CN110445029B - 一种开关柜运行环境改善系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种开关柜运行环境改善系统及方法，包括开关柜、轴流风机、工业恒温除湿机、温湿度传感器，所述开关柜布置于密闭的开关室内，开关柜顶部泄压板上安装有轴流风机，轴流风机与开关室内的控制器信号相连，开关室内还布置有工业恒温除湿机以及探测开关室内的温湿度传感器，开关室外也布置有探测空气温湿度的温湿度传感器，工业除湿机以及开关室内、室外的温湿度传感器均信号连接控制系统。本发明用于保证开关柜内空气干燥，减少开关柜内设备的绝缘闪络和绝缘破坏。

Description

一种开关柜运行环境改善系统及方法

技术领域

本发明属于电气绝缘防护技术领域，尤其涉及一种开关柜的环境优化系统及方法。

背景技术

绝缘击穿（绝缘破坏）：是指当绝缘体受潮或受到过高的电压时，完全失去绝缘能力。

绝缘闪络：是指在电场作用下，尚未发生绝缘结构的击穿时，其表面或与电极接触的空气中发生的放电现象。

高压开关柜是使用极广、数量最多的开关设备。由于在设计、制造、安装和运行维护方面存在着不同程度的问题，因而事故率比较高。在诸多性质的开关柜事故中，绝缘事故多发生于10KV及以上电压等级，造成的后果也很严重。特别是小车式开关柜，绝缘事故率更高，而且往往一台出现事故，殃及邻柜的现象更为突出。

高压开关柜通常处于较复杂环境下，受到灰尘或者湿气等的污染，会造成开关柜中绝缘部分发生绝缘破坏，从而影响设备的正常运行。如高温环境下的绝缘层会出现老化，使设备绝缘能力减弱，从而留下安全隐患，若不进行及时检查与维修，会出现严重事故，影响设备安全。

高压开关柜运行的环境条件，污秽和潮湿两个因素同时存在于绝缘子的表面，灰尘附在绝缘子表面是导致开关柜发生绝缘闪络的主要原因。一般认为是绝缘子及母线积污较多，同时污秽又被空气中的湿气充分潮湿，造成的。并且，高压开关柜设备中电压互感器等负荷较轻的潮湿放电情况较为突出。10千伏开关柜设备湿气主要来源于电缆沟沟内积水或湿气无法排除。

要保证开关柜的正常运行，必须保证开关柜运行在干燥、污染小、温度适宜的环境中，现有技术中通常采用如下方法进行：

1.开关间安装除湿机或空调：在开关室内安装空调、排气扇或移动柜式除湿机等方法只能改善开关间的环境空气湿度条件，对柜体内的温湿度起到的作用很小。

2.开关柜作密封处理、胶泥封堵：一般在开关柜柜门上加装密封条，封堵开关柜电缆室底部，加强开关柜的密封性，但柜体内的空气中的湿度也会对设备绝缘造成影响，并且没有调温作用。

3.柜顶增加通风孔：通过增加通风孔，无法满足开关柜内外空气的充分流通，所以采用增加通风孔的作用有限。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种开关柜运行环境改善系统及方法，用于保证开关柜内空气干燥，减少开关柜内绝缘闪络和绝缘破坏。

本发明采用如下技术方案：

一种开关柜运行环境改善系统，包括开关柜、轴流风机、百叶窗、工业恒温除湿机、温湿度传感器。

所述的开关柜布置于密蔽性较好的开关室内，开关室内对角位置布置可以从四面及顶部进风的工业恒温除湿机，这样开关柜内不同平面上的空气均可通过恒温工业除湿机进行处理，工业恒温除湿机的出风口在底部，开关室的另外两对角位置布置测试开关室室内温湿度的若干传感器，室内的温湿度的取值均取各个传感器值的加权平均值作为测量的基准值。

在开关室的两相对的墙体上开设安装有本发明提出的密闭性较好百叶窗，百叶窗开设的多少根据需要设计，本发明的百叶窗叶片单元为S型，中空结构，采用电机控制其开启与关闭，本发明提出的百叶窗具有保温、密闭、降噪的效果，用于在外界气温适宜、空气干燥条件下开启。

