CN113764987A - 开关柜免排水主动智能除湿系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种开关柜免排水主动智能除湿系统及方法，它解决了开关柜内部除湿不便等问题，其包括开关柜主体，开关柜主体内部设置有配电机构，开关柜主体侧面设置有与内部配电机构相对的免排水除湿装置，免排水除湿装置具有设置在开关柜主体内的湿度传感器，湿度传感器与免排水除湿装置的主控面板连接，免排水除湿装置内设置有冷凝机构以及与冷凝机构连接的超声波雾化机构。本发明具有除湿效果好、运行稳定等优点。

Description

开关柜免排水主动智能除湿系统及方法

技术领域

本发明属于除湿系统技术领域，具体涉及一种开关柜免排水主动智能除湿系统及方法。

背景技术

开关柜是一种电气设备，开关柜外线先进入柜内主控开关，然后进入分控开关，各分路按其需要设置。如仪表，自控，电动机磁力开关，各种交流接触器等，有的还设高压室与低压室开关柜，设有高压母线，如发电厂等，有的还设有为保主要设备的低周减载。主要作用是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。开关柜内的部件主要有断路器、隔离开关、负荷开关、操作机构、互感器以及各种保护装置等组成。开关柜的分类方法很多，如通过断路器安装方式可以分为移开式开关柜和固定式开关柜；或按照柜体结构的不同，可分为敞开式开关柜、金属封闭开关柜、和金属封闭铠装式开关柜；根据电压等级不同又可分为高压开关柜，中压开关柜和低压开关柜等。主要适用于发电厂、变电站、石油化工、冶金轧钢、轻工纺织、厂矿企业和住宅小区、高层建筑等各种不同场合。但在实际的使用过程中，开关柜在潮湿环境下工作，内部水汽过多导致设备易老化腐蚀，降低了开关柜的使用寿命。除此之外，现有的开关柜除湿系统采用被动除湿，无法有效去除内部水分，除湿效果较差。

为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种加隔板的用于开关柜降温除湿的半导体除湿装置[201610941879.9]，其包括开关柜和除湿装置；开关柜包含开关室、母线仓、电缆仓，上述各仓分别配置有温湿度传感器；温度传感器用于实时监测所在仓室内部温湿度，并将结果数据传送至除湿装置内的控制器；除湿装置包含控制器、除湿装置中的温湿度传感器、排水型半导体除湿器、集风隔板、排风扇、集风罩以及PVC管道；温湿度传感器与排水型半导体除湿器连接，排水型半导体除湿器下方设置集风挡板，集风挡板下设置排风扇，排风扇排风侧设置集风罩，集风罩与和开关柜中开关室、母线仓、电缆仓相通的PVC管道连接。

上述方案在一定程度上解决了开关柜内部除湿的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如除湿效果较差等问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，除湿效果好的开关柜免排水主动智能除湿系统。

本发明的另一个目的是针对上述问题，提供一种可主动除湿的开关柜免排水主动智能除湿方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本开关柜免排水主动智能除湿系统，包括开关柜主体，开关柜主体内部设置有配电机构，开关柜主体侧面设置有与内部配电机构相对的免排水除湿装置，免排水除湿装置具有设置在开关柜主体内的湿度传感器，湿度传感器与免排水除湿装置的主控面板连接，免排水除湿装置内设置有冷凝机构以及与冷凝机构连接的超声波雾化机构。湿度传感器与免排水除湿装置配合，对开关柜主体内部水汽进行凝结并通过超声波雾化后排出，具有较好的主动除湿效果。

在上述的开关柜免排水主动智能除湿系统中，开关柜主体上设置有与超声波雾化机构相对的排湿口。排湿口满足开关柜主体的水雾排放需求，保证水分可正常排出开关柜主体。

在上述的开关柜免排水主动智能除湿系统中，免排水除湿装置包括嵌入开关柜主体的外壳体，冷凝机构位于超声波雾化机构上方且冷凝机构和超声波雾化机构之间设置有导流机构。冷凝机构冷凝水通过导流机构导入超声波雾化机构，避免水分泄漏。

