CN113036611A - 一种配电柜防凝露保护系统及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电柜防凝露保护系统及工作方法，包括安装在配电柜内壁顶部的防凝露保护装置，和配电柜内壁侧部的引流装置；防凝露保护装置与控制器连接，控制器接收湿度传感器的信号执行防凝露保护装置的启动或关闭；启动状态的防凝露保护装置引导凝露水流至引流装置，引流装置将凝露水排放至配电柜外部。

Description

一种配电柜防凝露保护系统及工作方法

技术领域

本发明涉及配电网运维领域，具体为一种配电柜防凝露保护系统及工作方法。

背景技术

室外环境下运行的配电柜是配网电能分配的重要电气设备，是确保用户用电安全稳定的终端保障。配电柜外壳一般为金属材质，不具备隔热保温作用，在柜体内外温差较大时(尤其冬天)，水蒸气会在柜体内部凝结成水珠，大量的水滴凝结甚至滴落对配电柜内部的电气设备安全运行是一个巨大考验。凝露严重时会导致设备寿命缩减，甚至发生电气绝缘故障、保护误动作等电网事故，严重时危及运维检修人员的生命安全。

目前，配电柜的防凝露方法主要有风冷法、烘干法、吸湿法等，例如风冷法，通过风机从外界环境抽取冷空气至配电柜柜体内，将柜体内外温度差减小从而达到防凝露的目的。但是此方法在大雪、冰雹等恶劣天气下效果较差，并且作用范围有限，难以完全避免水滴凝结。

而吸湿法则是在柜体内利用除湿机将水汽排出柜外，但柜内空间一般都较为有限，难以安装大型除湿器，而功率较小的除湿器除湿效果一般，很难达到防凝露的要求。

烘干法则是在柜体内安装加热器，利用温度的升高使柜内水滴难以凝结，但耗能较大，且防凝露作用仅局限在较小的范围内。

可见上述几种常见的方法都会受到除湿设备效率和作用范围等方面的影响使得防凝露的效果不理想。

发明内容

为实现上述目的，本发明提出了一种配电柜防凝露保护系统，在配电柜内部电气设备的顶部空间布置基于超疏水原理的伞状防凝露保护装置，承接柜体内上升的水蒸气，在凝结成液态水后引导至布置在配电柜两侧的导流管道排出柜体外部，同时防凝露保护装置能够依据环境温度和湿度打开或收起，从而不影响电气设备的通风散热。

一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种配电柜防凝露保护系统，包括安装在配电柜内壁顶部的防凝露保护装置，和配电柜内壁侧部的引流装置；防凝露保护装置与控制器连接，控制器接收湿度传感器的信号执行防凝露保护装置的启动或关闭；启动状态的防凝露保护装置引导凝露水流至引流装置，引流装置将凝露水排放至配电柜外部。

湿度传感器的监测端安装在配电柜体内壁顶部，控制端与控制器相连接。

防凝露保护装置为伞状，上表面和下表面均覆有疏水层；上表面承接柜体内壁顶部滴落的水滴，利用疏水层和伞状外形的倾斜角度使水滴导入引流装置中排出；下表面承接配电柜内部上升水汽形成的凝露，利用疏水层和伞状外形的倾斜角度使水滴导入引流装置中排出。

配电柜体的内壁顶部和侧壁均覆有疏水层，顶部的水滴在重力作用下滴落至防凝露保护装置的上表面，利用防凝露保护装置伞状的外形倾斜角度使水滴导入引流装置中排出，侧壁的水滴在垂直角度的作用下流至柜体侧部的引流装置中排出。

引流装置包括通过支撑架安装的导流管道，导流管道位于配电柜内壁侧部，导流管道顶部安装集水槽，底部安装温度传感器和加热器，末端延伸至配电柜外部。

集水槽承接防凝露保护装置流入的水滴，引导水滴进入导流管道。

温度传感器朝向配电柜柜体外侧安装，用于感知外界环境温度，加热器朝向配电柜柜体内侧安装。

配电柜体底部具有防潮基座，电气设备安装在防潮基座上。

防潮基座截面呈梯形，高出地面一定高度，防止电气设备受潮损坏。

上述保护系统的工作方法，包括以下步骤：

设定湿度传感器和温度传感器的阈值；

当柜体湿度达到湿度传感器设定的高阈值时，控制器接收信号控制防凝露保护装置打开；当柜体湿度降低至湿度传感器设定的低阈值时，防凝露保护装置关闭；

打开状态下的防凝露保护装置上表面承接柜体内壁顶部滴落的水滴，引导水滴流入引流装置中排出；下表面承接配电柜内部上升水汽形成的凝露，引导水滴流入引流装置中排出。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

