摘"要：針對(duì)現(xiàn)有集中表箱內(nèi)容易出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，造成電器設(shè)備故障頻發(fā)的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了以光伏新能源為動(dòng)力的智能型防凝露控制裝置，詳細(xì)介紹了凝露控制裝置的組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，給出了凝露控制工作原理。本裝置以光伏作為動(dòng)力，通過(guò)能量閉環(huán)控制，達(dá)到主動(dòng)防凝露的目的。

關(guān)鍵詞：新能源；凝露治理；用電安全維護(hù)

中圖分類號(hào)：TM76""文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1"概述

配電網(wǎng)環(huán)境中存在著大量配電房、配電箱、分支箱、環(huán)網(wǎng)柜、表箱，它們普遍應(yīng)用于380V及以下低壓電能計(jì)量的箱型變壓器，內(nèi)置許多高精度的電子元器件并且空間相對(duì)封閉，水汽容易聚集。伴隨著城市化的速度加快，大量小區(qū)用戶和商鋪的電能計(jì)量表安裝在室外集中表箱中，由于南方地區(qū)溫暖潮濕的特性，所以導(dǎo)致許多戶外集中表箱內(nèi)部凝露現(xiàn)象十分嚴(yán)重。凝露是一種自然現(xiàn)象，不可預(yù)測(cè)并且在所難免。凝露一般產(chǎn)生在濕度比較大的環(huán)境，這些地區(qū)晝夜溫差極大，溫度忽高忽低；封閉的地下室由于空氣流通差也容易產(chǎn)生凝露現(xiàn)象。這些地方的電氣設(shè)備表面的凝露現(xiàn)象一直困擾著我國(guó)一些地區(qū)的電網(wǎng)企業(yè)，電氣設(shè)備因?yàn)槟冬F(xiàn)象事故頻發(fā)，嚴(yán)重的還會(huì)引起大面積停電事件，影響極其惡劣。如果戶外集中表箱內(nèi)長(zhǎng)期受凝露現(xiàn)象影響，會(huì)減弱電子設(shè)備的絕緣性能、影響器械的安全運(yùn)行、削弱電子元器件的性能，運(yùn)行一段時(shí)間后，設(shè)備容易發(fā)生爬電擊穿事故，造成電氣設(shè)備短路現(xiàn)象。為了使集中安裝的表計(jì)箱能夠正常使用，需要控制表箱內(nèi)的空氣濕度，以此來(lái)減少表計(jì)箱內(nèi)的凝露現(xiàn)象。由此可見，解決凝露現(xiàn)象的產(chǎn)生已經(jīng)刻不容緩，對(duì)遏制凝露問(wèn)題裝置的研發(fā)的必要性和重要性也迫在眉睫。

基于以上原因，設(shè)計(jì)智能凝露控制裝置，可以大幅度降低因?yàn)槟冬F(xiàn)象導(dǎo)致電氣設(shè)備損壞，降低了因?yàn)樵O(shè)備損壞而導(dǎo)致的維護(hù)成本，極大地減少了人力資源的浪費(fèi)；保護(hù)人民的用電安全，保證電子設(shè)備正常運(yùn)行，增強(qiáng)安全警戒能力，維護(hù)成本的降低，提高售電公司的服務(wù)水平，騰出更多的資源擴(kuò)展服務(wù)領(lǐng)域。因此，本文所設(shè)計(jì)的新能源智能凝露控制裝置，是未來(lái)綜合管控的發(fā)展趨勢(shì)。

2"傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)缺陷

為了確保集中安裝的表計(jì)箱內(nèi)電氣線路的安全性，防止箱子內(nèi)部凝露造成電氣線路短路、絕緣性能降低等事故，從檢索到的資料來(lái)看，目前集中式表計(jì)箱沒有設(shè)置除濕設(shè)備的案例，集中式表計(jì)箱規(guī)避凝露主要是參照開關(guān)柜電氣設(shè)備的方法。歸納起來(lái)，主要有加熱和冷凝兩種除濕方法。（1）加熱除濕法。該方法主要應(yīng)用于高壓開關(guān)柜等空氣不流通的電氣設(shè)備控制凝露方式，其原理主要是對(duì)柜內(nèi)空氣進(jìn)行加溫，使柜內(nèi)物體表面溫度始終比外界溫度略高，以此來(lái)破壞凝露的形成條件，從而控制凝露的生成。但此種方法用于集中式表箱內(nèi)效率較低，主要是由于此方法所采取的加熱方法對(duì)表箱內(nèi)空氣而言耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，不利于節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和提高電能質(zhì)量，工程中效果不理想，且持續(xù)加熱，容易造成設(shè)備的絕緣材料老化等。（2）冷凝除濕法。除濕機(jī)將空氣中的水汽冷凝后通過(guò)導(dǎo)流管排出表箱，可直接減少表箱內(nèi)單位體積空氣的含水量，降低了濕度，對(duì)露點(diǎn)形成條件進(jìn)行了有效破壞。去濕機(jī)是一種熱電半導(dǎo)體制冷除濕技術(shù)，加熱后的空氣冷凝成液態(tài)水，形成熱平衡，此原理利用非發(fā)熱源等效技術(shù)，基本不會(huì)造成設(shè)備的損失，但是現(xiàn)有的凝露控制裝置體積太大，耗電高，很難節(jié)約成本。

