开关柜用智能驱潮除湿装置研制与应用

开关柜用智能驱潮除湿装置研制与应用

肖荣洋

（国网龙岩供电公司福建龙岩364000）

摘要：驱潮除湿装置是开关柜内不可或缺的设备，对防止柜内零部件锈蚀、老化具有重要作用，是电网设备的稳定运行的必要条件。现有的电加热装置[1]，除湿效果不明显，只能局部加热，不能有效去除柜内的潮气，同时热量分布不均匀，局部温度过高，造成设备绝缘老化加速。本文提出了一种新型智能驱潮除湿装置，该装置将电加热器和风扇结合起来使用，通过调节电加热器温度和风扇速度，从而使柜内热量均匀分布，并做到柜内温度能控，极大地改善了开关柜除湿装置的性能，有效保障电网稳定运行。

关键词：智能；驱潮；除湿；开关柜

0引言

变电站分布广泛，大都远离市区，而野外地形复杂，湿气较重在所难免，尤其是我国南方地区，雨季长、雨势猛。高压开关柜是电力系统发电、输电、变电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用的设备装置，是变电站常见的设备之一，由于高低压柜相对密封，产生的凝露会挂在柜顶，当凝露积聚到一定的数量时，形成水珠，水珠就会掉落到高压断路器或其他电气设备上，造成绝缘降低，引发断路器跳闸或电气设备损坏[2]，进而影响设备的安全稳定运行。

高压开关柜发生凝露现象归纳起来可以分为以下几种情况：

I.环境湿气重，气温变化大，易造成开关柜底部湿润，有的电缆沟甚至有积水；II.部分开关柜在地下室，如这时湿度高，由于柜体内温度特别是接近地面的温度低于环境温度，造成凝露；III.部分开关柜处于检修或冷备用状态，由于开关柜内空间小，空气流通不足，可能会出现内部温度比外面温度低，这时在其表面就极易形成结露，在这种情况下，一旦送电投运，发生事故的机率成倍增加。

为保证电网系统的安全运行，延长开关柜的实用寿命，增加安全性，本文介绍一种新型智能温湿度控制器，旨在智能、快速、有效地解决潮湿问题。

1常用驱潮除湿方法

⑴驱潮除湿工作原理。研究发现，温度和湿度是密切关联的两个物理量，温度越高，相同湿度下的空气中保有的水分含量越高。因此，在目前针对开关柜内潮湿问题采取的措施，绝大部分是电加热法，开启后产生热量从而提高柜内温度，从而是湿度降低。

⑵常用驱潮除湿方法及其缺陷。目前开关柜内潮湿方法大致可分为柜内措施和柜外措施两种：其中，柜内措施普遍采用电加热器、干燥剂等方式；另外，柜外措施则在开关室加装除湿机、风机。这些办法能够缓解柜内湿气、凝露等问题，但具有较大的局限性：

I.电加热器，开启后热量只能在局部产生效果，不能有效去除柜内的潮气；当热空气上升遇上金属板后（柜体、铝排）产生温差，而迅速凝结，无法实现有效的驱潮作用，另外此类加热器对环境响应较慢，容易造成长期加热，故障率较高；II.干燥剂，吸收能力有限，饱和后无法再工作，且清理维护工作增加；III.风机、除湿机，则由于安装于开关柜外，对柜内除湿效果不明显；IV.排水型除湿装置，由于需要排水必然要增加排水孔，与开关柜反措中要求相悖。

2智能驱潮除湿装置系统分析

⑴系统功能分析。本文介绍一种新型智能驱潮除湿装置，针对电加热器局部温度过高，热量分布不均的缺陷，通过增加可调控风机，迫使热量迅速循环流通，针对加热器长期投入使用，增加可控加热器，根据环境要求不断调节加热功率。其中，风机采用可控涡流风机，具有结构紧凑，体积小、重量轻、性能稳定、维修方便等特点；改进湿度采集器，通过智能控制器分析采集到的数据，动态调节风机的转速和加热器的加热功率，严防湿气再次凝露，并根据周围环境变化及时调整装置的工作状态，做到了快速响应。

⑵系统流程图。

从图1可知本装置智能控制单元通过分析温湿度采集单元传输过来的数据，发出信号指令变频器输出不同频率，进而调节风机的转速：

其中，n为转速，f为频率，p为电机参数。

当空气湿度升高，风机转速提升，加热器功率切换至大档，提升除湿效果；当空气湿度降低，风机转速下降，加热器功率切换至小档，直至停止工作，这样可以在确保开关柜柜内湿度合格的前提下，让加热设备得到休息，从而提升设备的寿命。

3智能驱潮除湿装置的测试与数据分析

为验证所设计的智能驱潮除湿装置，采用在电力开关柜中现场实测，切实反映装置的效果。其中，智能控制单元与变频器安装在继电保护室，加热器与涡流风机安装在开关室，四个温、湿度数据采集单元分别安装在开关柜柜外、手车室、电缆室和母线室，分别记录环境、手车室、电缆室和母线室的温度、湿度变化。

测试时间为下午13：45-18：15。其中，13：45-14：45为采集普通加热器的工作数据，15：40-16：40为采集本装置的工作数据，16：45-17：30为加湿器对开关柜手车室进行加湿时间，17：30-18：15加湿器停止工作，为采集本装置在潮湿情况下的工作数据。下面就采集到的数据进行分析：

⑴环境温湿度变化情况。通过实际测量的数据可得，在整个测试时间段内开关室周围环境的温湿度变化为午后周围环境相对湿度较低，温度较高。

⑵手车室温湿度变化情况

表1手车室温湿度变化表

分析表1中的数据可得，在普通加热器的加热下（13：45-14：45），手车室内的温度迅速升高，同事相对湿度逐渐降低，效果较好；在经过一段时间的通风过后（15：20-15：40），湿气重新升高，此时投入本装置后（15：40-16：40），柜内温度缓慢上升，而湿度迅速降低，效果明显；在加湿后，湿度迅速升高，在本装置的驱潮作用下，湿度明显下降，同时温度上升并不明显，表明效果显著。

⑶电缆室、母线室温湿度变化情况。通过实际测量的数据，电缆室、母线室除湿效果整体与手车室相同，由于相隔挡板因素，整体效果会更为平缓。

4小结与展望

测试结果表明，本智能驱潮除湿装置对于开关柜驱潮作用是可靠有效的，与普通电加热效果相比较表明，本智能驱潮除湿装置可以在较快的时间的内，迅速驱潮，防止凝露，同时，强迫热量循环，使得柜内热量分布较为均匀，降低了局部温度过高对设备产生危害的可能性，证明了该装置的优越性。另外，可对智能控制单元进行扩充，实现因地适宜地设置，使本装置发挥更大的作用。

参考文献

[1]陆晓红.关于开关柜在线智能除湿装置开发的研究报告[J].科技创新导报,2015（13）：17-17.

[2]何整洁，陆晓红，杨科等.35kV开关柜除湿装置的开发与应用[J].农村电工，2015(7)：40-40.

作者简介

肖荣洋(1988-06)，硕士，同济大学，国网龙岩供电公司，工程师，18250393519，变电检修。