在上述的开关柜免排水主动智能除湿系统中，冷凝机构包括设置在外壳体内的半导体制冷片，半导体制冷片的冷端与外壳体的进风口相对，半导体制冷片的热端与外壳体的出风口相对，外壳体的出风口处安装有散热风机，导流机构包括固定在半导体制冷片下端且与其冷端相对的导水槽，导水槽下方设置有导水管，超声波雾化机构包括设置在外壳体底部的蓄水槽，蓄水槽相对外壳体朝外的一侧安装有超声波雾化器，蓄水槽侧面开有用于安装超声波雾化器的排雾口，外壳体内侧设置有与蓄水槽上下端卡接的限位槽。冷凝机构采用半导体制冷片和散热风机持续抽取开关柜主体内部水汽，具有较高的冷凝效率。

在上述的开关柜免排水主动智能除湿系统中，进风口设置在外壳体与半导体制冷片的冷端相对面上，进风口为条形槽且呈矩阵式排列，出风口设置在外壳体上且与散热风机相对，出风口为弧形槽且相对散热风机中心轴线对称设置，主控面板安装在外壳体内，主控面板连接有操作显示面板，操作显示面板设置在外壳体相对开关柜主体朝外的一侧，出风口和超声波雾化器位于外壳体同一侧，出风口设置在超声波雾化器上方。进风口和出风口不影响空气正常流动，可将水分以雾状方式排放至开关柜主体外侧，无需外接水管。

在上述的开关柜免排水主动智能除湿系统中，外壳体包括主壳体和封闭板，主壳体内部设置有将冷凝机构和超声波雾化机构上下分隔的隔板，主壳体和封闭板边口处设置有固定机构，外壳体外侧设置有与开关柜主体连接的安装结构，固定机构包括设置主壳体与封闭板边口处且互相卡接的固定框，固定框之间设置有相互插接的固定槽和固定条，安装结构包括设置在主壳体外侧的安装槽，安装槽内插接有安装件，安装件与安装槽之间设置有相互啮合的安装齿纹。外壳体由主壳体和封闭板封闭连接，具有较好的密封性和安装稳定性。

在上述的开关柜免排水主动智能除湿系统中，配电机构包括设置在开关柜主体内且具有多个输出端口的母线，母线连接有断路器，断路器的静触头与电流互感器连接，电流互感器与外接电缆连接且配备有电容分压器，电容分压器连接有接地的避雷器，开关柜主体内部分隔有断路器隔室、母线隔室、电缆室和继电器仪表室，断路器设置在断路器隔室内，母线安装在母线隔室内，外接电缆固定在电缆室内，母线隔室位于电缆隔室上方，继电器仪表室设置在开关柜主体靠近顶部的内侧，断路器隔室设置在母线隔室和继电器仪表室之间，免排水除湿装置安装在开关柜主体侧壁且与继电器仪表室和电缆室内部相对。开关柜主体内部元件相对隔断，方便检修同时起到隔离防护作用。

本开关柜免排水主动智能除湿方法，包括如下步骤：

S1：免排水除湿装置通过操作显示面板预设湿度阈值，湿度传感器感应开关柜主体内部湿度，若湿度传感器检测到湿度达到预设的阈值，免排水除湿装置的冷凝机构和超声波雾化机构启动；

S2：散热风机启动将开关柜主体内部空气吸入免排水除湿装置的外壳体内，半导体制冷片的冷端将水分凝结为水珠，热端产生的热量通过散热风机引导至外部；

S3：凝结的水珠流入导水槽并输入蓄水槽内，超声波雾化器将水分雾化并通过排湿口排出至开关柜主体外部。预设湿度检测阀值，当内部湿度高于预设值时，免排水除湿装置启动，实现绝对湿度与相对湿度的同步降低。

在上述的开关柜免排水主动智能除湿方法中，步骤S1中的免排水除湿装置的湿度传感器独立检测继电器仪表室和电缆室内的湿度，免排水除湿装置的控制面板独立控制冷凝机构和超声波雾化机构。独立控制的冷凝机构和超声波雾化机构可将免排水除湿装置生成的冷凝水充分排出，避免水汽回流。