1、防凝露系统在配电柜内部搭建，能耗低且受恶劣天气影响较小。

2、凝露的形成难以遏制，将凝露及时排出配电柜的方式，降低柜内湿度和防止水滴进入电气设备，液态水滴排出后，配电柜已有的通风设备将湿度维持在较为稳定的状态，不再需要额外的除湿设备。

3、引入超疏水纳米涂层对防凝露系统进行处理，避免了水滴凝而不散，从而提高电气设备寿命和保证电网运行安全。

4、采用湿度控制，在水滴凝结严重时及时启动防凝露系统并将水滴排出柜外，而在湿度较低时关闭防凝露系统，从而保持柜内通风完好，实现对配电柜内电气设备的全面保护。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明一个或多个实施例提供的整体结构示意图；

图中：1、湿度传感器，2、配电柜体，3、超疏水纳米涂层，4、防凝露保护装置，5、集水槽，6、导流管道，7、温度传感器，8、加热器，9、控制器，10、支撑架，11、电气设备，12、防潮基座。

具体实施方式

以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

实施例一：

如图1所示，一种配电柜防凝露保护系统，包括安装在配电柜内壁顶部的防凝露保护装置4，和配电柜内壁两侧的引流装置；防凝露保护装置4为伞状，表面具有疏水层，且与控制器9连接，控制器9接收湿度传感器1的信号执行防凝露保护装置4的打开或收起；打开状态的防凝露保护装置4引导凝露水流至引流装置，引流装置将凝露水排放至配电柜外部。

湿度传感器1的监测端安装在配电柜体2内壁顶部，控制端与防凝露保护系统相连接，负责启停防凝露保护系统。

配电柜体2内部的水汽逐步上升过程中会先在配电柜顶部聚集产生相较于底部更高的湿度值，再凝结成为液态水，因此湿度传感器1安装在了配电柜柜体2内壁的顶部。

当柜体湿度达到湿度传感器1设定的高阈值时，湿度传感器1控制防凝露保护系统开启，实现保护电气设备11功能；当柜体湿度降低至湿度传感器1设定的低阈值时，使防凝露保护系统关闭，保持柜体内通风良好。

配电柜体2内部容纳电气设备11，防凝露保护装置4位于电气设备11顶部的空间，电气设备11安装在防潮基座12上，防潮基座12使电气设备11高出地面一定高度。

防凝露保护装置4为伞状，上表面和下表面均覆有超疏水纳米涂层3，形成防凝露保护中的动态保护。当大量水滴凝结时，有超疏水涂层的伞状防凝露保护装置4上表面承接柜体内壁顶部滴落的水滴，依靠疏水涂层和伞状的倾斜角度使水滴导入引流装置中并排出；而配电柜下半段的水汽继续上升形成的凝露也能够在伞状防凝露保护装置4下侧超疏水涂层的作用下流入引流装置中并排出，从而起到双向动态保护作用。配电柜体2和防凝露保护装置4中的超疏水涂层采用超疏水纳米涂层3。

配电柜下半段的水汽是指存在与配电柜体2内部空间的水汽，电气设备11运行中产生的热量，会推动配电柜体2内部的水汽逐步上升，运动至电气设备11上方的配电柜内壁顶部时，水汽凝结成水滴滴落，本实施例中，这部分逐步上升的水汽会被伞状的防凝露保护装置4阻挡，也就是说伞状的防凝露保护装置4覆盖的面积大于电气设备11，使得凝结后的水滴能够利用防凝露保护装置4伞状的倾斜角将水滴引导流入配电柜柜体2两侧的引流装置中从而排出至外部环境。

配电柜体2的内壁顶部和侧壁均覆有超疏水纳米涂层3，形成防凝露保护中的静态保护。侧壁凝结的水滴在疏水涂层和垂直角度的作用下迅速流至柜体两侧的引流装置中并排出。顶部的水滴则会在重力作用下滴落至防凝露保护装置4的上表面，在伞状的外形结构下将水滴引导至引流装置中排出。

