CN217692125U - 一种电力开关柜智能除湿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于除湿设备技术领域，公开了一种电力开关柜智能除湿装置，装置壳体里侧设置有半导体冷凝装置，半导体冷凝装置两端分别固定有冷端散热片和热端散热片，热端散热片外端安装有散热导流风扇；半导体冷凝装置设置有冷端导流条、PN节半导体和热端导流条。本实用新型采用半导体制冷除湿方式，在风扇的作用下将密闭空间的潮湿空气吸入除湿风道，空气中的水汽经过半导体制冷系统后冷凝成水，再通过导水管排出柜体，可以达到很好的除湿效果；通过减低空气中含水量，使空间的湿度降低且不会造成温差带来的负面影响，从根本上杜绝或减少了事故的发生，也不会因高温而加速柜内器件及柜体的老化。

Description

一种电力开关柜智能除湿装置

技术领域

本实用新型属于除湿设备技术领域，尤其涉及一种电力开关柜智能除湿装置。

背景技术

目前，电力设备在每个企事业单位中都是极为重要的，而影响其正常工作的一个重要的因素就是环境温湿度，随着潮湿空气的来袭，电力部门应当重视潮湿对电力的危害，电力设施在空气湿度大的环境中，容易导致电力设施漏电、膨胀、结露、生锈和氧化加速、电路短路、发热、甚至导致烧毁，大大缩短电力设施的寿命，严重影响电力设施的正常运行。降低配电柜内的湿度，解决凝露，保证配电柜内一个相对恒湿的状态已成为电力系统消缺的一项重要工作内容。目前有很多方法对配电柜进行除湿，常用的方法如下：

1、加热除湿法：

目前行业通用的方法是使用温湿度控制器来破坏凝露的形成，当湿度大于湿度阈值有可能凝露时，加热器给柜壁加热破坏凝露形成的条件。

2、通风法：

加开通风孔形成柜内空气流通通道，使潮气不在箱柜内部停留，通风孔宜开在箱柜的上下及两层，但要避免伤及柜内的一二次电缆。在开孔处外部加装防雨罩，内部加装不锈钢沙网，孔径不易超过2.5厘米。在电力柜中还常用的是通过温湿度控制器来控制风扇，使空气大量流通，通过蒸发的原理来使以及凝露的电力设备快速蒸发。

3、密封法：

对于入地式箱柜，其与电缆沟连接的孔洞应进行严密封堵。选用发泡胶对电缆缝隙进行封堵后，再对较大孔洞进行封堵。孔洞底部用绝缘板材(环氧树脂板)衬垫，四周用铝合金角条围成方形，内部用油性封堵泥布满铺平，封洞堵泥表面平整，棱角分明，便于运行人员日常维护和清扫。

这些方法虽在一定程度上除湿，但除湿效果均不理想，有些方法甚至会增加凝露的产生。既要成本低，又要不仅防止凝露，而是彻底的降低空气的相对湿度，而且不会引起柜内器件及柜体的老化。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)使用温湿度控制器加热来破坏凝露形成的条件，但是在电力柜在长期加热的过程中会成温差带来的负面影响，也会因高温而加速柜内器件及柜体的老化。

(2)采用温湿度控制器通过风机的方法除湿，是把潮湿的空气吹出柜体外部，但由于柜内非密封柜内外的湿度基本一致，达不到驱潮目的；或是利用风扇吹风使空气快速流动，来增加蒸发量，对于相对湿度大的环境风机基本左右有限。

(3)密封法不能做到外来湿气的完全封堵，且当潮湿空气进入户外箱柜后，又不易排出，所以也只采用封堵，除湿效果也不是很理想，且成本与施工难度大，维护性不高，不易实施。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种电力开关柜智能除湿装置。

本实用新型是这样实现的，一种电力开关柜智能除湿装置设置有：

装置壳体；

所述装置壳体里侧设置有半导体冷凝装置，所述半导体冷凝装置两端分别固定有冷端散热片和热端散热片，冷端散热片与热端散热片之间使用高强度尼龙螺丝固定，防止PN接半导体冷凝片冷面与热面相互传导，保证冷端不受自身发热影响。所述热端散热片外端安装有散热导流风扇；

所述半导体冷凝装置设置有冷端导流条、PN节半导体和热端导流条，所述冷端导流条和热端导流条分别安装在PN节半导体两端，所述PN节半导体通过连接线路连接有12V供电电源。