在上述的开关柜免排水主动智能除湿方法中，步骤S2中的半导体制冷片与散热风机同步启动，湿度传感器感应开关柜主体内湿度低于预设值后，半导体制冷片停止运行而散热风机持续工作。散热风机独立转动，充分利用半导体制冷片的冷凝效果。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：免排水除湿装置采用冷凝机构以及超声波雾化机构对开关柜主体内部进行除湿，具有较好的除湿效果；湿度传感器配合免排水除湿装置以及主控面板变被动除湿为主动除湿，有效降低开关柜主体内部湿度，延长内部元件使用寿命；配电机构内各个元件相互隔离，保证其结构稳定性的同时方便后续检修。

附图说明

图1是本发明的开关柜主体的结构示意图；

图2是本发明的免排水除湿装置的结构示意图；

图3是本发明的免排水除湿装置的结构剖视图；

图4是本发明的半导体制冷片的结构示意图；

图中，外壳体1、主壳体11、封闭板12、隔板13、固定框14、固定槽15、固定条16、安装槽17、安装件18、安装齿纹19、蓄水槽2、排雾口21、限位槽22、超声波雾化器3、半导体制冷片4、散热片41、冷凝片42、进风口5、出风口6、散热风机7、导水槽8、导水管81、主控面板9、开关柜主体91、配电机构92、免排水除湿装置93、母线94、断路器95、电流互感器96、外接电缆97、电容分压器98、避雷器99。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

实施例一

如图1-4所示，本开关柜免排水主动智能除湿系统，包括开关柜主体91，开关柜主体91内部设置有配电机构92，开关柜主体91侧面设置有与内部配电机构92相对的免排水除湿装置93，免排水除湿装置93具有设置在开关柜主体91内的湿度传感器，湿度传感器与免排水除湿装置93的主控面板9连接，免排水除湿装置93内设置有冷凝机构以及与冷凝机构连接的超声波雾化机构。开关柜主体91内部的配电机构92满足配电需求，免排水除湿装置93分别安装在开关柜主体91上下侧，内部的湿度传感器感应湿度过高时驱动免排水除湿装置93进行被动除湿，也可通过主控面板9启动冷凝机构和超声波雾化机构对开关柜主体91内部进行主动除湿。

具体地，开关柜主体91上设置有与超声波雾化机构相对的排湿口。排湿口与免排水除湿装置93相对设置，生成的水雾由排湿口排放至开关柜主体91外侧。

深入地，免排水除湿装置93包括嵌入开关柜主体91的外壳体1，冷凝机构位于超声波雾化机构上方且冷凝机构和超声波雾化机构之间设置有导流机构。外壳体1嵌入开关柜主体91内，外壳体1与开关柜主体91内部相对的一侧的进风口5从多个方向吸入开关柜主体91内部空气。

进一步地，冷凝机构包括设置在外壳体1内的半导体制冷片4，半导体制冷片4的冷端与外壳体1的进风口5相对，半导体制冷片4的热端与外壳体1的出风口6相对，外壳体1的出风口6处安装有散热风机7，导流机构包括固定在半导体制冷片4下端且与其冷端相对的导水槽8，导水槽8下方设置有导水管81，超声波雾化机构包括设置在外壳体1底部的蓄水槽2，蓄水槽2相对外壳体1朝外的一侧安装有超声波雾化器3，蓄水槽2侧面开有用于安装超声波雾化器3的排雾口21，外壳体1内侧设置有与蓄水槽2上下端卡接的限位槽22。半导体制冷片4的热端散热片总面积大于冷端冷凝片总面积，保证半导体制冷片4工作时生成的热量及时发散，确保冷端的冷凝效果。导水槽8以及导水管81与半导体制冷片4连接，方便组装。蓄水槽2底部与超声波雾化器3的进水口相对，确保冷凝水可充分雾化。

