变电站室外箱柜可扩展式除湿器模块化设计及应用

石侃+朱丹+杨建伟+郭畅+聂翔

摘 要：影响供电可靠性因素有很多，其中就包括端子箱、机构箱、配电柜等设备因长期在湿热环境下造成一次二次设备的软硬件故障导致非计划停运运行设备，用户没有可靠的电能供给。箱柜内部的元件对湿度具有一定要求，如果湿度过大会对元件的绝缘性能产生影响，并且容易发生锈蚀，对电网的成效会造成一定影响。为此，我们需要在箱柜内添加可根据空间大小能调整的模块化除湿器来降低温湿度。

关键词：变电站室外箱柜；除湿器；模块设计

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）21-0139-02

由于变电站室外箱柜的内部空间相对较小，设备内的元件复杂多样，为此，元件之间的距离很难保证，在箱柜内部湿度过高的情况下就会产生绝缘性能降低的现象，严重的可能会引发直流接地、断路器误跳、短路的情况发生，这就为电力系统的稳定运行带来很大影响。

1 箱柜设备传统除湿措施

1.1 加装密封条

在箱柜门上添加密封条是最初采用的除湿措施，利用密封条来阻隔外部雨水进入箱柜内部。在实际应用的过程中可以发现，虽然具备一定的阻隔效果，但是受到密封条材料的限制，通常需要2年更换一次。另外，在外部湿度过大情况下的除湿效果并不明显，箱柜内的元件设备出现霉变和锈蚀的现象时有发生，严重影响了电力系统的稳定运行。这就说明这种方式仅能起到微观的作用，并不能从根本上达到除湿的效果。

1.2 加装加热器

继加密封条除湿方法之后，又提出了在湿度探头装置加热器的方式，相对于机密封条的方式除湿效果较好，为此，在很长一段时间都是采用这种方式来保持箱柜内的湿度。该方式的除湿原理是通过加热器加热湿空气，使湿空气上升蒸发，以此控制箱柜空间内的湿度。但是，随着应用规模的不断扩大，当遇到空气湿度较大的情况时，采用加热器加热空气，空气上升时后受到的箱柜顶部的阻碍不能及时蒸发，在停止加热之后顶部遇冷会形成凝露，这将在很大程度上影响元件的绝缘性能，此时的水分仍然停留在箱柜内部，并没有达到除湿的效果。特别是在南方城市，本身湿度就大，再加上高温天气，催化了箱柜内部的元件老化程度，很容易产生设备故障，威胁电力系统的稳定运行。

2 可扩展式除湿器设计的探索

2.1 防止局部湿度过大

采用加热器除湿仅是将箱柜内的水转换成水蒸气，造成局部的湿度过大，这就意味着局部的元件要受到大量的湿空气影响，使该部分的绝缘性能消失，这对于电力系统来说是很大的安全隐患。为此，在进行除湿方法设计时，要考虑到以上问题，要在箱柜内形成气体流通，保障箱柜内的湿度平衡，避免局部出現湿度过大的情况。

2.2 防止箱柜内部温度过高

在箱柜温度过高的情况下元件设备散热会受到影响，从而导致使用寿命下降，增加电力企业的资金投入。除此之外，还会加速线缆表面的老化，使设备性能下降或者功能缺失。因此，在进行除湿设计时，要杜绝增加箱柜内部环境温度的现象，从而降低影响元件设备使用寿命和功能的几率。

鉴于以上两点，某技术团队内部研发出了一种可分体式除湿器，有效解决了箱柜内部空间小的问题，该分体式除湿器可以将控制模块和除湿模块进行分体装置，在箱柜空间充足的情况下可以选择合体安装，当内部空间狭小时可以选择分体安装。除此之外，该可分体式除湿器的工作原理是通过将湿空气凝结成水滴，并且收集到一起利用导水管排出箱柜之外，有效解决了局部湿度过大导致的安全风险。另外，还存在手动除湿和自动除湿两种功能选项，当选择手动除湿模式时，会立即执行除湿动作，而退出手动模式时，除湿设备会自动监测箱柜内部空气湿度，当达到一定湿度时，设备会自动执行除湿指令，从而达到智能控制内部湿度的目的，保证电力系统的稳定运行。

