梁瑞尤

（廣西電網(wǎng)有限責任公司梧州供電局，廣西 梧州 543000）

隨著社會經(jīng)濟快速發(fā)展，社會化生產(chǎn)生活用電量逐步擴大，對各類電氣設備進行保護對保證供電穩(wěn)定性具有重要作用。近些年密封控制柜、開關柜應用較多，各類電氣設備布設密度更加緊湊，容易導致諸多安全事故發(fā)生，所以當前結合開閉所、環(huán)網(wǎng)柜防潮除濕現(xiàn)狀對除濕系統(tǒng)進行設計與應用。

1 研究背景

近年來，由于電氣柜內設備受潮凝露而導致的電力事故頻發(fā)，隨著科學技術的發(fā)展，密封型控制柜、開關柜等電器箱（柜）體越來越普遍地被應用，柜體內設備也越來越緊湊，這樣對柜內的驅潮裝置要求也越來越高。這是因為空氣中的相對濕度達到一定值，容易使設備產(chǎn)生凝露，導致爬電、短路等危險狀況的發(fā)生，同時會造成設備操作機構失效，柜體絕緣水平大幅降低。長期凝露也使設備外觀、門鎖、門軸、通風口等部位造成銹蝕，箱體的安全防護功能失效，極易引發(fā)人身安全事故。

控制柜內部發(fā)生凝露引起爬電、閃絡事故，一般發(fā)生在以下幾種情況：1）地區(qū)濕度高，氣候溫度變化大，土壤水分含量高，受遮擋日照時間短，控制柜、開關柜底部潮濕，電纜溝內有積水；2）有的開關柜在地下室，濕度比較高，柜體內溫度特別是接近地面的溫度低于環(huán)境溫度；3）有的設備處于暫時停運狀態(tài)，電柜內小環(huán)境溫度就比周圍環(huán)境溫度低，在其表面就極易形成凝露，在這種情況下，一旦送電投運，事故就隨之發(fā)生。

如何提供一種柜體除濕裝置，有效地防止?jié)穸冉Y霜，及時將水排出柜體外，降低了柜內的“絕對濕度”，從而保證除濕裝置正常運行，達到徹底除濕的效果，成了新一代產(chǎn)品主流的研究方向。廣西電網(wǎng)有限責任公司梧州供電局發(fā)明的SRTH-4A冷凝溫濕度監(jiān)控器，體積小，適用于柜體裝置內部；精確度高，準確判斷濕熱環(huán)境參數(shù)，即時調節(jié)裝置內部的濕熱環(huán)境參數(shù)；遠程監(jiān)控，而無須人工拆除機箱檢查，節(jié)約人力和成本。

2 整體方案研究

圖1 開關箱體防潮整治流程

開閉所、網(wǎng)環(huán)柜體整治總體思路為：以堵為主、堵疏結合，重點監(jiān)控、集中治理，整治流程如圖1所示。防潮整治分為3個級別，分別是常規(guī)措施、加強措施和補充措施。

3 系統(tǒng)功能實現(xiàn)方案

3.1 系統(tǒng)總體架構

如圖2所示，溫度濕度傳感器感受當前溫度濕度，轉換為相應的數(shù)字信號，送到CPU；CPU處理該數(shù)字信號，計算出溫濕度數(shù)值，顯示出來；并且CPU判斷濕度是否超過報警值，如果超過，啟動冷凝器和風扇除濕，待濕度低于報警值，關閉冷凝器和風扇。如果溫度超過報警值，可控硅開關閉合，外接的空調器工作，待溫度低于報警值，斷開開關，空調器停止工作。外帶485模塊，對外通信。電源模塊，外接220 V，提供電源。

圖2 除濕控制工作原理圖

3.2 冷凝除濕器結構原理

如圖3所示，冷凝器由半導體制冷塊、散熱片、冷凝片、風扇組成。冷凝塊通電時，一邊散熱形成熱端，一邊吸熱制冷形成冷端。風扇吹走熱端熱量，保證制冷塊正常工作，冷端水汽遇冷凝結成水珠，把水珠收集起來，通過導水管排出，完成除濕的工作。