所述冷端导流条和热端导流条外端分别固定在PN节半导体冷凝片冷端基板和热端基板，当所述PN节半导体有电流流过时，PN节半导体冷端通过连接的冷端散热片制冷，当高温潮湿空气遇到冷端散热片后凝结成水，顺着冷端导流槽导入集水槽中。

所述装置壳体两端分别开设有潮湿空气进气孔和干燥空气出气孔，所述潮湿空气进气孔与冷端散热片外端的位置对应，所述干燥空气出气孔与散热导流风扇的位置对应。当PN接半导体冷凝片工作时，内部风扇打开从潮湿空气进气孔吸入潮湿空气，经过冷端散热片冷凝成水后，在通过热端散热片把热端散热片的热量带走。变成干燥空气经壳体干燥空气孔排出。

所述装置壳体里侧底部设置有集水槽，所述集水槽位于冷端散热片下端，高温潮湿空气遇冷端散热片后在冷端散热片上凝结成水，在经所述冷端导流槽流入集水槽中；

所述装置壳体内有集水槽下端连通有收集水箱，或集水槽下端与装置壳体下侧的排水管连通，所述排水管外端位于电力开关柜外侧。

所述装置壳体固定在电力开关柜里侧，所述电力开关柜里侧还固定有加热器和通风风扇，除湿装置本体、加热器和通风风扇分别通过连接线路连接有供电开关。

所述PN节半导体冷凝片冷端散热片热端散热片比半导体冷凝片大，冷端散热片与热端散热片中间除了PN节半导体冷凝片外还包裹有隔热棉，防止冷、热两端相互散热。

结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本实用新型所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

授权关键技术：设备内部产生凝露引起爬电、闪络事故，一般发生在以下几种情况：一是地区湿度高，天气温度变化大，开关柜底部湿润，有的电缆沟甚至有积水；二是有的开关柜在地下室，湿度高，柜体内温度特别是接近地面的温度低于环境温度；三是有的设备处于暂时停运状态，电气柜内环境温度比四周环境温度低，在其表面极易形成结露，在这种情况下，一旦送电投运，事故就随之发生。为保证电网系统的安全运行，电气设备长时间、安全有效的使用，电力系统对柜内防潮、防凝露提出了更高要求。

使用电气柜除湿器可以使开关等设备不因受潮短路，毁损，造成经济损失：能让配电房内的金属设施不因受潮氧化而生锈；能保持墙壁与地面的干燥，不滋生霉菌、霉味。能直接把空气中的水蒸气变成水排走，从而实现精确有效实现对配电房防潮要求，除湿机均采用电脑全自动控制系统，无需人员职守，湿度可以自由调节，防潮效果直观、显著。

本实用新型的除湿装置内部PN节半导体冷凝片，通12V电压后半导体冷凝片一端发热，另一端制冷。对于除湿器装置来说，制冷是所必需的条件，制热是副作用。在所示的PN节半导体冷凝片上热端与冷端分别固定热端散热片与冷端散热片，为防止热端散热片热量散发到冷端散热片上，使用高强度尼龙螺丝来固定冷端散热片与热端散热片，并在两个散热片之间加入隔热棉。

本实用新型的电力柜智能除湿装置内部除湿风扇具有转速检测功能。高温潮湿的空气遇到冷才能凝结成水，所述电力柜除湿装置内部有半导体冷凝片，为使冷凝片上的散热片充分与潮湿空气接触，在热端散热片上开有空气导流孔，此孔有两个目的：①潮湿空气经内部风扇吸入后，充分的经过冷端冷凝片；②高温潮湿空气经过冷端散热片后，变成冷干燥气流，再经过热端散热片带走PN 节半导体冷凝片多余的热量，可以使PN节冷凝片制冷效率更高。

本实用新型的电力柜智能除湿装置具有故障检测功能。PN节半导体冷凝片需要功率非常大，大约在60W左右。若PN节半导体冷凝片若损坏、短路等故障时极易烧毁除湿器，从而引起火灾等重大事故。所述的电力柜除湿装置现有故障检测功能，通过不间断的监测PN节半导体冷凝片冷端表面的温度，监测的温度与环境温度做对比，半导体冷面温度必须小于环境温度15℃以上才证明电力柜智能除湿装置内部半导体冷凝片工作正常，否则为故障，应立即停止除湿并显示故障代码和上传故障信息。

