摘要：智能控制柜是SF6气体绝缘金属封闭组合电器（简称“GIS”）的二次元器件的汇合，为智能组件各IED、网络通信、电源、电气接口提供正常运行条件，属于变电站的重要电力设备。对于户外放置的智能控制柜比户内布置的技术要求更高，由于地区差异和温度变化影响，户外设备会因内外温度变化剧烈而更容易产生凝露。基于此，本文以凝露预防作为研究对象，分别从自然通风、加热器、风机控制温湿度及其软硬件设计等方面阐述凝露预防的原理及措施。
关键词：户外控制柜；凝露现象；热压通风法；温湿度控制系统
户外型控制柜在温差大、湿度高地区容易出现凝露现象，从而引发控制柜内相关元器件的腐蚀，导致设备的电气性能与绝缘性能大幅度下降，最终造成设备故障。根据凝露现象，采用热压自然通风法，实现户外型控制柜内外温度平衡；风机及温湿度控制采用冷凝除湿的方法既保证柜内密封，又能有效排除柜内水分系统，可以更有效地保证元件的绝缘性能，延长其使用寿命。
1.凝露对户外型智能控制柜带来的影响
凝露在自然界变化中属于十分普遍的现象，凝露产生的危害集中于户外型控制柜内，如柜内端子排、开关和智能元件等。当智能控制柜中出现凝露时，柜中金属上附着凝露，并产生以下影响：（1）端子排二次接线端子附着凝露，金属导电部位发生腐蚀，容易产生短路接地事故。（2）高压室通风很重要，智能控制柜内温湿度会受外界温湿度影响，智能控制柜在高寒高湿、温差大的地区经常出现凝露现象。如果柜中绝缘元件没有做好防水措施，一旦有凝露附着，将会降低其绝缘性，严重时会出现闪络事故，严重影响电力设备正常运行。（3）当智能控制柜的开关和刀闸发生凝露现象时，金属部件被腐蚀，硬性机构寿命，甚至出现机构卡涩情况，开关与刀闸无法正常运转[1]。
2.户外型智能控制柜凝露预防措施
根据凝露发生的原理，通过降低控制柜内湿度，可以保证内部温度高于外部温度，从而预防凝露现象发生。因此，通风与加热就是预防凝露的有效方式，热压自然通风法就是最有效的方式，虽然通风不能立即消除凝露，但是空气循环可以让户外型智能控制柜的内外温差相同，使凝露缺失产生条件。
2.1加强自然通风
有条件的情况下，建议将户外型控制柜提高基础，保证控制柜与地基之间有超过0.5米的距离。以设备承载力为前提，在控制柜电缆层两侧安装通风百叶窗，加强控制柜内外空气对流，降低电缆层的湿度。同时，还要保证控制柜周围的遮蔽物去除，确保设备有良好的通风环境[2]。
2.2设置加热器
可以在户外型控制柜内部设置一个加热器，提高室内温度。当智能控制柜处于高寒高湿地区，为了保证智能控制柜内温度不低于室外温度，可以使用加热器防止凝露产生。可以使用自动模式或手动模式进行加热，其中手动模式安全可靠，但是需要电力人员手动操作，工作量比较大且比较费电；自动模式无需工作人员频繁维护，如果控制柜温度变化较大，会降低湿度传感器的灵敏度，因此自动模式下工作人员需要定时检查。
加热器的选择与安装位置十分关键，当前加热器的型式主要有散热片式和硅橡胶贴片式两种。其中散热片式加热器需要依靠空气传递，加热的速度比较慢，且消耗的功率比较大，铝合金材质的散热片容易被氧化，使用寿命较短。使用硅橡胶贴片式加热器，将其安装在智能控制柜的柜壁处，通过延伸散热与硅橡胶面空气散热，加热的速度很快，能耗较小，是当前智能控制柜最常使用的加热器材质。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.3加装风机控制温湿度
可以在户外型智能控制柜内外设置两个温湿度传感器。其中控制器和风机可以使用三方元件，应用后无需人工维护，且元件质量高，可以降低后期的维护成本。建议在智能控制柜外壳上安装百叶窗，避免有生物进入。在智能控制柜内安装两个风机，一个风机安装在智能控制柜底部，可以吸气，另一个风机安装在智能控制柜顶部，用来排气。风机的工作需要按照温度传感器的信号，结合信号指示自动启停，通过自然通风确保户外型智能控制柜内部不会出现凝露。在夏季，户外型智能控制柜处于高温环境，风机与传感器可以降低智能控制柜内部温度，确保所有电力设备可以处于安全的运行环境。