引流装置包括通过支撑架10安装的导流管道6，导流管道6位于配电柜柜体2的侧壁，导流管道6顶部安装集水槽5，集水槽5的上方为防凝露保护装置4的下边缘，温度传感器7和加热器8安装在导流管道6的底部。集水槽5承接超疏水涂层作用下滚动的水滴，并流入导流管道6。

导流管道6位于配电柜柜体2侧壁底部的部分也可以开设集水口，配电柜侧壁凝结的一部分水滴可能不会经过集水槽5而直接流动至配电柜侧壁底部，则集水口能够将这部分水滴引导进入导流管道6从而排出配电柜外部。

其中温度传感器7朝向配电柜柜体2外侧安装，用于感知外界环境温度，加热器8朝向配电柜柜体2内侧安装。

导流管道6在支撑架10的支撑下延伸至配电柜体外，由于冬天环境温度低，通过安装于柜体外的温度传感器7感知外界环境温度，当环境温度低于0摄氏度时启动安装于导流管道6末端的加热器8，从而避免导流管道6出口处结冰影响防凝露系统的整体运行效率。

配电柜柜体2的底部和导流管道6的末端是积水较多的区域，结冰会先发生在这部分区域，朝向配电柜柜体2内侧安装的加热器8能够避免结冰对整个防凝露系统运行的影响。

防潮基座12呈梯形结构，高出地面一定高度，使电气设备11与排出的水滴凝露等隔绝，防止引起电气设备11受潮损坏。

上述结构一方面在配电柜内搭建防凝露系统，受恶劣天气影响小(温度采集受恶劣天气影响极小)；另一方面目前大多数方法都难以完全遏制凝露的形成，而该系统是在凝露形成后，将凝露及时排出配电柜，从而降低柜内湿度和防止水滴进入电气设备，起到全面的保护作用。液态水滴排出后，配电柜已有的通风设备会逐步将潮湿的空气吹干，不再需要额外的除湿设备。

实施例二：

上述配电柜防凝露保护系统的工作方法：

在配电柜内外温差作用下，柜内水汽会逐渐上升，并在柜体顶部和四周柜壁凝结。

通过安装于柜体顶部的湿度传感器1监测端监测湿度变化情况，当湿度达到湿度传感器1设定的高阈值时，控制器9启动表面覆有超疏水纳米涂层3的伞型防凝露保护装置4。

由于配电柜柜体也覆有超疏水涂层，水滴在柜体上凝结并达到一定大小后难以维持会向下滴落，伞形保护装置上表面的涂层承接配电柜顶部凝聚的水滴，在疏水涂层和伞形装置倾斜角度的作用下使水滴滑落至引流装置内。

在伞形保护装置启动后，柜体依然会有水汽向上运动并附着于固体上凝结，伞形保护装置下表面涂层承接配电柜底部蒸发向上运动并凝结的水汽，在疏水涂层和伞形装置倾斜角度的作用下使水滴滑落至引流装置内。

通过伞形保护装置上下侧的联合作用，既实现了对柜体顶部已凝结水滴的排出处理，也实现了对上升水汽将要凝结成水滴的防护。

当配电柜内部湿度降低，达到湿度传感器设定的低阈值时，控制器会将覆有超疏水涂层的伞形保护装置关闭并收起，收起后可以保持配电柜内部的通风良好。通过配电柜内部的湿度变化感知情况实现了对电气设备的动态保护功能。

防凝露保护装置实现收起的结构不做限制，只要在运行过程中呈现伞状的外形结构，并覆盖在电气设备11顶部的空间即可。

例如，防凝露保护装置可以为折叠型结构，在电机的带动下折叠，折叠后与配电柜内壁顶部平行实现关闭防凝露的状态。

也可以采取整体的伞状结构，通过机械臂和电机将防凝露保护装置收起至配电柜内部某个不影响通风的位置(例如边缘、角落等位置)。

在配电柜四周柜壁上同样覆有相同规格的超疏水纳米涂层，利用其疏水性能和柜壁直立的性质能够迅速将凝结于柜壁的水滴排出配电柜，从而能够有效降低柜内的湿度和减少凝露，继而实现了对柜内电气设备的静态保护功能。