本实用新型的电力柜智能除湿装置外部可接风机降温、可接加热器升温。此功能兼容了智能温控器的全部功能，免去了电力柜接入温湿度控制器的必要。

本实用新型的电力柜智能除湿装置排水管具有防冻保护功能。由于电力柜智能除湿器的排水管是引向外部的，当外部环境温度低于零度以下时，就有可能冻住排水管，造成排水的堵塞。除湿凝结的水排不出去又流到配电柜内，因此起不到真正除湿的目的。现实施方案是在排水管外面再套一隔热棉管，能有效的防止排水管因冷结冰的现象。

本实用新型的电力柜智能除湿装置具有通讯组网功能。目前配电站要求是无人值守所以电力柜除湿装置的通讯组网功能日趋必要。所述电力柜智能除湿装置组网可查看当前温度、湿度、当前装置运行状态，加热器是否启动、风机是否启动、是否有温湿度采集故障、是否有内部风机故障、是否有半导体冷凝片故障；可远程控制除湿器、启动加热器、启动风机。可修改除湿阈值、加热阈值、风扇启动阈值等功能。

本实用新型通过设置有半导体冷凝装置，采用半导体制冷除湿方式，在风扇的作用下将密闭空间的潮湿空气吸入除湿风道，空气中的水汽经过半导体制冷系统后冷凝成水，再通过导水管排出柜体，可以达到很好的除湿效果，可是柜内相对湿度从93％RH降低到50％RH以下。本实用新型通过减低空气中含水量，使空间的湿度降低且不会造成温差带来的负面影响，从根本上杜绝或减少了事故的发生，也不会因高温而加速柜内器件及柜体的老化。本实用新型由被动防止凝露产生改为主动引导凝露排出方式，有效的杜绝柜内设备老化、绝缘强度降低、二次端子击穿、材料霉变及钢结构件锈蚀等安全隐患，保证电网安全运行。

一、除湿：改善电气柜内潮湿，使电气柜内湿度保持在适宜的相对湿度，保障电气设备正常运行。

二、保护电气设备元器件：开关柜除湿器将电气柜内湿度降低后，也是间接地保护了柜内元器件免受潮气的危害。

三、减少细菌滋生：湿度高的环境是各种细菌快速繁殖的温床，如果相对湿度在60％RH以下，细菌和有害的微生物会明显减少，从而减少电力设备发生霉变情况。

四、本实用新型技术成熟，对元器件性能要求不高，成本低。是确保电器柜安全必备装置。

本实用新型的电力柜智能除湿器装置通过局部制造凝露条件使柜内潮湿空气凝结成水并直接排出柜外，逐渐减少柜内的湿度，从根本上解决电气柜内部湿度，抑制凝露现象的产生。优点是除湿效果更加显著，有效降低了电气柜内的空气湿度。加热器通过提高柜内温度降低柜内相对湿度，并未降低柜内空气的含水量，一旦环境温度变化时，潮湿空气会迅速凝露。缺点是除湿效果不明显，存在安全隐患。所述的电力柜智能除湿器装置外壳采用阻燃材料设计，自身热量较低，不会对周围线缆产生影响。加热器自身发热量较高，会加速周围线缆的老化，如果与周围的线缆直接接触，会破坏线缆绝缘层，存在安全隐患。所述的电力柜智能除湿器装置采用阈值湿度自动控制，据湿度变化自动控制除湿，每次工作时间较短，节省能耗。以60W为例，每天工作2小时，其他时间待机，耗电量为50度/年。加热器为保持柜内相对温度，需提供持续恒定的温度，能耗高，以100W为例，年耗电量为800度/年。一个配电柜一年可节省电量750 度，每个变电站以20台配电柜计算，每年可为配电站节省电量15000度。所述电力柜智能除湿器装置温湿度监测与除湿一体化设计，无需控制连接线。温湿度控制器与加热器是分体设计，需控制连接线。电力柜智能除湿器装置无需连接线解决了施工现场布线难的问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的半导体冷凝装置的结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的电力开关柜智能除湿装置的结构示意图。

图3是本实用新型实施例提供的排水型除湿器某电力柜安装示意图。

图4是本实用新型实施例提供的智能除湿器安装拓扑图。

图中：1、冷端基板；2、冷端导流条；3、PN节半导体；4、热端导流条； 5、热端基板；6、12V供电电源；7、隔热棉；8、半导体冷凝装置；9、冷端散热片；10、潮湿空气进气孔；11、装置壳体；12、集水槽；13、收集水箱；14、热端散热片；15、干燥空气出气孔；16、散热导流风扇；17、除湿装置本体； 18、温湿度传感器；19、排水管；20、加热器；21、供电开关；22、通风风扇；23、电力开关柜。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的半导体冷凝装置的装置壳体 11里侧设置有半导体冷凝装置8，半导体冷凝装置外侧包裹有隔热棉，所述半导体冷凝装置8两端分别固定有冷端散热片9和热端散热片14，所述热端散热片9外端安装有散热导流风扇16；

