除湿盒在户外端子箱中的应用研究

王霞,张健能,麦志彦,何宇琪

(广东电网有限责任公司佛山供电局,广东 佛山 528000)

1 引言

变电站大量的端子箱、机构箱和汇控柜等设备箱体户外安装，箱体内部容易受潮[1]，设备受潮易引发二次元件腐蚀、卡涩、绝缘降低，导致开关拒动、跳闸等事故事件，降低了电网运行的可靠性，严重威胁电网安全稳定运行。针对上述问题，目前设备箱体中大多安装了防潮装置。箱体防进水、防潮，保证防潮装置正常运行是户外安装箱体运行维护的一项重要任务。

箱体防潮装置常用加热器或半导体冷凝器两种方式。加热器除潮是通过提高箱体内的温度，从而降低箱体相对湿度的方式来实现除潮的效果，加热器长期运行易引起附近元件过热缩短寿命，甚至损坏。半导体冷凝器是随着半导体制冷技术的发展而出现，它将空气中水分冷凝在制冷片上，然后通过管道排出箱体，通过减少箱体内水蒸气达到除湿的目的。

氯化钙、活性炭颗粒组成的除湿盒价格低廉，大量用于户内物品的防潮干燥。变电站有试点将除湿盒放置于箱体中，作为防潮装置失效时后备措施，提高箱体防潮措施的可靠性。但除湿盒在户外箱体中的使用效果如何，鲜有报告。

笔者在某500kV变电站的户外密封端子箱放置了除湿盒，研制并在箱体中安装了温湿度采集装置，对户外端子箱中使用除湿盒开展了应用研究，验证除湿盒的适用范围与效果。

2 温湿度采集装置

温湿度采集装置使用短距离无线传输方式——蓝牙传输，避免敷设数据线增大工作量，亦避开变电站内网络信息安全的制约。

如图1所示，数据采集装置的硬件模块主要由电源模块、单片机、数据采样模块、蓝牙模块组成。其中，电源模块为数据采集装置的单片机、数据采样模块、蓝牙模块提供直流电。单片机主要负责，对收集来的温湿度信号进行逻辑运算和保存，并通过通讯模块将信号输出到上位机。数据采样模块采用DHT11温湿度模块，用于收集箱体内部的温度、湿度信号，再将其传给单片机进行处理。蓝牙模块采用HC-05型，用于传输数据采集装置的运行数据给上位机。

图1 采集装置硬件设计

温湿度采集装置的软件主要功能：(1)按周期逐个读取温湿度传感器数据，并判断读取数据的有效性和保存；(2)扫描蓝牙传输请求，按请求输出保存的温湿度数据。

3 数据采集软件

数据采集软件由移动APP和数据分析软件两部分构成。

移动APP用于读取温湿度采集装置数据读取，根据设置的读取地址码，自动扫描现场所有的蓝牙设备，匹配相应的温湿度采集装置，自动读取、保存各采集装置的温湿度数据。携带安装了移动APP手机运行人员或巡视机器人经过箱体时，将自动收集到采集装置的数据到移动设备中。

数据分析软件将移动APP收集回来的数据，整理、分析各温湿度采样装置的温湿度值，供研究分析使用。

4 温湿度采集数据分析

在某500kV变电站的500kV动力电源箱中放置除湿盒进行研究，500kV动力电源箱体大小：(长×宽×高)：600×600×1400mm，箱体原采取加热器除潮的方式，箱侧面有进、出气口。为减少空气的交换，采取措施封闭了进、出气口，使箱体实现一定程度的密封。

在密封箱体内，若忽略箱体空气的交换，箱体内元件水分的蒸发与吸收，当箱体内温度由t1变化至t2时，饱和水蒸气压将由E1变为E2，相对湿度f1也将变为f2，则f1×E1=f2×E2。当箱体内温度上升时，饱和水汽压升高，箱体内的相对湿度降低；反之，箱体内的温度下降，相对温度升高。所以白天温度高，相对湿度低，晚上温度低，相对湿度高。

图2 动力箱外观及密封情况

根据采集到的温湿度数据，可分为除湿期、稳定期与失效期三个典型阶段：

(1)除湿期

在动力箱体内放置除湿盒后，或打开箱门进入潮湿空气后，箱体内水蒸气压逐步下降，经过两三天后，动力箱体内水蒸气压基本达到稳定，如图3所示。

图3 除湿期温湿度变化典型图例

(2)稳定期

在动力箱体除湿盒放置三天后，箱体内水蒸气基本稳定，相对湿度随温度变化，并维持在压逐步下降，经过两三天后，动力箱体内水蒸气压基本达到稳定，维持在70%以下，围绕50%波动，如图4所示(图4中起始时间为放入吸潮剂后第6天)。

图4 稳定期温湿度变化典型图例

(3)失效期

除湿盒中的吸潮剂不断吸潮溶解直至全部熔解掉，吸湿盒失去除湿功能，因箱体不能够实现完全密封，箱体内水蒸气逐步回升，如图5所示(图5中起始时间为放入吸潮剂后第75天)。

图5 失效期温湿度变化典型图例

5 应用研究回顾

(1)除湿盒效果分析

当室内空气相对湿度越大时，金属材料锈蚀的可能性也越大，当相对湿度超过70%时，会被显著锈蚀。为降低材料的锈蚀通常需将相对湿度控制在70%以下[2]。可依据密封箱内空气湿度是否超过70%，判断防潮装置是否满足要求。从图3可知，除湿盒在两到三天内能够将箱体湿度稳定下来，从图4可知，箱体湿度稳定时，相对湿度在50%上下波动，最大值不超过70%，除湿盒防潮效果满足要求。

当箱体较大时，可以采取箱体内不同位置放置多个除湿盒的方式来加快箱体内湿度进入稳定期，使相对湿度尽快下降至70%以下。

(2)除湿盒费用

由于箱体是在原加热器防潮方式的箱体简单密封进、出气口，箱体的整体密封不够严密，还是有空气交换，特别是每天白天、晚上温差比较大，箱体内空气压力随箱体内温度变化而进行“呼吸”，水分通过空气交换不断进入箱体。

放置于动力电源箱内含250g防潮剂的除湿盒，大约2.5个月时间吸潮后全部溶解掉而失效。因此一个箱体一年大约需要4.8个除温盒，除温盒每个价格在4元左右，即一个箱体一年的防潮成本大约为19.2元，相对于75W加热板运行427小时的电费成本(电费成本按0.5元/kWh计算)，年运行时间不到5%，即每天运行约1小时，相对加热板防潮，具有明显的经济优势。

(3)除湿盒适用范围

综合来说除湿盒适用于密封箱体的防潮，它不需要电源供电，不会发热，对邻近元件没有危险以及火灾隐患，并且防潮有效性检查容易、直观，因此特别适合于空间小、元件紧凑、开箱次数少的小密封箱体。

为便于检查除湿盒的吸潮后吸潮剂的熔解情况，可在箱体相应位置开观察孔便于巡视观察，以提高运维的效率。

6 结语

本文在某500kV变电站的500kV动力电源箱中使用了除湿盒防潮，并开发了数据采集装置，对使用后的箱体内湿度进行了跟踪分析。跟踪分析表明使用除湿盒满足箱体的防潮要求，并且费用低，不需要提供电源，安全可靠，装置有效性日常巡视检查直观容易，是空间小、元件紧凑、开箱次数少的密封箱体一种理想防潮措施。