凝露控制裝置需要外部電源持續(xù)供電，使用表箱內(nèi)電能會(huì)對(duì)臺(tái)區(qū)線損指標(biāo)造成影響，因此考慮外部電源接入，本方案優(yōu)先考慮使用光伏供電。光伏在白天進(jìn)行設(shè)備工作電源支撐，并對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行供電——本方案需要解決光伏供電及儲(chǔ)能問(wèn)題。

裝置需要解決溫濕度參數(shù)采樣問(wèn)題——裝置需要能夠?qū)Νh(huán)境溫度及濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)溫度和濕度達(dá)到了凝露的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，該裝置能夠開啟，直接降低表箱內(nèi)單位體積和空氣的含水量，通過(guò)降低濕度達(dá)到有效破壞露點(diǎn)的形成，考慮通過(guò)使用溫濕度傳感器對(duì)溫濕度參數(shù)進(jìn)行采樣，并通過(guò)排水結(jié)構(gòu)進(jìn)行冷凝水外排。通過(guò)安裝新能源凝露控制裝置，有效解決了集中表箱凝露現(xiàn)象的發(fā)生，能夠規(guī)避凝露現(xiàn)象對(duì)電氣設(shè)備的損壞問(wèn)題，從而保護(hù)了電氣設(shè)備，減少了維護(hù)成本，節(jié)約了人力，提高了用電安全水平。

3"新能源智能凝露控制裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3.1"新能源智能凝露控制裝置結(jié)構(gòu)

該裝置的主要分為三個(gè)部分：能源系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和除濕系統(tǒng)。該裝置外觀如圖1所示。

（1）能源系統(tǒng)：本裝置的能源主要來(lái)自光伏發(fā)電，這是一種被廣泛應(yīng)用于電子科技領(lǐng)域的新能源，由于太陽(yáng)能是取之不盡，用之不竭的，不受地理地形的限制，并且在發(fā)電過(guò)程中不用人員去維護(hù)和操作，發(fā)電也不存在損耗和產(chǎn)生污染，是非?？煽康哪茉础Ｄ茉聪到y(tǒng)產(chǎn)生的能源除了正常供應(yīng)裝置的日常工作外，還能儲(chǔ)存在能源系統(tǒng)中作為后備能源，在沒有陽(yáng)光的夜晚、陰雨天給設(shè)備的工作進(jìn)行供能。太陽(yáng)能光伏發(fā)電根據(jù)發(fā)電方式可分為獨(dú)立光伏發(fā)電、并網(wǎng)光伏發(fā)電以及分布式光伏發(fā)電等三種形式。因?yàn)橹唤o凝露裝置供電，所以只需要采用獨(dú)立光伏發(fā)電就可以了。該系統(tǒng)由光伏電池組件、控制器、變流裝置、儲(chǔ)能系統(tǒng)組成，光伏電池輸出的是直流電，供給交流設(shè)備前還需有逆變裝置。光伏電池板是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心部件，也是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電裝置。電池板吸收太陽(yáng)光通過(guò)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)換成電能，送到儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)，為負(fù)載提供動(dòng)力。

裝置中的發(fā)電系統(tǒng)控制器：該設(shè)備控制整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，并對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視檢測(cè)保護(hù)，防止電池過(guò)沖過(guò)放。在一些特殊場(chǎng)合，控制器甚至具備補(bǔ)償溫度差的功能?？刂破鬟€可以設(shè)置諸如光控開關(guān)、聲控開關(guān)等輔助功能選項(xiàng)。儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要設(shè)備為蓄電池，蓄電池有鉛酸電池、鎳氫電池、鎳鎘電池和鋰電池等類型，儲(chǔ)能系統(tǒng)主要是存儲(chǔ)光伏系統(tǒng)轉(zhuǎn)化的電量。