更进一步地，进风口5设置在外壳体1与半导体制冷片4的冷端相对面上，进风口5为条形槽且呈矩阵式排列，出风口6设置在外壳体1上且与散热风机7相对，出风口6为弧形槽且相对散热风机7中心轴线对称设置，主控面板9安装在外壳体1内，主控面板9连接有操作显示面板，操作显示面板设置在外壳体1相对开关柜主体91朝外的一侧，出风口6和超声波雾化器3位于外壳体1同一侧，出风口6设置在超声波雾化器3上方。进风口5均匀分布，出风口6与散热风机7的风扇相对，散热风机7启动生成负压，出风口6将超声波雾化器3排出的水雾快速发散，由于半导体制冷片4热端产生的热量，使得出风口6附近水汽不易凝结，确保开关柜主体91外侧干燥。

除此之外，外壳体1包括主壳体11和封闭板12，主壳体11内部设置有将冷凝机构和超声波雾化机构上下分隔的隔板13，主壳体11和封闭板12边口处设置有固定机构，外壳体1外侧设置有与开关柜主体91连接的安装结构，固定机构包括设置主壳体11与封闭板12边口处且互相卡接的固定框14，固定框14之间设置有相互插接的固定槽15和固定条16，安装结构包括设置在主壳体11外侧的安装槽17，安装槽17内插接有安装件18，安装件18与安装槽17之间设置有相互啮合的安装齿纹19。固定槽15和固定条16卡接实现主壳体11和封闭板12的定位固定，安装件18实现锁紧连接。

同时，配电机构92包括设置在开关柜主体91内且具有多个输出端口的母线94，母线94连接有断路器95，断路器95的静触头与电流互感器96连接，电流互感器96与外接电缆97连接且配备有电容分压器98，电容分压器98连接有接地的避雷器99，开关柜主体91内部分隔有断路器隔室、母线隔室、电缆室和继电器仪表室，断路器95设置在断路器隔室内，母线94安装在母线隔室内，外接电缆97固定在电缆室内，母线隔室位于电缆隔室上方，继电器仪表室设置在开关柜主体91靠近顶部的内侧，断路器隔室设置在母线隔室和继电器仪表室之间，免排水除湿装置93安装在开关柜主体91侧壁且与继电器仪表室和电缆室内部相对。外接电缆97用于外部通电，电流由电容分压器98和电流互感器96进行分压分流后输入母线94，断路器95实现开关柜主体91内部电路通断，配备避雷器99确保开关柜主体91使用安全性，内部设置有多个隔室件各个元件分隔，其中免排水除湿装置93与继电器仪表室和电缆室相对，确保电路控制以及电流输入处的内部干燥，对重点区域进行除湿。

本开关柜免排水主动智能除湿方法，包括如下步骤：

S1：免排水除湿装置93通过操作显示面板预设湿度阈值，湿度传感器感应开关柜主体91内部湿度，若湿度传感器检测到湿度达到预设的阈值，免排水除湿装置93的冷凝机构和超声波雾化机构启动；

S2：散热风机7启动将开关柜主体91内部空气吸入免排水除湿装置93的外壳体1内，半导体制冷片4的冷端将水分凝结为水珠，热端产生的热量通过散热风机7引导至外部；

S3：凝结的水珠流入导水槽8并输入蓄水槽2内，超声波雾化器3将水分雾化并通过排湿口排出至开关柜主体91外部。相对湿度是指空气中水汽压与相同温度下饱和水汽压的百分比。绝对湿度表示每立方米空气中所含的水蒸气的量。免排水除湿装置93启动后实现相对湿度与绝对湿度的同步下降，几乎不提高温度，不产生温差带来的负面影响，从根本上杜绝或减少事故的发生，不会因为温度升高加速开关柜主体91及内部元件老化。

可见地，步骤S1中的免排水除湿装置93的湿度传感器独立检测继电器仪表室和电缆室内的湿度，免排水除湿装置93的控制面板独立控制冷凝机构和超声波雾化机构。免排水除湿装置93启动后，超声波雾化机构持续工作，直到将生成的冷凝水全部雾化排出。

