一種基于環(huán)網柜防凝露新型裝置

李銘 左睿 于雪峰 胡錦靜 王憲菊

摘要：本文介紹了一種基于環(huán)網柜防凝露的智能除濕裝置，屬于智能除濕領域。該裝置能起到主動除濕的作用，即通過降低環(huán)網柜內的空氣水含量，使空氣濕度下降，防止凝露現(xiàn)象的發(fā)生[1]。但同時幾乎不提高溫度，不產生溫差帶來的負面影響，有效防止柜內設備老化、絕緣強度降低、二次端子擊穿、材料霉變及鋼結構件銹蝕等安全隱患，從根本上杜絕了事故的發(fā)生，保證電網安全運行。

關鍵詞：主動凝露;智能除濕

0引言

隨著城市配電網的不斷發(fā)展，電纜化程度的提高，環(huán)網柜應用日漸廣泛，并成為配電網中的重要組成部分。戶外環(huán)網柜因具有結構緊湊，占地面積小，外形美觀，可與周圍環(huán)境協(xié)調配合等優(yōu)點，在電網建設中所占比越來越大。但在實際運行中發(fā)現(xiàn)戶外環(huán)網柜普遍存在凝露現(xiàn)象，造成操作機構銹蝕，絕緣程度下降等，嚴重影響設備運行及供電安全[2]。針對上述問題，本文提供了一種基于環(huán)網柜防凝露的智能除濕裝置。

1總體設計方案

設計一種基于環(huán)網柜防凝露的智能除濕裝置，總體機外觀結構如圖1所示。

本裝置機械結構與空氣溫濕度傳感器相連，空氣溫濕度傳感器與裝置內單片機控制板連接，空氣溫濕度傳感器通過單片機控制板和繼電器連接半導體冷凝片，可以將空氣中的濕氣數(shù)值與設定數(shù)值進行比較并判斷啟動風扇和冷凝片是否進行主動凝露[3]。在高壓柜中一定距離放置該裝置，傳感器接收到信號后將信號傳送給裝置中的控制器，啟動風扇和半導體冷凝片，實現(xiàn)對周圍空氣進行主動凝露，然后通過冷凝器與導水管相連將冷凝水珠排出。為拓寬除濕裝置的安全性和實用性，本裝置在機械外殼上安裝了單片機控制的指示燈，由濕度傳感器提供信號傳輸給單片機控制板實現(xiàn)指示燈的亮滅，當濕度傳感器傳輸信號后，當冷凝片正常工作時亮綠燈，當數(shù)值過高或者過低亮紅燈，并啟動蜂鳴器發(fā)出警報，避免發(fā)生安全事件。

2硬件部分

由除濕模塊、溫濕度傳感器、單片機傳感器、電源模塊等四部分組成，以執(zhí)行控制器為主端，對環(huán)網柜內的空氣濕度進行實時處理。硬件部分原理圖如圖2所示：

其硬件電路圖如圖3所示。

2.1制冷組件控制模塊

制冷組件控制模塊主要包括風扇、散熱端、冷凝端。除濕模塊結構圖如圖4所示，制冷組件控制模塊的作用主要是利用采集到的制冷端溫度傳感器的溫度值、風扇電流、制冷片電流以及環(huán)境溫濕度值，進行邏輯判斷，從而控制風扇和制冷片的啟停。當除濕模塊開始啟動時，風扇開始吹風，使含有大量濕氣的氣體，在半導體冷凝片上凝結成水滴。

2.2溫濕度傳感器

溫濕度傳感器通過單片機和繼電器連接半導體冷凝片，可以將空氣中的濕氣數(shù)值與設定數(shù)值進行比較同時將傳感器接收到信號傳送給制冷組件模塊，啟動風扇和半導體冷凝片，實現(xiàn)對周圍空氣進行主動凝露。本裝置選用進口數(shù)字式溫濕度傳感器，溫度測量精度可達±0.5℃，濕度測量精度可達±3%RH，通過12C總線與MCU對其控制，讀取溫濕度值[4]。

2.3電源模塊

此凝露方式的電源采用AC-DC寬范圍開關電源模塊供電，可確保裝置在較低環(huán)境溫度下正常工作。當環(huán)網柜停電時，智能冷凝裝置會有備用儲蓄電池，冷凝裝置仍會正常工作，避免了中途中斷所帶來的影響，同時不會延遲供電。

3.軟件系統(tǒng)

智能除濕裝置系統(tǒng)整體的程序流程圖如圖5所示：

系統(tǒng)啟動后，LED顯示器上顯示兩行，第一行為初始設定的溫度值與濕度值，第二行顯示為實時濕度和溫度。濕度上限可以通過按鍵加減改變，檢測到的實時濕度與設定的濕度上限相比較，如果實時濕度值大于設定濕度上限，則啟動除濕功能進行除濕，同時LED燈亮報警[5]。直到檢測到的濕度低于上限時，除濕模塊停止工作。系統(tǒng)保持檢測狀態(tài)，實時監(jiān)控環(huán)境濕度。

本裝置采用數(shù)據無線運輸功能，實現(xiàn)由集控端后臺主機通過GSM通信機將詢問命令通過移動公網發(fā)送至站端GSM通信機，站端GSM通信機收到詢問命令后獲取防凝露裝置檢測到的環(huán)境溫濕度數(shù)據以及裝置自身的運行狀態(tài)，并統(tǒng)一將這些信息發(fā)回給集控端。

4結束語

本項目設計的主動凝露裝置不僅解決了設備內部絕緣材料和設備金屬部件的腐蝕氧化問題，而且防止了電路設備發(fā)生意外故障，保護了電力設備，使電網得到正常運行，減少了經濟損失。還可以減少維修人員的維護工作的工作量，減少工人員的危險系數(shù)。

參考文獻：

[1] 耿江海，欽雨晨，郭沁，劉若溪，王興越，律方成.不同通風條件對環(huán)網柜凝露現(xiàn)象的影響[J].中國電力

[2] 張煒.王也.配電網環(huán)網柜防凝露措施研究[J].清華大學深圳研究生院技術與市場

[3]麥琳.環(huán)網柜防凝露方法探討[J].深圳市供電局有限公司.

[4]羅宣國.夏麗建.電氣設備的防凝露技術研究[J].陽光電源股份有限公司

[5]李傳江.高壓開關柜新型防凝露系統(tǒng)的研究與應用[J]. 華電技術

阜陽市政府-阜陽師范大學橫向項目（（XDHX201729））

基金項目：阜陽市政府-阜陽師范大學橫向項目（XDHX201729），2019年度安徽省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目（S201910371035）