（2）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：主要依靠溫濕度傳感器監(jiān)測(cè)表箱內(nèi)的空氣溫濕度，一旦溫濕度值超過(guò)設(shè)定范圍就會(huì)傳遞信號(hào)到除濕系統(tǒng)使其開始工作，簡(jiǎn)化了裝置的工作流程，提高了工作效率，節(jié)約了能源。溫濕度傳感器是一種能夠測(cè)量環(huán)境溫度和濕度的傳感器。它的工作原理可以簡(jiǎn)單地描述為：利用感溫和感濕元件的電學(xué)特性變化來(lái)測(cè)量環(huán)境溫度和濕度。溫濕度傳感器中包含一個(gè)感溫元件和一個(gè)感濕元件。感溫元件可以是熱電偶、熱敏電阻或半導(dǎo)體溫度傳感器等，它會(huì)隨著環(huán)境溫度的變化而產(chǎn)生電阻、電壓等電學(xué)特性的變化。而感濕元件可以是電容、電阻、電導(dǎo)等，它會(huì)隨著環(huán)境濕度的變化而產(chǎn)生電學(xué)特性的變化。當(dāng)溫濕度傳感器暴露在環(huán)境中時(shí)，感溫元件和感濕元件會(huì)根據(jù)環(huán)境溫度和濕度的變化而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電學(xué)信號(hào)。這些信號(hào)經(jīng)過(guò)傳感器內(nèi)部的處理和放大電路之后，可以被讀取和處理器處理，從而得到環(huán)境的溫度和濕度數(shù)據(jù)。系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)如下表所示。

（3）除濕系統(tǒng)：除濕系統(tǒng)的原理是通過(guò)局部制造凝露條件使柜內(nèi)濕潤(rùn)空氣凝結(jié)成水，然后用導(dǎo)流管將水直接排出箱外，逐步減少箱內(nèi)的濕氣程度，從根本上解決集中表箱內(nèi)部濕度，抑制凝露現(xiàn)象的發(fā)生。除濕系統(tǒng)可以有效地降低集中表箱內(nèi)環(huán)境氣體的濕度，以防止電子元器件表面結(jié)露，并且能夠經(jīng)過(guò)導(dǎo)流管排出箱外，降低絕緣器件的高壓擊穿風(fēng)險(xiǎn)，提高元器件的可靠性。智能凝露控制裝置箱破壞了凝露的形成條件，從根本上解決了集中表箱常見的溫濕度困擾。

3.2"新能源智能凝露控制裝置特點(diǎn)及安裝

新能源智能凝露控制裝置具備高精度、低噪聲以及除濕能力強(qiáng)、除濕效率高的優(yōu)點(diǎn)；非發(fā)熱源，可有效防止設(shè)備老化，絕緣強(qiáng)度降低、二次端子擊穿、材料霉變及鋼結(jié)構(gòu)件銹蝕等安全隱患；操作簡(jiǎn)單、方便、省電、體積小，安裝方便；根據(jù)溫濕度條件自動(dòng)控制，能有效降低能耗。除濕器通過(guò)4個(gè)固定孔將產(chǎn)品固定于安裝板上，應(yīng)盡可能安裝于需除濕空間的上部；安裝時(shí)請(qǐng)保證除濕器出水口與水平面垂直，不得傾斜；保證除濕器四周與其他裝置間有10cm空間；保證進(jìn)、出風(fēng)口暢通，不得遮蓋；保證除濕器與熱源（如加熱器等）保持至少20cm以上的距離。將導(dǎo)流管插入此接口后，裝上卡箍即可完成安裝。取下卡箍，將白色管舌往里按至底部的同時(shí)，抽出導(dǎo)流管。導(dǎo)流管外徑為6.5mm，導(dǎo)流管應(yīng)保持順直，彎曲半徑不得小于50mm，不纏繞，另一端通向柜體外；導(dǎo)流管出口須保證不得遮擋，不得有異物堵塞。為保證引出柜外的導(dǎo)流管不出現(xiàn)纏繞或出口堵塞風(fēng)險(xiǎn)，建議將引出柜外的導(dǎo)流管長(zhǎng)度裁剪至5～10mm。

4"基本工作原理

新能源智能凝露控制裝置主要是由太陽(yáng)能光伏發(fā)電板、鋰電池、壓縮機(jī)、熱交換器、風(fēng)扇、導(dǎo)流管、外殼、逆變器及控制器組成。其工作原理就是利用太陽(yáng)能產(chǎn)生的電能來(lái)供應(yīng)其他設(shè)備的正常運(yùn)行，并且能將多余的電能儲(chǔ)存起來(lái)，在太陽(yáng)能不充足時(shí)保證設(shè)備的正常運(yùn)行；風(fēng)扇工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生空氣低壓帶將潮濕空氣抽入機(jī)內(nèi)，經(jīng)過(guò)熱交換器的冷凝管將空氣中的水汽冷凝成水珠，將水珠排出表箱，利用冷凝循環(huán)和空氣循環(huán)的原理降低室內(nèi)空氣濕度。工作流程圖如圖2所示。