所述半导体冷凝装置8设置有冷端导流条2、PN节半导体3和热端导流条 4，所述冷端导流条2和热端导流条4分别安装在PN节半导体3两端，所述热端导流条4通过连接线路连接有12V供电电源6。

本实用新型实施例中的冷端导流条2和热端导流条4外端分别固定有冷端基板1和热端基板5。装置壳体11两端分别开设有潮湿空气进气孔10和干燥空气出气孔15，所述潮湿空气进气孔10与冷端散热片9外端的位置对应，所述干燥空气出气孔15与散热导流风扇16的位置对应。

本实用新型实施例中的装置壳体11里侧底部设置有集水槽12，所述集水槽 12位于冷端散热片9下端。所述集水槽12下端连通有收集水箱13，或集水槽 12下端与装置壳体下侧的排水管连通，所述排水管外端位于电力开关柜外侧。

半导体冷凝装置8的工作原理是基于帕尔帖原理，即利用当两种不同的导体A和B组成的电路且通有直流电时，在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量，而另一个接头处则吸收热量，且帕尔帖效应所引起的这种现象是可逆的，改变电流方向时，放热和吸热的接头也随之改变，吸收和放出的热量与电流强度I[A]成正比，且与两种导体的性质及热端的温度有关，即：πab 称做导体A和B之间的相对帕尔帖系数，单位为[V]，πab为正值时，表示吸热，反之为放热，由于吸放热是可逆的，所以πab＝－πab。金属材料的帕尔帖效应比较微弱，而半导体材料则要强得多，因而得到实际应用的温差电制冷器件都是由半导体材料制成的。

其工作原理是由直流电源提供电子流所需的能量，通上电源后，电子负极 (-)出发，首先经过P型半导体，于此吸热量，到了N型半导体，又将热量放出，每经过一个NP模块，就有热量由一边被送到令外一边造成温差而形成冷热端。冷热端分别由两片陶瓷片所构成，冷端要接热源，也就是欲冷却之。

为了证明本实用新型的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用实施例。

如图3所示，数字式温湿度传感器安装在配电柜内，实时监测柜内的温度与湿度，在通过有线连接被动发送给智能排水型除湿装置。

智能排水型除湿器装置的MCU采集用于接收被测环境中的温度和湿度，当湿度大于设定的湿度阈值时，通过驱动单元驱动半导体冷凝片除湿系统进行除湿；当温度大于设定的阈值时，通过驱动单元驱动风机对柜内进行降温；当温度小于设定阈值时，通过驱动单元驱动加热器使柜内环境温度升高，同时通过 RS485单元向上位机后台软件发送当前温湿度以及工作状态。

本实用新型的工作原理为：当环境中的潮湿空气经过温湿度传感器18检测后，送到除湿装置本体17分析后，当环境湿度大于设定阈值后，开关柜除湿装置控制驱动单元驱动半导体冷凝装置8和散热风扇16。半导体冷凝装置8驱动后，潮湿空气经过潮湿空气进气孔10的方向流动，遇到冷端散热片9。冷端散热片使冷端温度变低，由于冷端散热片具有一定的面积，能增加潮湿的空气与冷面的接触面积，利用高温潮湿空气遇冷凝结成水的原理，使潮湿空气在冷端散热片上凝结成水，经收集槽12后导入收集水箱13储存。由此来降低空气中的湿度。除湿在此方案的基础上还增加了两个辅助除湿的方案，加热除湿和排风除湿。加热电力柜壁可使柜壁不易凝结且可使周边潮湿空气升温，温度高的潮湿空气预冷才更容易凝结成水，这样可使除湿效率提高10％以上。

根据空气湿度自动调整除湿强度的除湿装置，本实用新型利用辅助除湿装置恒定的空气除湿强度，对空气中的水分含量进行一定的评估，并根据空气中的湿度对主除湿装置进行强度变换，此外本装置能在一定的时间内对空气湿度进行定时检测，并通过每次检测结果智能调节空气除湿强度，更好的保证了空气除湿的效果，其自动化程度较高，工作周期分明，在空气湿度过高时发出警报，有利于使用人员及时采取相应措施。