很明显，步骤S2中的半导体制冷片4与散热风机7同步启动，湿度传感器感应开关柜主体91内湿度低于预设值后，半导体制冷片4停止运行而散热风机7持续工作。半导体制冷片4停止运行后，免排水除湿装置93内的饱和湿度仍处于较低水平，水分持续冷凝，散热风机7和超声波雾化器3持续工作，直到水汽低于高于饱和湿度。

实施例二

如图5所示，本实施例的结构、原理及实施步骤和实施例一类似，不同的地方在于，本实施例中免排水除湿装置93中的半导体制冷片4的冷端的冷凝片与散热风机7和出风口6相对，热端的散热片与进风口5相对，散热风机7反转，由出风口6吸入空气，吸入空气中的水汽凝结后通过超声波雾化器3排出，除水后的干燥空气将半导体制冷片4的散热片散发的热量通过进风口5输入开关柜主体91内，从而提高开关柜主体91内部相对温度，避免水汽重新凝结，开关柜主体91两侧的免排水除湿装置93实现空气循环流动，通过半导体制冷片4和散热风机7对内部温度进行动态调节。

综上所述，本实施例的原理在于：主控面板9和湿度传感器共同控制开关柜主体91侧面安装的免排水除湿装置93，实现主动与被动除湿相结合，半导体制冷片4配合散热风机7将开关柜主体91内部水汽抽出并冷凝，由超声波雾化器3将生成的冷凝水以雾状方式排出，从而降低了开关柜主体91内部绝对湿度和相对湿度。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了外壳体1、主壳体11、封闭板12、隔板13、固定框14、固定槽15、固定条16、安装槽17、安装件18、安装齿纹19、蓄水槽2、排雾口21、限位槽22、超声波雾化器3、半导体制冷片4、散热片41、冷凝片42、进风口5、出风口6、散热风机7、导水槽8、导水管81、主控面板9、开关柜主体91、配电机构92、免排水除湿装置93、母线94、断路器95、电流互感器96、外接电缆97、电容分压器98、避雷器99等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种开关柜免排水主动智能除湿系统，包括开关柜主体(91)，所述的开关柜主体(91)内部设置有配电机构(92)，所述的开关柜主体(91)侧面设置有与内部配电机构(92)相对的免排水除湿装置(93)，其特征在于，所述的免排水除湿装置(93)具有设置在开关柜主体(91)内的湿度传感器，所述的湿度传感器与免排水除湿装置(93)的主控面板(9)连接，所述的免排水除湿装置(93)内设置有冷凝机构以及与冷凝机构连接的超声波雾化机构。

2.根据权利要求1所述的开关柜免排水主动智能除湿系统，其特征在于，所述的开关柜主体(91)上设置有与超声波雾化机构相对的排湿口。

3.根据权利要求1所述的开关柜免排水主动智能除湿系统，其特征在于，所述的免排水除湿装置(93)包括嵌入开关柜主体(91)的外壳体(1)，所述的冷凝机构位于超声波雾化机构上方且所述的冷凝机构和超声波雾化机构之间设置有导流机构。

4.根据权利要求3所述的开关柜免排水主动智能除湿系统，其特征在于，所述的冷凝机构包括设置在外壳体(1)内的半导体制冷片(4)，所述的半导体制冷片(4)的冷端与外壳体(1)的进风口(5)相对，所述的半导体制冷片(4)的热端与外壳体(1)的出风口(6)相对，所述的外壳体(1)的出风口(6)处安装有散热风机(7)，所述的导流机构包括固定在半导体制冷片(4)下端且与其冷端相对的导水槽(8)，所述的导水槽(8)下方设置有导水管(81)，所述的超声波雾化机构包括设置在外壳体(1)底部的蓄水槽(2)，所述的蓄水槽(2)相对外壳体(1)朝外的一侧安装有超声波雾化器(3)，所述的蓄水槽(2)侧面开有用于安装超声波雾化器(3)的排雾口(21)，所述的外壳体(1)内侧设置有与蓄水槽(2)上下端卡接的限位槽(22)。

