环网柜智能无线除湿装置的研制与应用

摘  要：研制一种基于NBIOT技术的环网柜智能无线除湿装置，拟解决环网柜等箱式设备容易在秋冬、梅雨季节柜内形成凝露，影响设备安全运行的技术难题，实现可以采用远程电脑监控和手机监控。

关键词：除湿;环网柜;智能;NBIOT

中图分类号：TM507    文献标识码：A       文章编号：1671-2064（2019）24-0000-00

0 引言

凝露是空气湿度较大时发生的的一种特有现象，当空气中的水蒸气达到饱和的程度时，在温度相对较低的物体上凝结，而形成小水珠。作为配网中重要设备，环网柜每到了梅雨季节、大风雨天气、冬季，柜内设备极易受潮、结露湿度过大，造成线圈霉断、接线端子排绝缘击穿、柜体锈蚀等，严重影响设备的正常运行（环网柜内凝露现象如图1所示）。

1环网柜凝露成因及危害分析

通过对实际情况进行分析，对于环网柜容易形成凝露的原因得出以下结论：

（1）所在地区湿度高（例如贵州省大部分山区），气候温度变化大，昼夜温差大，电气柜底部潮湿，有的电缆沟甚至有积水;部分环网柜箱体距离电缆沟比较近，晚上潮湿的空气产生的烟囱效应导致潮气直接沿着控制箱电缆管壁直接涌入箱体内;

（2）部分环网柜安装位置处于地下室，改环境下本身湿度比较高，柜内温度尤其是接近地面的温度要低于环境温度;

（3）部分设备处于暂时停运状态，柜内环境温度一般低于周围环境温度，在其表面就极易形成凝露。

环网柜内形成的水珠会附着在其内部的金属和塑料部分上，对设备造成的主要危害有以下几个方面：1）在端子排上形成的露珠容易造成交、直流短路接地，以及造成二次回路两根线之间短接，如果刚好遇到开关跳闸回路的情况，则会引发开关误动作;2）在开关操作机构上形成的露珠会腐蚀机构内的金属部件，造成机构寿命的减少，甚至因锈蚀而造成的机构卡涩和拒动作等情况;3）开关内部大多数没有进行防水处理，在开关上形成露珠的话，可能会导致爬电或闪络现象，尤其是针对设备处于停运状态时，内部温度更低，更易在其表面形成凝露，一旦送电，极易发生事故。

2环网柜除湿系统应用现状研究

凝露产生是需要一定条件的，针对其产生条件进行研究，如图2所示：

通过对图2进行分析得知：

（1）在一定的温度条件下，空气中的相对湿度越高，结露的温度越是接近环境空气温度，也就是说，环境温度愈接近露点温度，凝露就越容易发生。

（2）不管空气中的温度如何，形成结露的露点温度始终是低于环境温度。

因此，为了防止凝露的发生，可以采取的对策有两个方面，一是提高环境温度;二是降低环境湿度。

目前在开关柜，汇控柜，环网柜，箱变，端子箱，机构箱等电力箱式设备中主要的是采用第一种，提高环境温度，采用加热器来提高柜内温度，从而提高形成凝露的空气湿度值，使其难以形成凝露。

但由于较高的温度空气中包含的水份一直停留在空气中，当环境温度急剧下降时，空气中无法继续容纳大量的水份，空气中的水份仍将凝露在电气设备的表面，所以检修人员经常发现安装有加热器除湿控制器的电柜仍然有严重的凝露现象，危害设备的运行安全。

当前环网柜内的加热型除湿器还有不能远程查看箱体环境温、湿度值和进行投切负载的缺点，加上环网柜比较分散，人工巡检效率很低。

为此，我们可以引入NBIOT技术，研制一套智能无线除湿装置，实现远程对除湿装置的监测和监控，能大大减轻运行维护人员的劳动强度，保障环网柜的安全运行。

3 智能无线除湿系统设计原理

环网柜智能无线除湿系统，在监控终端方面，既可以采用远程电脑监控，也可以采用手机监控。远程电脑监控是指可在任何地点装设监控主机，监控主机通过WEB方式显示除湿控制器收集到的信息。这些信息包含温湿度测量量、除湿装置工作状态、除湿装置传感器是否处于故障状态等。监控主机除了能够监测数据外，还能对除湿装置进行控制。监控主机可以控制除湿装置的起停等。手机监控与远程电脑监控类似，手机监控是用手机通过WEB方式访问云平台，实现在手机上查询显示开关柜温湿度参数和状态。同时，手机也可控制是否遥控除湿，完成合理科学除湿，保护元器件不受锈蚀，延长元器件使用寿命。

此外，当智能除湿装置出现故障时，中继通讯控制器可以以GSM的方式及时发送故障短信到手机客户端，完成故障告警提示，这样可以及时的发现问题，避免因为除湿装置出现故障而出现凝露现象。

现场设备由智能运维监测终端（智能无线除湿装置、智能温湿度控制器等）和配套传感器组成，其中智能运维监测终端為主机设备。现场设备具有环境监控、联动除湿和通信等功能。各个功能模块相互独立。中继通讯控制器具有第三方通信接口，可以方便的接入变配网自动化系统。

4 智能无线除湿装置结构

智能无线除湿装置的结构如图3所示，主体框架内为一个功率可根据实际柜体面积选择的风扇;控制面板为液晶显示屏，主要显示数据为柜体内的温度和湿度。 智能无线除湿装置结构及具体部件功能如图4所示。

5 智能无线除湿装置的应用

智能无线除湿装置安装到环网柜内如图5所示，其除湿效果明显，基于NBIoT技术的环网柜智能无线除湿装置采用半导体电子元件制冷原理，利用珀尔帖效应和微电子技术，将空气中水气分子凝结成水，通过导水管排出，达到设备内部防潮除湿目的，彻底解决各类电气设备内部潮湿难题。

6结语

该系统可以实时采集箱体内温湿度状态，工作状态及故障状态，方便客户查询设备信息，有效的管理设备运行情况;由于环网柜的数量巨大，特别是对于高湿度的地方，该系统的应用具有极强的价值。

参考文献

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收稿日期：2019-11-06

作者简介：娄方桥（1986—），女，贵州遵义人，硕士研究生，副教授，研究方向：配网自动化。