本实用新型由于半导体冷凝装置制的冷面部位设倾斜通道，接触半导体冷凝装置的空气降温下沉，低温空气沿倾斜通道低端下降由低端流出，产生负压，使高温空气由倾斜通道高端补入，倾斜通道外的空气，在柜体内低温空气下降，高温空气上升，形成循环.散热除湿装置是篦子之间由导热材料沿篦子孔方向串联连接，将线导冷转为面导冷，导冷效率更高。

如图4所示，是某省某电力公司某某110kV变电站智能除湿器安装拓扑图，该站总共安装了12台智能除湿器，分别安装在电力柜1-12号上。通过RS485 总线连接到通讯管理机上，通讯管理机在经过网线与客户端电脑连接和直接上传到云端，用户可到控制室通过客户端电脑查看除湿器的运行状态或者远程通过手机APP观测除湿的运行情况，可根据除湿器当前采集的湿度进行远程控制除湿。安装智能除湿器节省了原电力柜上温控器，原电力柜上温控器无数据上传功能，观察电力柜内温度时需要进入配电室，安装了智能除湿器的配电柜可在控制室内或者手机APP随时观察各个配电柜内温湿数据，根据数据判断是否人工干预除湿、升温或者降温。该站是110kV变电站，位于我国南方属于热带气候，秋冬(或梅雨)时节气温昼夜变化较大，空气相对湿度可达90％RH以上， 110kV变电站户外箱柜电气柜在运行时极易产生凝露，从而引发设备二次回路接地等问题，经常会造成断路器误动或拒动，严重影响电网的安全运行。我司在了解了现场的情况后决定解决110kV变电站户外箱柜的凝露问题刻不容缓。于是按如图4所示方案对该站进行改造，方案改造完成后，完美的解决了因凝露而产生的断路器误动或拒动。即使在梅雨季节电器柜内相对湿度也≤65％RH，电气柜内每天可排除水多大400-600mL之多。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电力开关柜智能除湿装置，其特征在于，所述电力开关柜智能除湿装置设置有：

装置壳体；

所述装置壳体里侧设置有半导体冷凝装置，所述半导体冷凝装置两端分别固定有冷端散热片和热端散热片，冷端散热片与热端散热片之间使用高强度尼龙螺丝固定，防止PN接半导体冷凝片冷面与热面相互传导，保证冷端不受自身发热影响；所述热端散热片外端安装有散热导流风扇。

2.如权利要求1所述的电力开关柜智能除湿装置，其特征在于，所述半导体冷凝装置设置有冷端导流条、PN节半导体和热端导流条，所述冷端导流条和热端导流条分别安装在PN节半导体两端，所述PN节半导体通过连接线路连接有12V供电电源。

3.如权利要求2所述的电力开关柜智能除湿装置，其特征在于，所述冷端导流条和热端导流条外端分别固定在PN节半导体冷凝片冷端基板和热端基板，当所述PN节半导体有电流流过时，PN节半导体冷端通过连接的冷端散热片制冷，当高温潮湿空气遇到冷端散热片后凝结成水，顺着冷端导流槽导入集水槽中。

4.如权利要求1所述的电力开关柜智能除湿装置，其特征在于，所述装置壳体两端分别开设有潮湿空气进气孔和干燥空气出气孔，所述潮湿空气进气孔与冷端散热片外端的位置对应，所述干燥空气出气孔与散热导流风扇的位置对应；当PN接半导体冷凝片工作时，内部风扇打开从潮湿空气进气孔吸入潮湿空气，经过冷端散热片冷凝成水后，在通过热端散热片把热端散热片的热量带走，变成干燥空气经壳体干燥空气孔排出。

5.如权利要求1所述的电力开关柜智能除湿装置，其特征在于，所述装置壳体里侧底部设置有集水槽，所述集水槽位于冷端散热片下端，高温潮湿空气遇冷端散热片后在冷端散热片上凝结成水，在经冷端导流槽流入集水槽中；

所述装置壳体内有集水槽下端连通有收集水箱，或集水槽下端与装置壳体下侧的排水管连通，所述排水管外端位于电力开关柜外侧。

6.如权利要求1所述的电力开关柜智能除湿装置，其特征在于，所述装置壳体固定在电力开关柜里侧，所述电力开关柜里侧还固定有加热器和通风风扇，除湿装置本体、加热器和通风风扇分别通过连接线路连接有供电开关。

7.如权利要求2所述的电力开关柜智能除湿装置，其特征在于，所述PN节半导体冷凝片冷端散热片热端散热片比半导体冷凝片大，冷端散热片与热端散热片中间除了PN节半导体冷凝片外还包裹有隔热棉。

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