5.根据权利要求4所述的开关柜免排水主动智能除湿系统，其特征在于，所述的进风口(5)设置在外壳体(1)与半导体制冷片(4)的冷端相对面上，所述的进风口(5)为条形槽且呈矩阵式排列，所述的出风口(6)设置在外壳体(1)上且与散热风机(7)相对，所述的出风口(6)为弧形槽且相对散热风机(7)中心轴线对称设置，所述的主控面板(9)安装在外壳体(1)内，所述的主控面板(9)连接有操作显示面板，所述的操作显示面板设置在外壳体(1)相对开关柜主体(91)朝外的一侧，所述的出风口(6)和超声波雾化器(3)位于外壳体(1)同一侧，所述的出风口(6)设置在超声波雾化器(3)上方。

6.根据权利要求3所述的开关柜免排水主动智能除湿系统，其特征在于，所述的外壳体(1)包括主壳体(11)和封闭板(12)，所述的主壳体(11)内部设置有将冷凝机构和超声波雾化机构上下分隔的隔板(13)，所述的主壳体(11)和封闭板(12)边口处设置有固定机构，所述的外壳体(1)外侧设置有与开关柜主体(91)连接的安装结构，所述的固定机构包括设置主壳体(11)与封闭板(12)边口处且互相卡接的固定框(14)，所述的固定框(14)之间设置有相互插接的固定槽(15)和固定条(16)，所述的安装结构包括设置在主壳体(11)外侧的安装槽(17)，所述的安装槽(17)内插接有安装件(18)，所述的安装件(18)与安装槽(17)之间设置有相互啮合的安装齿纹(19)。

7.根据权利要求1所述的开关柜免排水主动智能除湿系统，其特征在于，所述的配电机构(92)包括设置在开关柜主体(91)内且具有多个输出端口的母线(94)，所述的母线(94)连接有断路器(95)，所述的断路器(95)的静触头与电流互感器(96)连接，所述的电流互感器(96)与外接电缆(97)连接且配备有电容分压器(98)，所述的电容分压器(98)连接有接地的避雷器(99)，所述的开关柜主体(91)内部分隔有断路器隔室、母线隔室、电缆室和继电器仪表室，所述的断路器(95)设置在断路器隔室内，所述的母线(94)安装在母线隔室内，所述的外接电缆(97)固定在电缆室内，所述的母线隔室位于电缆隔室上方，所述的继电器仪表室设置在开关柜主体(91)靠近顶部的内侧，所述的断路器隔室设置在母线隔室和继电器仪表室之间，所述的免排水除湿装置(93)安装在开关柜主体(91)侧壁且与继电器仪表室和电缆室内部相对。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的开关柜免排水主动智能除湿系统的开关柜免排水主动智能除湿方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：免排水除湿装置(93)通过操作显示面板预设湿度阈值，湿度传感器感应开关柜主体(91)内部湿度，若湿度传感器检测到湿度达到预设的阈值，免排水除湿装置(93)的冷凝机构和超声波雾化机构启动；

S2：散热风机(7)启动将开关柜主体(91)内部空气吸入免排水除湿装置(93)的外壳体(1)内，半导体制冷片(4)的冷端将水分凝结为水珠，热端产生的热量通过散热风机(7)引导至外部；

S3：凝结的水珠流入导水槽(8)并输入蓄水槽(2)内，超声波雾化器(3)将水分雾化并通过排湿口排出至开关柜主体(91)外部。

9.根据权利要求8所述的开关柜免排水主动智能除湿方法，其特征在于，步骤S1中的免排水除湿装置(93)的湿度传感器独立检测继电器仪表室和电缆室内的湿度，免排水除湿装置(93)的控制面板独立控制冷凝机构和超声波雾化机构。

10.根据权利要求8所述的开关柜免排水主动智能除湿方法，其特征在于，步骤S2中的半导体制冷片(4)与散热风机(7)同步启动，湿度传感器感应开关柜主体(91)内湿度低于预设值后，半导体制冷片(4)停止运行而散热风机(7)持续工作。

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