智能凝露控制裝置的除濕系統(tǒng)主要由冷凝循環(huán)系統(tǒng)及空氣循環(huán)系統(tǒng)兩部分組成：

（1）冷凝循環(huán)系統(tǒng)。冷凝循環(huán)系統(tǒng)開始工作時(shí)熱交換器中的液體制冷劑會(huì)開始吸收空氣中的熱量并蒸發(fā)成氣態(tài)，這時(shí)空氣溫度開始急劇下降，空氣中的水汽冷凝成水滴，從而完成除濕效果。氣態(tài)制冷劑會(huì)因?yàn)闇囟鹊慕档秃蜌鈮旱纳弑粔嚎s機(jī)吸入并壓縮，冷凝器開始運(yùn)行會(huì)排放熱量，空氣升溫，制冷劑重新凝結(jié)成液體。冷凝液經(jīng)過(guò)膨脹閥和毛細(xì)管后變成低溫低壓制冷劑進(jìn)入熱交換器，實(shí)現(xiàn)冷凝循環(huán)過(guò)程。

（2）空氣循環(huán)系統(tǒng)。箱內(nèi)濕度大于外部環(huán)境時(shí)，空氣循環(huán)系統(tǒng)開始工作，將箱內(nèi)濕氣排出，箱外較低濕度的空氣送進(jìn)箱內(nèi)?？刂破髫?fù)責(zé)控制風(fēng)扇，將箱內(nèi)的潮濕空氣吸入智能凝露控制裝置，潮濕空氣通過(guò)蒸發(fā)器減濕、降溫，變成小水滴被排水管排出箱外，從而使內(nèi)外空氣環(huán)境保持一致。

結(jié)語(yǔ)

新能源凝露控制裝置是利用熱交換器的制冷劑來(lái)降低溫度和除去空氣中的濕度。本裝置的冷凝熱可以反過(guò)來(lái)增加空氣中因溫度降低造成的熱量損失，是一種環(huán)保節(jié)能的除濕設(shè)備。熱交換原理目前廣泛應(yīng)用于我國(guó)高新科技領(lǐng)域以及一些安全要求高的工程領(lǐng)域，比如人防工程、航空航天領(lǐng)域、交通軌道領(lǐng)域等，這些工程場(chǎng)地?zé)o一例外，需要控制溫度，減少濕度。除此之外，我國(guó)氣候類型復(fù)雜多變，南北地區(qū)均有晝夜溫差大的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的除濕方式已經(jīng)不能很好地解決特性明顯的冷熱濕負(fù)荷的運(yùn)行問(wèn)題。新能源凝露控制裝置是一種可以在環(huán)境復(fù)雜的戶外環(huán)境下自主切換供給熱量、制冷和除濕，能夠滿足設(shè)備需求的調(diào)溫、調(diào)濕功能，為除濕系統(tǒng)增加了應(yīng)用范圍。

參考文獻(xiàn)：

［1］周豐群，張義民，何超.電氣設(shè)備用溫度凝露控制器的研制［J］．電力自動(dòng)化設(shè)備，2012，22（3）：6162，67．

［2］岳新峰.12kV中置柜加熱除濕方式探討［J］.高壓電器，2012，38（3）：5758．

［3］何超，閆永軍，李曙光.高壓電器用KWN1B1型溫度凝露控制器［J］.傳感器世界，2014（8）：2731．

［4］周軍，周文越.開關(guān)柜防凝露控制技術(shù)淺談［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015（1）：3032.

［5］周強(qiáng)強(qiáng)，李津.變電站智能端子箱防凝露控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用［J］.廣東電力，2013（8）：65.

［6］王嶺積.配電柜房凝露技術(shù)及應(yīng)用［J］.工程技術(shù)與應(yīng)用，2022，107（3）：7072.

［7］傅望，青志明，羅時(shí)武，等.潮濕地區(qū)配電箱防凝露裝置研制［J］.重慶電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2019，24（3）：58，11.

作者簡(jiǎn)介：董劍（1975—"），男，本科，工程師，研究方向：電力自動(dòng)化。

*通訊作者：梅經(jīng)超（1997—"），男，本科，初級(jí)，研究方向：電力設(shè)備開發(fā)。