際數據測量，并與傳統加熱型除濕器進行對照比較。采用原加熱裝置的箱體內溫濕度變化如圖3 所示。

圖3 采用原加熱裝置的箱體內溫濕度變化

采用傳統加熱型除濕器，箱體內溫度變化隨一天內天氣溫度的變化而明顯變化，濕度隨箱體溫度變化，濕度在30～95%RH 波動，波動幅度較大，溫濕度受箱外天氣變化的影響較為嚴重，除濕器除濕效果不理想。采用熱風式加熱裝置的箱體內溫濕度變化如圖4 所示。

圖4 采用熱風式加熱裝置的箱體內溫濕度變化

由圖3、圖4 可知，采用熱風式加熱裝置后，箱體內的濕度保持在33%RH 左右，溫度保持在35～42℃，能明顯保持箱內溫濕度的穩定，熱風式防潮裝置的溫濕度控制效果明顯，能保持箱內溫濕度在設定的運行范圍，而免于受天氣變化的影響。

4 結語

本熱風式防潮裝置針對變電站戶外機構箱、端子箱箱體機構特點設計，克服原有防潮裝置固有問題，具有以下優點。

（1）熱風式防潮裝置能感應箱體內部各處溫濕度，并底部產生的熱風，在箱體內形成熱循環氣流，對箱內設備進行立體式均勻加熱，并利用箱體通氣孔散熱，快速將濕氣排出箱外，實現了箱體內部無死角除濕，防潮效果顯著。

（2）熱風式防潮裝置具有自啟動和手動兩種方式，能根據箱內環境自動啟停，防止長時間運行對箱內設備持續加熱造成不良影響，控制箱內濕度在設定范圍內。

（3）根據變電站機構箱、端子箱箱體機構特點設計，熱風式防潮裝置采用一體化設計，安裝簡單，布線容易，適用范圍廣。

（4）熱風式防潮裝置采用單片機微電腦控制，內部電路模塊化，抗干擾能力強，在交變電場較大的變電站內不受影響，功能可靠。

（5）熱風式防潮裝置使用阻燃材料制成，發熱電阻絲在成套裝置內部，同時配置有過熱保護，消除了因發熱電阻過熱導致燒毀箱內設備的風險。