圖3 半導體冷凝原理圖

半導體制冷的工作原理是基于帕爾帖原理，該效應是在1834年由J.A.C帕爾帖首先發(fā)現(xiàn)的，即利用當2種不同的導體A和B組成的電路且通有直流電時，在接頭處除焦耳熱以外還會釋放出某種其他的熱量，而另一個接頭處則吸收熱量，且帕爾帖效應所引起的這種現(xiàn)象是可逆的，改變電流方向時，放熱和吸熱的接頭也隨之改變，吸收和放出的熱量與電流強度I（A）成正比，且與2種導體的性質及熱端的溫度有關，即 ：Qab=Iπab。

πab稱作導體A和B之間的相對帕爾帖系數(shù)，單位為V，πab為正值時，表示吸熱，反之為放熱，由于吸放熱是可逆的，所以 πab=-πab。

帕爾帖系數(shù)的大小取決于構成閉合回路的材料的性質和接點溫度，其數(shù)值可以由賽貝克系數(shù)αab[V.K-1]和接頭處的絕對溫度T[K]得出πab=αabT與塞貝克效應相，帕爾帖系也具有加和性，即 ：Qac=Qab+Qbc=（πab+πbc）I。

因此絕對帕爾帖系數(shù)有πab=πa-πb。

3.3 濕度調節(jié)算法

濕度控制采用PID調節(jié)，當環(huán)境濕度大，冷凝器功率大，環(huán)境濕度不大，冷凝器功率小，實現(xiàn)準確控濕，省電，延長產(chǎn)品壽命。

圖4 算法原理圖

3.4 溫濕度控制器組網(wǎng)

利用Zigbee組成無線網(wǎng)絡，便于施工，檢修。在每一個溫控器上接上485轉Zigbee轉換器，服務器端接Zigbee轉以太網(wǎng)轉換器，如果距離遠，中間加Zigbee中繼器，組成網(wǎng)絡。如圖5所示。

3.5 溫濕度監(jiān)控

各傳感器通過RS485總線網(wǎng)絡連接至中心服務器，中心服務器通過有線或GPRS網(wǎng)絡遠程訪問，三者實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)上傳，在線監(jiān)控。溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)主要應用于實時監(jiān)測除濕機的狀況。

在瀏覽器中輸入該軟件的地址，默認顯示常用功能界面，如圖6所示。

用戶可以選擇歷史記錄查詢，查詢設備歷史溫濕度，如圖7所示。

溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測匯控柜內進出風口和柜內不同位置的溫濕度分布，掌握柜內溫濕度特性和潮濕氣體來源，明確凝露的原因，為后續(xù)的除濕防凝露工作提供重要的參考數(shù)據(jù)。

4 結論

SRTH-4A冷凝溫濕度監(jiān)控器采用已校準的溫濕度數(shù)字信號傳感器件、工業(yè)級1GBT調控冷凝除濕功率策略。運用PID算法調節(jié)溫度，實現(xiàn)準確控濕，省電，延長產(chǎn)品壽命。采樣數(shù)據(jù)線性好，成本低，響應速度快，長期穩(wěn)定性高，將柜內濕氣冷凝成水，排出柜外，真正解決濕氣問題。同時安裝簡單、快捷，改善供電設備運行環(huán)境，提高供電可靠性。廣泛應用于對溫度和濕度進行綜合控制的場合，主要用于電力系統(tǒng)中的端子箱、機構箱、儀表箱、箱式變電站的防潮與除濕。

圖5 溫濕度智能控制系統(tǒng)組網(wǎng)圖

圖6 監(jiān)控平臺界面

圖7 歷史溫濕度查詢界面

5 結語

綜合上述，基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡技術的冷凝溫濕度監(jiān)控器，能對冷凝器、風扇基本狀態(tài)進行控制，對溫室環(huán)境進行有效調節(jié)。通過實踐驗證，此系統(tǒng)具有良好的性能指標，能對參數(shù)進行動態(tài)化調整，降低人工費用成本，實現(xiàn)規(guī)范化管理目標。