基于除湿技术在变电设备运行中的应用探索

张伟明

摘  要：半导体除湿器是一种利用半导体进行制冷进而达到除湿效果的新型除湿设备。本文简要介绍该种除湿设备的结构构成和工作原理，并仔细探究半导体除湿器在高压开关柜和户外端子箱的应用，围绕半导体除湿器的应用背景、应用方案和应用效果展开讨论，旨在为电力工作者提供除湿思路，促使变电设备安全使用。

关键词：除湿技术;变电设备;户外端子箱

前言：

干燥的环境是保障变电设备在运行过程中的运转性能、使用寿命和电力安全的重要因素，因此除湿技术始终是电力工作者的研究重点。在目前的研究方向中，半导体除湿技术因其较低的生产成本和使用成本、简单轻便的构造、较长的使用寿命和较低的噪音等特点受到了广泛关注。

1半导体除湿器的构成和作用原理

1.1半导体除湿器的构成

半导体除湿器包含冷热面交换器，除湿控制电路能够对除湿器进行控制，工作人员可以通过LED液晶显示屏查看湿度情况，湿度较大的气体可以通过气流出入口和通道排出去，排水孔可以排出设备中的水分，除湿器还包含凝露室和半导体制冷器，制冷器和风扇同时启动后，能够起到制冷的作用，将湿空气转移到凝露室中。

1.2半导体除湿器的作用原理

半导体除湿器有两种运行模式，第一种运行模式为控制模式，在控制模式的应用中，变电设备可以在半导体除湿器的控制下进行自动除湿。对变电设备的湿度进行监测，当设备内部的湿度到达预先设定的范围后，电源导通，开始制冷除湿。控制模式还包含三种模式，一是单门槛越限启动模式，当实际湿度超过设定门槛值后，立即开始除湿，在除湿的过程中，如果湿度降低到门槛值以下，就会自动停止除湿。需要注意的是，若湿度围绕着门槛值上下浮动，除湿器就会频繁启动和关闭，这会影响设备的使用寿命。二是双门槛越限启动模式，该模式弥补了单门槛越限启动的不足。在该模式的应用中，设定上下限，在一定的范围内进行启动和关闭，避免除湿器频繁启停。当变电设备存在过大的湿度时，将会使除湿器长时间运行，同样会影响除湿器的耐用性。三是固定运行时间模式，将温湿传感器安装到高压开关柜和户外端子箱上，当湿度超过门槛值后，除湿器开始运行，但是除湿器不会一直运行下去，运行一段时间后，除湿器会自动关闭，传感器再次检测湿度，如果湿度仍然较高，除湿器就会重新开始运行，如果湿度已经低于门槛值，除湿器就会进入待机状态。该模式能够达到除湿的目的，还能保护除湿器，降低除湿器的能耗。

第二种运行模式为工作模式，环境温度较低时，水汽将会变成霜，为了有效除湿，将工作模式划分成三个不同的模式，一是化霜模式，避免设备长期积霜，排出水分;二是积霜模式，温度低于18℃时，将气态的水汽转化成固态的形式;三是凝露模式，温度高于18℃时，使水和气相互分离，达到干燥除湿的目的。

2半导体除湿器在变电设备运行中的应用分析

2.1高压开关柜的应用

2.1.1应用背景

某变电站内高压开关柜发生柜内放电现象，为保证该变电站的正常运转，电力公司对该处高压开关柜进行现场勘查，通过勘察发现，该高压开关柜所在房屋建筑密封性不好，高压开关柜中湿度较大，绝缘板及开关处有水珠存在，受潮严重，高压开关柜内带电部分对空气、地面的导电性提升，在高压电流经过部分高湿度空气时，该高压开关柜经常出现对地放电的现象，有电晕和放电声产生。此外，该高压开关柜内采用了安装电加热器的方案，试图通过对设备进行内部加热解决凝露问题，但这种方案并未将水蒸气排出，反而导致高压开关柜内开关周围湿度过高，导致水珠产生，进而引发了高压开关柜柜内放电现象。

2.1.2应用方案

通过实地勘查与分析，该电力公司维修人员拟定采用半导体除湿技术解决问题，并设计了实施改造方案进行试验，观察该方式是否可以有效解决该变电站内高压开关柜柜内放电问题。设计方案如下：

