开闭所、环网柜防潮除湿应用研究

梁瑞尤

（广西电网有限责任公司梧州供电局，广西 梧州 543000）

随着社会经济快速发展，社会化生产生活用电量逐步扩大，对各类电气设备进行保护对保证供电稳定性具有重要作用。近些年密封控制柜、开关柜应用较多，各类电气设备布设密度更加紧凑，容易导致诸多安全事故发生，所以当前结合开闭所、环网柜防潮除湿现状对除湿系统进行设计与应用。

1 研究背景

近年来，由于电气柜内设备受潮凝露而导致的电力事故频发，随着科学技术的发展，密封型控制柜、开关柜等电器箱（柜）体越来越普遍地被应用，柜体内设备也越来越紧凑，这样对柜内的驱潮装置要求也越来越高。这是因为空气中的相对湿度达到一定值，容易使设备产生凝露，导致爬电、短路等危险状况的发生，同时会造成设备操作机构失效，柜体绝缘水平大幅降低。长期凝露也使设备外观、门锁、门轴、通风口等部位造成锈蚀，箱体的安全防护功能失效，极易引发人身安全事故。

控制柜内部发生凝露引起爬电、闪络事故，一般发生在以下几种情况：1）地区湿度高，气候温度变化大，土壤水分含量高，受遮挡日照时间短，控制柜、开关柜底部潮湿，电缆沟内有积水；2）有的开关柜在地下室，湿度比较高，柜体内温度特别是接近地面的温度低于环境温度；3）有的设备处于暂时停运状态，电柜内小环境温度就比周围环境温度低，在其表面就极易形成凝露，在这种情况下，一旦送电投运，事故就随之发生。

如何提供一种柜体除湿装置，有效地防止湿度结霜，及时将水排出柜体外，降低了柜内的“绝对湿度”，从而保证除湿装置正常运行，达到彻底除湿的效果，成了新一代产品主流的研究方向。广西电网有限责任公司梧州供电局发明的SRTH-4A冷凝温湿度监控器，体积小，适用于柜体装置内部；精确度高，准确判断湿热环境参数，即时调节装置内部的湿热环境参数；远程监控，而无须人工拆除机箱检查，节约人力和成本。

2 整体方案研究

图1 开关箱体防潮整治流程

开闭所、网环柜体整治总体思路为：以堵为主、堵疏结合，重点监控、集中治理，整治流程如图1所示。防潮整治分为3个级别，分别是常规措施、加强措施和补充措施。

3 系统功能实现方案

3.1 系统总体架构

如图2所示，温度湿度传感器感受当前温度湿度，转换为相应的数字信号，送到CPU；CPU处理该数字信号，计算出温湿度数值，显示出来；并且CPU判断湿度是否超过报警值，如果超过，启动冷凝器和风扇除湿，待湿度低于报警值，关闭冷凝器和风扇。如果温度超过报警值，可控硅开关闭合，外接的空调器工作，待温度低于报警值，断开开关，空调器停止工作。外带485模块，对外通信。电源模块，外接220 V，提供电源。

图2 除湿控制工作原理图

3.2 冷凝除湿器结构原理

如图3所示，冷凝器由半导体制冷块、散热片、冷凝片、风扇组成。冷凝块通电时，一边散热形成热端，一边吸热制冷形成冷端。风扇吹走热端热量，保证制冷块正常工作，冷端水汽遇冷凝结成水珠，把水珠收集起来，通过导水管排出，完成除湿的工作。

图3 半导体冷凝原理图

半导体制冷的工作原理是基于帕尔帖原理，该效应是在1834年由J.A.C帕尔帖首先发现的，即利用当2种不同的导体A和B组成的电路且通有直流电时，在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其他的热量，而另一个接头处则吸收热量，且帕尔帖效应所引起的这种现象是可逆的，改变电流方向时，放热和吸热的接头也随之改变，吸收和放出的热量与电流强度I（A）成正比，且与2种导体的性质及热端的温度有关，即 ：Qab=Iπab。

πab称作导体A和B之间的相对帕尔帖系数，单位为V，πab为正值时，表示吸热，反之为放热，由于吸放热是可逆的，所以 πab=-πab。

帕尔帖系数的大小取决于构成闭合回路的材料的性质和接点温度，其数值可以由赛贝克系数αab[V.K-1]和接头处的绝对温度T[K]得出πab=αabT与塞贝克效应相，帕尔帖系也具有加和性，即 ：Qac=Qab+Qbc=（πab+πbc）I。

因此绝对帕尔帖系数有πab=πa-πb。

3.3 湿度调节算法

湿度控制采用PID调节，当环境湿度大，冷凝器功率大，环境湿度不大，冷凝器功率小，实现准确控湿，省电，延长产品寿命。

图4 算法原理图

3.4 温湿度控制器组网

利用Zigbee组成无线网络，便于施工，检修。在每一个温控器上接上485转Zigbee转换器，服务器端接Zigbee转以太网转换器，如果距离远，中间加Zigbee中继器，组成网络。如图5所示。

3.5 温湿度监控

各传感器通过RS485总线网络连接至中心服务器，中心服务器通过有线或GPRS网络远程访问，三者实现实时数据上传，在线监控。温湿度监控系统主要应用于实时监测除湿机的状况。

在浏览器中输入该软件的地址，默认显示常用功能界面，如图6所示。

用户可以选择历史记录查询，查询设备历史温湿度，如图7所示。

温湿度监测系统能够实时监测汇控柜内进出风口和柜内不同位置的温湿度分布，掌握柜内温湿度特性和潮湿气体来源，明确凝露的原因，为后续的除湿防凝露工作提供重要的参考数据。

4 结论

SRTH-4A冷凝温湿度监控器采用已校准的温湿度数字信号传感器件、工业级1GBT调控冷凝除湿功率策略。运用PID算法调节温度，实现准确控湿，省电，延长产品寿命。采样数据线性好，成本低，响应速度快，长期稳定性高，将柜内湿气冷凝成水，排出柜外，真正解决湿气问题。同时安装简单、快捷，改善供电设备运行环境，提高供电可靠性。广泛应用于对温度和湿度进行综合控制的场合，主要用于电力系统中的端子箱、机构箱、仪表箱、箱式变电站的防潮与除湿。

图5 温湿度智能控制系统组网图

图6 监控平台界面

图7 历史温湿度查询界面

5 结语

综合上述，基于ZigBee无线传感器网络技术的冷凝温湿度监控器，能对冷凝器、风扇基本状态进行控制，对温室环境进行有效调节。通过实践验证，此系统具有良好的性能指标，能对参数进行动态化调整，降低人工费用成本，实现规范化管理目标。