若外界阴雨或者温度较高或者环境污染较大时，均将百叶窗调整至关闭状态，百叶窗关闭后即可开启工业恒温除湿机，一方面调节湿度，一方面调节温度，开关室外布置有若干测试室外温湿度的传感器，同室内传感器测算方式一致，室外传感器的温湿度值也采用所有传感器的加权平均值作为基准值。

所有布置于开关室内的开关柜柜顶的泄压板上均安装有用于抽吸开关室内空气的轴流风机，轴流风机的数量根据实际开关柜大小及需要设计布置，满足实际使用即可。这样可使开关柜内的空气从顶部抽出。

由工业恒温除湿机及轴流风机的共同作用可在开关室内形成两个循环的气体流动环，具体是，电缆沟的积水蒸发的水汽、开关柜内的湿气均通过开关柜内轴流风机抽吸至顶部，联合开关室不同层面的空气以及开关柜内未通过轴流风机抽吸的空气，均被工业恒温除湿机吸入，经过除湿处理后，从底部排出干燥的空气。

开关柜泄压板上的所有轴流风机、工业恒温除湿机、开关室内温湿度传感器、室外温湿度传感器、百叶窗均通过有线或无线的方式（如CAN BUS或以太网以及wifi）连接控制系统，控制系统根据外界气体湿度、天气、温度决定是否开启轴流风机、百叶窗，工业恒温除湿机。

进一步的技术方案是，还包括传输控制器，用于扩展控制系统连接端口，位于两台工业恒温除湿机之间，一端连接其中一台工业恒温除湿机，另一端连接另一台工业恒温除湿机以及布置在该角落的温湿度传感器。

8.一种开关柜运行环境改善方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制系统将开关室外部采集得到的若干温湿度值与开关室内部若干传感器采集得到的温湿度值进行比较：

a.室内的温度与室外的温度值相差较小，室内的湿度值＞外界的湿度值：

控制系统控制百叶窗开启，关闭轴流风机、工业恒温除湿机，让外界的空气与开关室内的空气形成自然流通的空气通道，保证开关柜正常运行。

b. 室内的温度与室外的温度值相差较小，室内的湿度值≤外界的湿度值：

开启工业恒温除湿机以及轴流风机的条件下，关闭百叶窗，开关室内部进行空气的流通。

c．室内的温度与室外的温度值相差较大，室内的湿度值＜外界的湿度值

控制系统首先，关闭百叶窗，其次打开轴流风机和工业恒温除湿机，让开关柜内的空气经过工业恒温除湿机进行工业除湿处理，并通过工业恒温除湿机的调温功能相应调控开关室内的温度值。

本发明的有益效果：

（1）本发明其实是一种全封闭立体式循环通风除湿系统及方法，将开关柜及开关室内所有空气连续24h不间断除湿处理，保证了开关柜内设备永不受潮，并通过工业恒温除湿机调控开关室内温度，保证开关柜与开关室之间温度差较小，另外布置的百叶窗具有独特的构造，可防止外界污染进入，可通风透气、可保温降噪。

（2）与现有的单一通风孔相比，根本上解决湿气的来源，与单一除湿机相比，除湿效果明显，能时刻保证开关柜内空气的干燥，与增设密封设备相比，解决方法简单。

（3）本发明可保证开关室内设备的正常运行，为运行和维护带来了方便，与同期不采用本发明的开关室相比，节约维修的经济成本49%，年正常运行时间延长90%，设备替换时间延长89%。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明百叶窗的主视图;

图3为本发明百叶窗的侧面结构示意图；

图4为本发明百叶窗的A部放大图；

图中，1-开关室、2-开关柜、3-工业恒温除湿机、4-控制系统、5-室内温湿度传感器、6-传输控制器、7-百叶窗、8-室外温湿度传感器、9-轴流风机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明基于实际设计工程情况，提出如下结论：

一般开关室内设备的发热，在实际运行过程中可忽略。这是由于在实际工作过程中，设备设计时基本留出30%的裕量，在不考虑特殊情况的条件下，设备发热量不大。

空气中湿气的传播途径主要是由地表蒸发至空气中。

开关室真实运行环境为：

本发明基于开关室的真实运行条件：一般开关室内为封闭的水泥室，具有自动闭锁开关门，室内集中放置一系列开关柜，通过线槽与外部连通，通过开关柜门开启关闭开关柜，一般配置一台至两台空调。这样的条件下，灰尘极易进入开关室内在开关柜的设备上粘附，湿气容易影响开关室内设备。

