智能溫控干燥裝置研制

趙新語，吳胥陽，馮 歡，王穎劍，張健聰

（1.國網浙江省電力有限公司金華供電公司，浙江 金華 321000；2.國網浙江省電力有限公司磐安縣供電公司，浙江 磐安 322300）

隨著電網供電可靠性要求的不斷提高，設備停電時間不斷減少，設備檢修時間被嚴格限制在規定的檢修期內[1-2]。如果檢修期間天氣狀況不佳，受制于工期限制，試驗人員往往須要在濕度較大的環境中開展試驗工作。

電壓互感器、電流互感器等設備二次端子盒由于密封圈老化、蓋板銹蝕等原因，在高濕度環境下容易進水受潮[3-6]。二次端子盒一旦受潮，不僅會引起二次端子間絕緣電阻值下降，還會導致介質損耗試驗數據不準確，不利于正確評估設備運行狀態[7-11]。

以往遇到此類情況，試驗人員常采用熱風槍對端子盒進行烘干，但是此方法難以控制加熱溫度及加熱時間，容易對二次端子造成損害。如果烘干時間過長，還會導致二次端子盒及中間變壓器溫度過高，引起介質損耗試驗數據偏大。因此，試驗人員只能等到二次端子盒及中間變壓器冷卻完畢再進行試驗，耽誤了大量的工作時間。

另外，長時間登高作業還容易引發試驗人員心理焦慮，增加高墜和燙傷風險。為此，研發一套能夠智能高效地實現對設備二次端子盒智能烘干裝置，對于提升檢修工作效率以及避免安全事故（事件）的發生有著重大的意義。

本文從二次端子盒受潮傳統處理方法的不足出發，研發了一種由加熱、除濕、溫濕度控制、電源等模塊組成的智能溫控干燥裝置。理論分析與現場實踐表明，所研裝置原理簡單，操作方便，有效提升了現場作業的高效性與安全性，具有良好的應用前景和推廣價值。

1 傳統烘干方法的不足及改進思路

傳統二次端子盒烘干主要采用熱風槍烘干、自然風干或吸濕材料吸附等方法。其中，熱風槍烘干的缺點主要在于試驗人員須要一直高處作業，且干燥溫度和時間難以控制，還容易因溫度過高導致二次端子受損。自然風干和吸濕材料吸附需要的時間較長，會給本就緊張的檢修工作帶來更大壓力。

根據理論研究可知，物料干燥過程中無法再去除的水分被稱為平衡水分，物料中的平衡水分隨溫度升高而減少，隨空氣濕度的增大而增大[12]。因此，要使得物料去除更多的水分，就必須提高溫度，在新裝置中設計加熱裝置。為降低端子盒內空氣濕度，還須要利用除濕裝置增加空氣流通，迅速將析出的濕氣排出。另外，要解決溫度難以控制的問題，就必須在新裝置中增加溫度采集和控制模塊，實現對烘干溫度的精確控制。

2 智能溫控干燥裝置

2.1 智能溫控干燥裝置的組成結構

針對傳統烘干方法的不足，考慮到功能性、智能型和安全性，智能溫控干燥裝置主要包括：遙控裝置、干燥裝置、密封布、風道及電線、端子箱外殼等部分，其組成結構如圖1所示。

圖1 智能溫控干燥裝置的組成結構

2.2 智能溫控干燥裝置的研制

2.2.1 加熱模塊的選擇

干燥裝置的加熱模塊應具備在短時間內將被試品快速加熱的功能，加熱過程應可控，且最高溫度不宜過高，以免損壞被試品絕緣。通過對火焰烘烤、熱風槍加熱、電阻絲加熱以及電磁感應加熱等方式的模擬試驗，最終選擇采用電阻絲加熱方式。

2.2.2 除濕模塊的選擇

干燥裝置的除濕模塊應具備降低被試品表面空氣濕度的功能，且成本不宜過高，重量不宜過大。通過文獻分析和市場調研的方式對冷卻除濕、壓縮除濕、除濕劑吸附、正壓式除濕、負壓式除濕進行對比分析。其中，冷卻除濕和壓縮除濕與改進思路相悖，除濕劑吸附所須時間過長且須頻繁更換吸附劑，正壓式除濕和負壓式除濕從實際除濕效果看負壓式除濕更具優勢。

2.2.3 電源模塊的選擇

鑒于檢修期間往往有幾十臺電壓互感器和電流互感器同時停電，因此所研裝置必須具有較強的續航能力，蓄電池供電顯然沒有外接電源有優勢。

2.2.4 溫濕度控制模塊的選擇

溫濕度監測模塊應有足夠的精度，可為后續溫濕度控制提供信號源，因此溫濕度傳感器在測量精度、范圍以及提供溫度信號方面均比溫濕度計更有優勢。

考慮到硬件控制元件配置困難，且無法實現人機交互，不利于進一步開發，因此溫濕度控制模塊選擇軟件控制方案。

2.2.5 裝置外形的選擇

干燥裝置的材質應有足夠的硬度和熱穩定性，不應在加熱過程中變形。相較于塑鋼和不銹鋼，碳鋼在硬度、獲取難度以及成本上更有優勢。

考慮到二次端子盒的外形較多，干燥裝置與二次端子盒的連接固定方式采用彈性材料耦合方式，以提升所研制裝置的普適性和可推廣價值。

最終，智能溫控干燥裝置研制方案如圖2所示。

圖2 智能溫控干燥裝置的研制方案

3 現場應用

自裝置研發成功以來，已累計在金華市110 kV及220 kV 變電站檢修作業中實施32 次，平均用時13.4 min，較傳統烘干用時36 min 有顯著提升?，F場實踐表明，智能溫控干燥裝置能智能、快捷地去除二次端子盒受潮缺陷，有效提升了現場作業的高效性、安全性以及設備供電的穩定性，社會經濟效益突出，具有良好的應用前景和推廣價值。

4 結束語

基于二次端子盒傳統烘干方法存在不足的分析，提出了智能溫控烘干裝置的研發思路，詳細介紹了智能溫控烘干裝置的組成結構、方案選擇以及現場實際應用情況，得出結論如下。

利用智能溫度采集和控制功能，實現了對二次端子盒除濕過程中溫度的精準遠程控制，避免了高溫烘干的不利影響。

利用除濕模塊增加表面空氣流通，提升了除濕速度，現場實踐表明所研制裝置顯著提升了現場作業效率。

規避了作業人員長時間高處作業的風險，有效降低了人員高墜風險，保證了現場作業的本質安全。