变电站箱柜设备除湿器的研究与开发

　　摘 要：端子箱、机构箱、成套开关柜、配电柜等箱柜设备是变电站的重要组成部分，其内部元件对湿度的要求较高。若内部湿度过高，将导致内部元件绝缘水平降低，且容易产生霉菌，导致设备锈蚀，不利于设备的安全运行。镇江供电公司与溧阳市科燕新技术研究所共同研究了目前电力系统箱柜设备的除湿措施及效果，对如何更有效地实现箱柜设备除湿进行了探索，研制出箱柜设备除湿器，投入应用后取得良好的效果。 

　　关键词：变电站；箱柜；除湿 

　　0 引语 

　　端子箱、机构箱、成套开关柜、配电柜中设备间距小，如果湿度过高就会引起绝缘下降甚至电气闪络，导致交、直流接地的情况时有发生，对设备的安全运行造成不利的影响。因此需要采取一定的措施提高上述箱柜设备的防潮性能，保障其内部干燥程度。湿度不当将产生锈蚀与霉菌，锈蚀与霉菌为影响电子元器件使用功能、使用寿命的两大因素。空气相对湿度>60%，金属制品、元器件容易锈蚀；空气湿度高于65%或低于38%时，病菌繁殖滋生最快；当相对湿度在45%-55%时，病菌的死亡率较高。 

　　1 箱柜设备传统除湿措施 

　　1.1 加装密封条 

　　箱柜设备最原始的防潮措施是在箱、柜门加装塑料密封条，防止雨水进入箱体内部，有一定的效果。根据多年的运行经验，密封条容易腐蚀、剥落，基本上每2-3年就需要更换一次，而且在外部湿度较大的情况下，无法有效降低箱体内部的湿度，柜内设备霉变、锈蚀的情况较严重，不能保证设备的安全运行。 

　　1.2 加装加热器 

　　目前在电力系统中普遍运用的为湿度探头配套加热器，在湿度过高时启动加热器，将湿空气加热，使加热后的湿热空气上升。湿热空气上升后碰到箱体顶部冷却后会产生凝露，反而使绝缘水平降低，不利于设备的安全运行，水分依旧残留在箱柜内部，不能有效降低箱柜设备内部湿度。在南方，夏天温度高，湿度大，加上箱柜内运行元件产生的热量，各种电缆表皮老化严重，容易引起设备故障。 

　　2 箱柜设备除湿新措施的探索 

　　根据现场调研的结果，如果端子箱漏水，加热器工作后将底部的积水转变成水蒸气，由于没有良好的排放通道，很难排除内部的水分，且造成箱柜内顶部湿度过大，因此需要解决下述两个问题才能真正保证箱柜设备防潮除湿的效果。 

　　2.1 防止局部湿度过大 

　　使用普通加热器，渗入箱内的水被气化，湿热水汽上升至顶部，造成箱柜内顶部湿度过大，且易形成凝露，其危险性不言而喻。因此必须促进箱柜内小环境的气体循环流通，保证各处湿度均匀。 

　　2.2 防止箱柜内部温度过高 

　　箱柜温度过高，一是严重影响电子元器件散热，使用寿命明显下降，二是线缆表皮老化严重，容易引起设备故障或者设备部分功能丧失。因此，箱柜设备内部除湿时不宜提升其环境温度。 

　　基于以上两点，项目组利用电子致冷器体积小、可靠性高、工作散热少的工作特点研制出箱柜抽湿循环干燥器，根据湿度要求进行控制，将箱柜内的潮湿空气抽入到箱柜抽湿器的凝露室，进行气、水分离，同时促进箱柜内部空气流动，达到箱、柜内部空气干燥的效果，适用于电力高压柜、室内、外开关及闸刀的控制箱、动力箱等设设备除湿。 

　　箱柜内潮湿空气气、水分离有两种工作方法： 

　　潮湿空气凝结成水珠：环境温度在30℃及以上时，把潮湿空气引入“箱柜抽湿器”的凝露室，使潮湿空中的水分在凝露室逐步凝结成水珠，之后排出箱柜。潮湿空气经凝露室不断的循环进行气、水分离，提高了干燥程度。 

　　潮湿空气低温积霜：环境温度在30℃以下时，把潮湿空气引入“箱柜抽湿器”的凝露室，逐步凝华为冰晶，这就是积霜过程。每积霜120分钟后，自动进入10分钟的除霜阶段，化为液态水排出。 

　　3 箱柜除湿干燥器的工作原理 

　　3.1 控制原理图 

　　图1 控制原理图 

　　根据设定的湿度工作启动、停止值自动对箱柜抽湿循环干燥器进行控制，将箱柜内的潮湿空气抽入到箱柜抽湿器的凝露室，进行气、水分离，同时促进箱柜内部空气流动，达到箱、柜内部空气干燥的效果。 

　　当箱柜抽湿循环干燥器中湿、温度传感器测量箱柜内湿度达到启动值（默认值为55%）时，启动风扇并开放致冷器工作电源。同时风扇将箱柜内湿空气从两个进风窗口（1号湿空气主进风口及2号湿空气进风口）抽入电子致冷器件的吸热片，对吸热片进行强制散热，提高致冷器工作效果及使用寿命，利用散热对端子箱中的湿空气进行微量加热，增加湿空气进入凝露室前温差。 

　　凝露室将湿空气中的水汽凝露，通过排水孔排出，干燥空气从抽湿后风道流出，一方面可以带动凝露积水加速往下流，提高凝露效果，另一方面分离后的气（风）温度较低，通过下部风道由风扇抽入电子致冷器件的吸热片，可提高对致冷器的散热效果。湿度低于40%时自动停止抽湿。 

　　4 除湿效果及结论 

　　为检验箱柜抽湿循环干燥器的效果，项目组采用两台同型号端子箱在同一工作环境下进行对比，在二只相同的大号户外端子箱（XJ-1）内加装不停的除湿装置：一号户外端子箱内加装湿度控制器+50W电加热器；二号户外端子箱内加装50W抽湿干燥器情况。 

　　从表中数据对比可见，抽湿干燥器除湿效果明显优于传统加热器。根据试运行结果，箱柜抽湿循环干燥器安装使用简便，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。 

　　参考文献： 

　　[1] 姬金富·箱、柜抽湿循环干燥器[P]. 实用新型专利：ZL 2010 2 0282339.2，2011（02）.