本发明提出采用一种全封闭立体式循环通风除湿系统的方案解决上述问题，具体方式：

由于电缆沟中内存在积水，地表、以及开关室内存在湿气，那么必须将湿气从开关室内抽出，所以在开关柜的泄压板上安装轴流风机，具体数目可根据实际情况增减，将开关柜内的空气从顶部抽出。

抽出后的湿气积聚在开关室内，必须排除，因此必须使用大功率工业恒温除湿机从顶部吸入，并且由于开关柜内的设备不可能在同一平面，为保证各个范围角度的设备均能够保持在干燥的环境条件下，因此使用的大功率恒温工业除湿机的进风口除了顶部外，其不同高度均设置有进风口，保证开关柜内逐层的空气均通过恒温工业除湿机进行除湿处理，除湿机的具体安装位置以及数量可根据开关室实际大小设计。

工业恒温除湿机的排风口设置在底部，因此整个开关室内就形成了一个上部抽风，下部出风的循环，保证了开关柜内设备的干燥，同时由于工业恒温除湿机具有控温功能，可以调节开关室内的温度，可保证外界温度较高时，开关室内的温度与开关柜内温差不大，除湿机的排水管安装于开关室室外。

由于外界温度一般不恒定，夏季热，春、秋凉爽（北半球），冬季阴冷，早晚凉爽、午间较热，因此工业恒温除湿机的调温功能可根据实际情况进行开关机，比如在开关室内外均安装若干传感器，用于感知外界与开关室内温度，当开关室内温度与开关柜内温度超过设定值时，这里包括两种情况：

1. 外界温度高于开关室内温度

而开关室内温度与开关柜内温度超过设定值，开启工业恒温除湿机进行降温处理。

2. 当外界温度低于开关室内的温度

开关柜内的温度与开关室内的温度相差不大，需要开启工业恒温除湿机进行升温处理。

同理，外界的空气湿度值也不是恒定的，同一季节，在四川、重庆等地，空气湿度较大，而在西安、昆明等地空气湿度较小，而且往往在雨季的空气湿度大于旱季的空气湿度，为了降低能源消耗，还可在开关室内外安装湿度传感器，用于感知开关室内及外界大气的湿度，若外界大气干燥，即可通过安装在开关室上的百叶窗进行外界空气与室内空气的流通。

当外界空气湿度及温度较大时，或者外界污染较大时，急需要关闭百叶窗，开启开关室内的工业恒温除湿机，并且需要百叶窗进行密闭设计，因此本发明提出，使用中空、s型百叶窗，其叶片为中空、s型，关闭时，下一叶片嵌入上一叶片完全的S型结构内，并且接触处经过抛光处理，保证接触处密封性较高又不容易造成碰撞和干涉，而采用中空结构可以降低转动时的碰撞，并且与薄片式结构相比，可减缓温度向开关室外传播的时间。

上述传感器以及百叶窗、以及工业恒温除湿机均需要控制，因此需要控制系统进行相关的控制和数据的采集，当然为了配合厂矿以及企业内部数据整合，设计数据接口与企业内网连接使用。

因此，为了降低开关室内的空气中的含水量，减少空气中粉尘对开关柜内设备污染，提供适宜的温度开关柜内适宜的温度条件，本发明提出一种开关柜运行环境改善系统。

实施例1 实施例1为两台工业恒温除湿机的一种开关柜运行环境改善系统。

如图1所示，一种开关柜运行环境改善系统，包括开关柜2、轴流风机10、百叶窗7、工业恒温除湿机3、温湿度传感器。

所述的开关柜2布置于密蔽性较好的开关室1内，开关室1内对角位置布置可以从四面及顶部进风的两台工业恒温除湿机3，这样开关柜2内不同平面上的空气均可通过恒温工业除湿机3进行处理，工业恒温除湿机3的出风口在底部，开关室1的另外两对角位置布置测试开关室室内温湿度的若干室内温湿度传感器5，室内的温湿度的取值均取各个传感器值的加权平均值作为测量的基准值。