在热压自然通风法下，户外型智能控制柜进入了加热除湿工作模式。当气候温度比较低、湿度比较高的时候，控制器可以进入加热模式，使智能控制柜内部湿度降低，加热器正式启动，从而有效避免凝露现象。本次系统设计应用的是某厂家生产的WHD系列智能型温湿度控制器，该产品主要用于高压控制柜、开关柜、端子箱、环网柜、箱变等设备内部温度和湿度的调节控制，可有效防止因低温、高温造成的设备故障以及受潮或结露引起的爬电、闪络事故的发生。智能型温湿度控制器以数码管方式显示温湿度值，有加热器、传感器故障指示、变送功能、带有RS485通讯接口可供远程监控，用户可通过按键编程自行设定系统参数。该仪表集测量、显示、控制及通讯于一体，精度高、测量范围宽，是一种适合于各个行业和领域的温湿度测量控制仪表。
3.温湿度控制系统设计
本温湿度控制系统主要是针对户外型智能控制柜凝露现象设计的，该系统可以实现多路温湿度调节控制。每一路控制输出都可以对应一组继电器触点，三路控制输出可以控制智能控制柜内升温设备、降温除湿设备以及换气设备。如果设备公路超过系统负载能力，可以使用高性能继电器完成节点的扩容。
3.1硬件电路设计
温湿度控制系统需要与监测后台相配合，使用RS485总线MODBUS协议完成工作，并利用温湿度检测软件，对户外型智能控制柜内的温度湿度数据进行实时在线监测，进而方便对各个设备的动作控制。应用温湿度控制系统后，智能控制柜的温湿度环境有所改善，降低了凝露发生概率，为户外型智能控制柜提供了安全的运行环境。针对系统的硬件设计，整个温湿度控制系统的硬件架构都是以单片机为主的，单片机作为系统的处理单元，其他部门根据实际功能分别安装。系统硬件结构存在多个模块，主要有温湿度采集模块、电源模块、A/D模块、控制输出模块以及显示模块等。
3.2软件总体设计
以硬件为基础，可以实现温湿度控制系统的各个功能。温湿度数据采集与预制输入存储，可以根据继电器的输出情况，将实时数据传送到上位机，进一步完成数据的分析与存储。针对系统的软件设计，单片机上有嵌入式软件系统，软件包含以下五个部分：（1）主程序模块。（2）系统设置模块。（3）数据采集解码模块。（4）机电控制模块。（5）后台通信模块。软件系统的主程序模块可以协调其他模块之间的工作，完成数据传输功能；数据采集解码模块主要负责控制A/D采集传感器的数据，并将数值存在FLASH中；系统设置模块能够为系统参数输入单元，获得阀值信息，以此作为系统控制输出依据；机电控制模块可以作为系统的动作输出模块，完成主程序的各项命令；后台通信模块主要负责发送系统监测到的温度湿度数据。
总结：总而言之，由于户外型智能控制柜在运行中经常受到凝露的影响，为了让智能控制柜在高温高湿环境下正常工作，本文采用热压自然通风法研究了一种温湿度控制系统。通过系统的硬件设计与软件设计，实现了各个模块的协调控制，系统可以对智能控制柜内外部温湿度情况实时监测，有效提高了智能控制柜的安全性与稳定性，降低了凝露发生概率。
参考文献
[1]陈微.户外型控制柜凝露预防[J].内燃机与配件,2018(06):126 -127.
[2]叶瑞,张豪俊,张冰冰,查笑春,葛允.户外型智能控制柜凝露预防[J].电气技术,2016(08):110-113.
论文作者:郭嘉健1,肖政军2
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/8
标签：温湿度论文; 控制柜论文; 智能论文; 柜内论文; 户外论文; 加热器论文; 模块论文; 《电力设备》2019年第4期论文;