由于原柜内的电加热器除湿方案并未产生有效的效果，反而因加热后使水分在气态和液态之间进行转化，加重了开关附近的湿气，故将原有的电加热器进行拆除，使用半导体制冷型除湿器进行替换。针对原电加热器除湿方案并未将水汽排出的问题，拟定在高压开关柜后安装两只半导体除湿器，使之在工作中形成对流循环，进而达到抽湿的目的，对于抽湿过程中抽出的水分，用排水管进行排出，使高压开关柜内的湿度可以有效降低，进而保证高压开关柜正常运转。在电源上，将原有的电加热器电源进行整流，使之符合半导体除湿器的电源需要，分别给半导体除湿器进行供电。由于高压开关柜内部分绝缘材料老化，故对相应的绝缘材料进行了拆除和更换。在排水设施中，为保证该变电站高压开关室的干燥，故利用排水管将水排出。在对排水管进行安装时，需要注意排水管应靠近柜壁和地面。排水管道在进行连接时，注意接口处的密封性能，防止水分逸散。

2.1.3应用结果

该电力公司进行改造后，将安装的半导体除湿器设定为固定运行时间工作模式，全自动工作，当检测到高压开关柜内湿度达到启动值后，自动开启工作电源，进行制冷，并将柜内湿气抽出，在连续工作2小时后，停止工作，在停止工作10分钟后重新检测湿度，如果高于启动值则继续重复上述工作，如果柜内湿度达到要求则自动停止。在改造结束半导体除湿器工作一段时间后，该工作人员进行了复核，发现该变电站内高压开关柜内空气干燥，并未出现凝露现象，柜内放电现象也不再发生。

2.2户外端子箱的应用

2.2.1应用背景

在实际应用中，由于端子箱裸露在室外，潮湿的空气和较大的昼夜温差导致户外端子箱内部潮湿，甚至形成凝露。由于户外端子箱一般使用电缆进行连接，水汽和地下湿气容易顺电缆进行入户外端子箱内部，户外端子箱因密闭构造通风不畅，使得水汽一旦进入便不易排出，户外端子箱内湿度进一步加大。户外端子箱空气中水汽饱和或者入夜后温度的急剧下降，使得水汽容易凝结成水珠，产生凝露现象，容易导致户外端子箱时常放电或者产生锈蚀，对于用电安全产生了极大的隐患。为解决这一问题，故在户外端子箱引入了电加热器，但在实际应用中由于无法将水汽有效排出，故而除湿效果并不明显。

2.2.2应用方案

因原有除湿方案效果不佳，故将原有的电加热器进行拆除，引入半导体制冷型除湿器。原有的电加热器使用了空气断路器，不仅可以完成对电路的控制，还可以起到良好的保护效果，故决定沿用，在空气断路器的出线侧将半导体制冷型除湿器进行接线，使之为新的除湿设备进行供电。在半导体制冷型除湿器安装位置的选择上，以不影响户外端子箱内部其他电子元件的正常工作为主要依据，并无其他要求。在排水管道的设置上，要使排水管道通过防火封堵泥处理，将排水管引入电缆沟，做好封堵。

2.2.3应用结果

在对户外端子箱进行除湿改造后，将半导体除湿器的控制模式设定为固定运行时间模式，当检测到户外端子箱内相对湿度达到启动值后（设置相对湿度启动值为65%），会自动进行制冷与除湿工作，连续工作2小时后，停止运行，10分钟后重新检测湿度，直到户外端子箱的湿度低于启动值，则停止除湿工作。为了检验半导体除湿器的工作效果，工作人员将安装了电加热器除湿装置的另一台户外端子箱放置在改造后户外端子箱的相同环境中，通过对比试验，检验半导体除湿器的工作效果，一段时间后发现使用了半导体除湿器的户外端子箱内部空气干燥，其湿度始终低于半导体除湿器的启动值，更远远小于安装了电加热器端子箱的箱内湿度，未出现凝露现象，工作状态良好。由此可见，半导体除湿器的除湿效果比电加热方式的除湿效果更加优越。

结论：半导体除湿器的工作原理较为简单，结构轻便，适合对较小空间进行除湿。无论针对高压开关柜还是针对户外端子箱，都有较好的除湿效果，避免因湿度过大导致变电设备发生故障的现象，为变电设备的正常运转和安全运行提供环境基础，具有较高的应用价值。

参考文献：

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[3]黄毓玲，李贺，董召强.基于半导体技術的变电站开关柜除湿技术[J].电气技术，2020，21（03）：141-145.