如图2-4所示，在开关室1的两相对的墙体上开设安装有本发明提出的密闭性较好百叶窗7，百叶窗7开设的多少根据需要设计，本发明的百叶窗7叶片单元为s型，中空结构，采用电机控制其开启与关闭，本发明提出的百叶窗7具有保温、密闭、降噪的效果，用于在外界气温适宜、空气干燥条件下开启，若外界阴雨或者温度较高或者环境温度较大，均将百叶窗7调整至关闭状态，百叶窗7关闭后即可开启工业恒温除湿机3，一方面调节湿度，一方面调节温度，开关室1外布置有若干测试室外温湿度的室外温湿度传感器8，同室内温湿度传感器5测算方式一致，室外温湿度传感器8的温湿度值也采用所有传感器的加权平均值作为基准值。

所有布置于开关室1内的开关柜2柜顶的泄压板上均安装有用于抽吸开关室1内空气的轴流风机9，轴流风机的数量根据实际开关柜2大小及需要设计布置，满足实际使用即可。这样可使开关柜2内的空气从顶部抽出。

由工业恒温除湿机3及轴流风机9的共同作用可在开关室1内形成两个循环的气体流动环，具体是，电缆沟的积水蒸发的水汽、开关柜1内的湿气均通过开关柜2内轴流风机9抽吸至顶部，联合开关室1不同层面的空气以及开关柜2内未通过轴流风机9抽吸的空气，均被工业恒温除湿机3吸入，经过除湿处理后，从底部排出干燥的空气。

开关柜2泄压板上的所有轴流风机9、工业恒温除湿机3、开关室1内室内温湿度传感器5、室外温湿度传感器8、百叶窗7均通过有线或无线的方式连接控制系统4，控制系统4根据外界气体湿度、天气、温度决定是否开启轴流风机9、百叶窗7，工业恒温除湿机3。

还包括传输控制器6，用于扩展控制系统4连接端口，位于两台工业恒温除湿机3之间，一端连接其中一台工业恒温除湿机3，另一端连接另一台工业恒温除湿机3以及布置在该角落的温湿度传感器。

实施例2 实施例2为控制系统可通过数据通讯口连接企业内部网络，并且开关柜内也布置检测温湿度的传感器的一种开关柜运行环境改善系统

实施例2的各部分结构可参考实施例1

一种开关柜运行环境改善系统，包括开关柜2、轴流风机9、百叶窗7、工业恒温除湿机3、温湿度传感器。

所述的开关柜2布置于密蔽性较好的开关室1内，开关室1内任意位置布置可以从四面及顶部进风的工业恒温除湿机3，工业恒温除湿机3功率及台数根据开关室具体大小确定，这样开关柜2内不同平面上的空气均可通过恒温工业除湿机3进行处理，工业恒温除湿机3的出风口在底部，开关室1的任意位置布置测试开关室1室内温湿度的若干室内温湿度传感器5，并且开关柜2内也布置若干测试开关柜内部的温湿度的传感器，室内的温湿度的取值均取各个传感器值的加权平均值作为测量的基准值。

在开关室1的两相对的墙体上开设安装有本发明提出的密闭性较好百叶窗7，百叶窗7开设的多少根据需要设计，本发明的百叶窗7叶片单元为s型，中空结构，采用电机控制其开启与关闭，本发明提出的百叶窗7具有保温、密闭、降噪的效果，用于在外界气温适宜、空气干燥条件下开启，若外界阴雨或者温度较高或环境污染较大，均将百叶窗7调整至关闭状态，百叶窗7关闭后即可开启工业恒温除湿机3，一方面调节湿度，一方面调节温度，开关室1外布置有若干测试室外温湿度的室外温湿度传感器8，同室内温湿度传感器5测算方式一致，室外传感器的温湿度值也采用所有传感器的加权平均值作为基准值。

所有布置于开关室1内的开关柜2柜顶的泄压板上均安装有用于抽吸开关室1内空气的轴流风机9，轴流风机9的数量根据实际开关柜2大小及需要设计布置，满足实际使用即可。这样可使开关柜2内的空气从顶部抽出。

由工业恒温除湿机3及轴流风机9的共同作用可在开关室1内形成循环的气体流动环，具体是，电缆沟的积水蒸发的水汽、开关柜2内的湿气均通过开关柜2内轴流风机抽吸至顶部，联合开关室1不同层面的空气以及开关柜2内未通过轴流风机9抽吸的空气均被工业恒温除湿机3吸入，经过除湿处理后，从底部排出干燥的空气。