引流装置并不限制在配电柜的两侧布置，可以沿伞形保护装置下部圆周成跑道型布置(例如沿矩形配电柜的四组侧壁布置多组引流装置)，水滴在超疏水涂层和伞形装置倾斜角度的作用下滑落后会汇入集水槽内，通过与集水槽相连接的导流管道流至配电柜外，从而实现对配电柜体内凝露的排出处理。

由于凝露现象多发于秋冬季节，在外界环境温度过低时，与外界环境相连接的导流管道出水时易结冰堵塞，为防止出现结冰堵塞情况影响凝露的及时排出，在接近导流管道末端处安装加热器和温度传感器，当温度传感器感知到外界环境温度降低到0摄氏度以下时，启动加热器对导流管进行加热,从而防止导流管排水时出现结冰堵塞管道的现象。

防潮基座主要作用是进一步将电气设备与排出凝露的引流装置隔开，防止导流管破损或者出现其他问题时排出的凝露水滴产生积水，当积水水位超高则直接与电气设备接触，通过防潮基座能够实现对电气设备防潮防水的二次防护。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种配电柜防凝露保护系统，其特征在于：包括安装在配电柜内壁顶部的防凝露保护装置，和配电柜内壁侧部的引流装置；防凝露保护装置与控制器连接，控制器接收湿度传感器的信号执行防凝露保护装置的启动或关闭；防凝露保护装置为伞状，上表面和下表面均覆有疏水层；启动状态的防凝露保护装置引导凝露水流至引流装置，引流装置将凝露水排放至配电柜外部。

2.如权利要求1所述的一种配电柜防凝露保护系统，其特征在于：所述湿度传感器的监测端安装在配电柜柜体内壁顶部，控制端与控制器相连接。

3.如权利要求1所述的一种配电柜防凝露保护系统，其特征在于：所述防凝露保护装置的上表面承接配电柜柜体内壁顶部滴落的水滴，利用疏水层和伞状外形的倾斜角度使水滴导入引流装置中排出；防凝露保护装置的下表面承接配电柜内部上升水汽形成的凝结水，利用疏水层和伞状外形的倾斜角度使水滴导入引流装置中排出。

4.如权利要求1所述的一种配电柜防凝露保护系统，其特征在于：所述配电柜体的内壁顶部和侧壁均覆有疏水层，顶部的水滴在重力作用下滴落至防凝露保护装置的上表面，利用防凝露保护装置伞状的外形倾斜角度使水滴导入引流装置中排出，侧壁的水滴在垂直角度的作用下流至柜体侧部的引流装置中排出。

5.如权利要求1所述的一种配电柜防凝露保护系统，其特征在于：所述引流装置包括通过支撑架安装的导流管道，导流管道位于配电柜内壁侧部，导流管道顶部安装集水槽，底部安装温度传感器和加热器，末端延伸至配电柜外部。

6.如权利要求5所述的一种配电柜防凝露保护系统，其特征在于：所述集水槽承接防凝露保护装置流入的水滴，引导水滴进入导流管道。

7.如权利要求6所述的一种配电柜防凝露保护系统，其特征在于：所述温度传感器朝向配电柜柜体外侧安装，用于感知外界环境温度，所述加热器朝向配电柜柜体内侧安装。

8.如权利要求1所述的一种配电柜防凝露保护系统，其特征在于：所述配电柜体底部具有防潮基座，配电柜内部的电气设备安装在防潮基座上。

9.如权利要求8所述的一种配电柜防凝露保护系统，其特征在于：所述防潮基座截面呈梯形，高出地面设定高度，防止电气设备受潮。

10.一种如权利要求1所述配电柜防凝露保护系统的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

设定湿度传感器的阈值；

当柜体湿度达到湿度传感器设定的高阈值时，控制器接收信号控制防凝露保护装置打开；当柜体湿度降低至湿度传感器设定的低阈值时，防凝露保护装置关闭；

打开状态下，防凝露保护装置上表面承接柜体内壁顶部滴落的水滴，引导水滴流入引流装置中排出；防凝露保护装置下表面承接配电柜内部上升水汽形成的凝露，引导水滴流入引流装置中排出。

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