3 可分体式除湿器的工作原理

可分体式除湿装置由温湿度传感器、控制模块、除湿模块三部分组成。温湿度传感器采集温度值和湿度值，将这两个值送至控制模块，控制模块对温度和温度值进行分析，来自动或者手动的来控制除湿模块的工作情况，同时也可以通过数码管和指示灯来实时的显示出来装置的工作情况。除湿模块里面配有电子式制冷片，在除湿过程中制冷片使得模块中的铝块温度降低，水分子遇冷后凝结成固态水，固态水通过积水盘和导水管流出柜体外，如此达到除湿的效果。如图1所示，为可分体式除湿器的原理框架图。

4 可分体式除湿器的功能模块设计

可分体式除湿器的功能有温湿度显示、手动/自动除湿、故障告警声光指示和接点输出、箱内温度高报警、RS-485通讯、运行参数设置、传统温湿度控制器功能、可扩展功能、自动除冰功能。下面就对某些功能模块设计进行分别阐述：

（1）手动/自动除湿。正常情况下，除湿装置是处于温湿度监测的状态，这时的温湿度显示栏会正常显示当前测量的温湿度。在此状态下，切换手动除湿时，除湿设备可以立即执行除湿操作，且温湿度显示栏的温湿度会交替显示“--”，以此作为手动除湿和自动除湿的辨别方法，手动除湿操作时run指示灯将被点亮。要想退出手动除湿模式只要再点击一次手动/自动除湿按钮即可退出。自动除湿状态下，在检测到湿度达到定值时即会自动启动除湿操作，实现智能化控制湿度的目的。

（2）传统温湿度控制器功能。在传感器感知到温度不符合启动加热设置的参数时，加热器会自动启动，直至温度回升到定值标准之后加热器同时运行。同样的当传感器感知到的湿度值与预设定值不符时，将会自动启动除湿装置，执行除湿命令，将湿度控制在设定的范围之内。

（3）可扩展功能。市面上的除湿装置都是一体话的，只能整体的安装在一个地方，并且除湿量是一定的，增大除湿量就得重新购买功率更大的除湿装置。而可分体式除湿装置的控制模块和除湿器模块可以组合在一起，也可以分开装在柜体的不同的位置。在除湿量需要增大的情况下，可以只增加除湿模块来增大装置的除湿量。

（4）自动除冰功能。为了防止装置在低温出现制冷面结冰情况，增加了此功能。即在装置持续除湿5个小时后，装置自动停止除湿启动除冰，此时数码管显示“rbrb”字样，5分钟之后停止除冰工作状态，恢复正常除湿。

5 可分体式除湿器的应用效果

既可以分体安装也可以一体安装，并且具体可以扩展除湿模块的除湿装置，解决了在空间不宽裕的地方，除湿器因体积大而难以安装的问题。可分体式除湿器除湿效果明显优于传统加热器。根据试运行结果，箱柜可分体式除湿器安装使用简便，全自动控制，功能可靠、除湿效果好，运行工作时无噪声、无振动、无致冷剂污染，实用环保。工作时箱柜内无明显温升，实现了恒温除湿的目标。通过采用可分体式除湿器有效解决了变电站室外箱柜内部元件受到温湿环境影响所引发的绝缘性能降低和直流接地等安全问题，确保电力系统运行的可靠性，从而提升用户体验增加售电量，为电力系统带来更高的经济效益。

参考文献

[1]谢照祥，李卫，王雁南，等.变电站端子箱及开关柜智能除湿方式[J].云南电力技术，2016，（a01）：56-57.

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[3]周斌全.除湿技术在变电设备运行中的应用[D].东南大学，2015.