开关柜2泄压板上的所有轴流风机9、工业恒温除湿机3、开关室1内室内温湿度传感器5、室外温湿度传感器8、百叶窗7均通过有线或无线的方式连接控制系统4，控制系统4通过数据通讯口连接企业内网，实现数据的远程监控，控制系统4根据外界气体湿度、天气、温度决定是否开启轴流风机9、百叶窗7，工业恒温除湿机3。

还包括传输控制器6，用于扩展控制系统4连接端口，位于两台工业恒温除湿机3之间，一端连接其中一台工业恒温除湿机3，另一端连接另一台工业恒温除湿机3以及布置在该角落的温湿度传感器。

一种开关柜运行环境改善系统方法，包括以下步骤：

步骤1.控制系统4将开关室1外部采集得到的若干温湿度值与开关室内部若干传感器采集得到的温湿度值进行比较：

a.室外空气干燥，气温适宜（室内的温度与室外的温度值相差较小，室内的湿度值大于外界的湿度值）

控制系统4控制百叶窗7开启，关闭轴流风机8、工业恒温除湿机3，让外界的空气与开关室1内的空气形成自然流通的空气通道，保证开关室1正常运行。

在具体实际工作过程中，由于外界的湿度值小于室内的湿度值的情况较少：

因此一般的情况是，开启工业恒温除湿机3以及轴流风机8的条件下，开启百叶窗7，开关室内进行空气的流通。

b．外界阴雨天气、外界温度较高、外界空气污染大（室内的温度与室外的温度值相差较大，室内的湿度值小于外界的湿度值）

控制系统4，首先关闭百叶窗7，其次打开轴流风机9和工业恒温除湿机3，让开关柜2内的空气经过工业恒温除湿机3进行工业除湿处理，并相应调控开关室1内的温度值。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种开关柜运行环境改善方法，其特征在于，开关柜运行环境改善方法的系统结构如下：

开关柜布置于密闭的开关室内，开关柜顶部泄压板上安装有轴流风机，轴流风机与开关室内的控制器信号相连，开关室内还布置有从顶部及四周进风，从底部出风的工业恒温除湿机以及探测开关室内的温湿度传感器，开关室外也布置有探测空气温湿度的温湿度传感器，工业恒温 除湿机以及开关室内、室外的温湿度传感器均信号连接控制系统，室内温湿度传感器的基准是以室内所有温湿度传感器测量值的加权平均值，室外温湿度传感器的基准是以室外所有温湿度传感器测量值的加权平均值，所述开关室内的开关柜内也布置有若干温湿度传感器，且与控制系统信号相连；

其方法包括如下步骤：

控制系统将开关室外部采集得到的若干温湿度值与开关室内部若干传感器采集得到的温湿度值进行比较：

a.室内的温度与室外的温度值相差较小，室内的湿度值＞外界的湿度值：

控制系统控制百叶窗开启，关闭轴流风机、工业恒温除湿机，让外界的空气与开关室内的空气形成自然流通的空气通道，保证开关室正常运行；

b. 室内的温度与室外的温度值相差较小，室内的湿度值≤外界的湿度值：

开启工业恒温除湿机以及轴流风机的条件下，关闭百叶窗，开关室内部进行空气的流通；

c．室内的温度与室外的温度值相差较大，室内的湿度值＜外界的湿度值

控制系统，首先关闭百叶窗，其次打开轴流风机和工业恒温除湿机，让开关柜内的空气经过工业恒温除湿机进行工业除湿处理，并相应调控开关室内的温度值；

工业恒温除湿机具有控温功能；

工业恒温除湿机调控开关室内温度，保证开关柜与开关室之间温度差较小。

2.根据权利要求1所述的一种开关柜运行环境改善方法，其特征在于，所述的开关室的墙体上安装有百叶窗，百叶窗的单元结构横截面呈s形，中空结构，通过电机控制单元结构的旋转，从而开启百叶窗的开启与关闭。

3.根据权利要求2所述的一种开关柜运行环境改善方法，其特征在于，控制开关室墙体上百叶窗开启与关闭的电机与开关室内的控制系统信号连接。

4.根据权利要求1所述的一种开关柜运行环境改善方法，其特征在于，所述的工业恒温除湿机为两台，开关室的任意两对角位置各布置1台，布置工业恒温除湿机的两个对角，也布置有探测温湿度的与控制系统相连的温湿度传感器。

5.根据权利要求1所述的一种开关柜运行环境改善方法，其特征在于，控制系统通过数据接口与企业内部网络连接。

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