美式箱变潮湿运行环境改善新措施研究

胡雷剑

（国网浙江平湖市供电公司，浙江 嘉兴314200）

0 引言

社会经济以及电网建设的不断发展对电网运行工作提出了坚强电网的革新理论。20世纪90年代，美式箱变开始进入中国，如今，美式箱变已广泛运用于各个小区、公共场所、商业大楼等场合。由于电力设备的独特性，美式箱变对运行环境要求较高。但由于电缆管道及基础建设通风差等原因，运行中的美式箱变箱柜内受潮、凝露现象普遍，同时因建设初期规划等原因，电力管网与小区和各种城市地下通道相通或公用，会产生腐蚀气体，使美式箱变长期受腐蚀气体侵蚀。因此，美式箱变运行存在以下问题：

（1）电气设备生锈，导致转动部分在执行工作时失灵；

（2）电气设备严重受潮后容易造成电气击穿或绝缘下降，产生安全隐患；

（3）电气通讯保护装置长期严重受潮，会使设备的电气连接处接触不良，在执行操作时发生设备故障或乱动；

（4）电气设备的长期受潮会减短其使用寿命，增大电力运行成本。

1 研究意义

提高设备对自然环境的抗风险能力，更好地为电能安全经济生产服务，有效保证电力设备的安全运行以及设备零部件的运行环境。

2 现行美式箱变运行环境分析

目前所采用的环境改善（除湿）方案：箱柜本体多面开孔。箱柜多面开孔，可以增强箱柜内空气流动，但是由于箱柜内空气与外界相通，外界湿度高，箱柜内湿度也同样高，所以无法解决箱柜内受潮的问题。湿度控制器与电加热器组合。电加热器仅对周围局部的潮湿空气加热，空气受热上升到箱体四周或电气设备上冷却，产生凝露，水分依旧残留在箱柜内部，反而使电气元器件更容易受潮。电加热器自身无散热条件，产生的高温会使其周围的电线电缆和电气元件提前老化。

3 新措施内容

根据半导体的制冷特性，将半导体制作成为小型抽湿设备。将箱柜内的潮湿空气抽到半导体箱柜抽湿器内，通过半导体制冷进行气、水分离，使箱柜内的空气流动，以达到干燥箱柜内部空气的效果，并将凝结的水珠通过软管排出箱柜。

3.1 技术依据

电子制冷又称半导体制冷或者温差电制冷，是20世纪50年代发展起来的一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科，它利用特种半导体材料构成的P—N结构形成热电偶对，产生珀尔帖效应，是一种通过直流电制冷的新型制冷方法（半导体制冷原理图如图1所示），与压缩式制冷和吸收式制冷并称为世界三大制冷方式。电力系统中现阶段对于半导体运用比较多，许多电气设备上都采用半导体吸热原理降低设备温度，从而保证电气设备正常运行；因此，本研究就采用冷热交替时会产生露点的原理为技术依据，为设备正常运行提供可靠方案。

图1 半导体制冷原理图

3.2 技术结构

采用半导体冷凝技术、数据采集传感技术、智能芯片控制技术为技术核心，结合现场设备实际情况进行开发研究。各技术结合示意图如图2所示。

图2 各技术结合示意图

3.3 内容和技术路线

电气连接的逻辑控制关系及空气分离流动循环过程如图3所示。

图3 电气连接逻辑控制及空气分离流动过程示意图

3.4 电气应用

（1）电源部分。为了满足现场设备供电要求，可采用多种供电方式，如220 V交流电源（市电）供电方式、12 V直流供电方式等。

（2）湿度测量以及控制模块。

3.5 数据传输

湿度传感器接收到空气中的湿度情况，传输命令至中央处理单元，经中央处理单元处理分析显示至数码管，并启动半导体制冷，再将凝露后形成的水珠排出箱体。

4 新措施与现有设备设施对比分析

在现有箱柜除湿方式——箱柜多面开孔、电加热器、电加热与控制芯片结合等方式上进行技术改造和更新，此项目主要研究方向在于采用半导体冷凝技术将潮湿空气进行气、水分离，并利用动力原理加快空气流动，从而达到干燥箱柜的效果，除湿装置可以及时有效地解决箱柜潮湿问题，有利于设备安全正常运行，从而进一步提高生产效益。

5 结语

经过认真、努力地学习、思考和查阅相关资料，最终成功完成半导体箱柜抽湿装置的设计。将箱柜内的潮湿空气抽到箱柜抽湿器的凝露室，通过半导体制冷进行气、水分离，以达到干燥箱柜内部空气的效果，并将凝结的水珠通过软管排出箱柜。在凝露的同时制造箱柜内的空气循环，使得箱柜中的潮湿空气能够全面得到处理和改善。

智能启动方式能随时感应空气中的环境湿度，结合实时数据进行启动，可使箱柜运行环境湿度达到设备运行的最佳湿度环境，避免开关柜因潮湿发生不必要的安全事故。

作为解决美式箱变运行环境潮湿问题的先进设备，其实施将提高电力箱柜设备运行的安全性，降低因凝露带来的电网安全事件及大面积停电事故的发生概率。新装置的安装应用为打赢“优质服务攻坚战”、“三增成效攻坚战”提供了可靠的保障。

［1］何观.10kV美式箱变运行应注意的防范措施［J］.广东输电与变电技术，2005（3）

［2］徐昌贵，贾艳婷，闫献国，等.半导体制冷技术及其应用［J］.机械工程与自动化，2012（3）