基于加热器优化选型的开关柜智能除湿装置的制作方法

1.本发明涉及高压开关柜技术领域，尤其涉及一种基于加热器优化选型的开关柜智能除湿装置。


背景技术：

2.随着人们对电能质量的要求越高，电力设备的安全运行越来越受到重视。40.5kv开关柜作为配电网络最常用的设备之一，它主要起着隔离设备，电能分配的作用。开关柜内部凝露是造成开关柜故障的重要原因，由于凝露现象导致开关柜绝缘损坏的故障，在全国各个地区均不同程度的存在，造成的后果也很严重，往往一面柜子出故障，波及邻柜，造成母线失压，设备大量损坏，停电时间很长，带来巨大的经济损失。为有效防止开关柜内部绝缘件上出现凝露，进而引起爬电造成绝缘事故，采用加热器除湿是目前主流的除湿方法。
3.然而，目前开关柜内加热器的安装(布置方式、功率和位置)仍具有盲目性，缺乏必要的理论依据。在选择加热器的安装位置时，不合理的布置方式会导致绝缘件表面加热不均匀，除湿效果不佳，且可能造成局部凝露更为严重，而加热过度可能会加剧绝缘件的老化。此外，目前常用的智能控制装置仅考虑以温度或湿度的单一变量作为判据，无法准确表征开关柜内部环境的潮湿程度。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明提出一种基于加热器优化选型的开关柜智能除湿装置。实现开关柜内部加热器优化选型，提高了加热器除湿的效率，同时创新性地提出以露点温度为判据的智能除湿装置，更全面的表征开关柜内部潮湿程度，提高了智能装置控制加热器启停的精确性。
5.采用的装置包括硅橡胶加热器、温湿度传感器和智能控制装置。硅橡胶加热器采用支架安装，温湿度传感器布置于开关柜内部壁面处并将温湿度数据定时传至智能控制装置，智能控制装置以露点温度作为判据，综合考虑温湿度对开关柜内部潮湿程度的影响，从而控制硅橡胶加热器的通断来调节开关柜内部环境。所述优化选型基于前期试验选出部分有代表性的加热器组合进行进一步试验，采用综合评价函数评价加热器组合的优劣，选出最优加热器组合方案；智能除湿装置对传感器温湿度数据进行处理，发送指令控制加热器的启停。本发明通过加热器优化选型提高开关柜除湿效率；同时采用基于温湿度数据的露点温度判据，以达到提高柜内加热器启停精确性的目的。
6.本发明具体采用以下技术方案：
7.一种基于加热器优化选型的开关柜智能除湿装置，其特征在于，包括在高压开关柜内设置的多个硅橡胶加热器、多个温湿度传感器和智能控制装置；所述温湿度传感器布置于开关柜壁面处，并将温湿度数据定时传至智能控制装置，所述智能控制装置以露点温度作为判据，综合考虑温湿度对开关柜内部潮湿程度的影响，从而控制硅橡胶加热器的通断以调节开关柜内部环境。
8.其中，本发明所采用的硅橡胶加热器是一种通过电阻导电发热的装置，采用硅橡胶材质，一般功率有50w、75w、100w。通过不同硅橡胶加热器的组合，可以达到控制开关柜内部温湿度的目的。
9.进一步地，多个所述硅橡胶加热器分别采用支架安装形式布置于开关柜内部壁面处。
10.进一步地，所述硅橡胶加热器通过对不同功率和数量构成的加热器组合进行试验后优化选型，优化选型采用综合评价函数其中x1平均温升值，即温度变化值(℃)；x2为温升均匀性，其表达式为x3为除湿能力，即相对湿度变化值(％rh)的倒数；ωi为权重系数；以尽可能小的开关柜平均温升值得到较优的除湿性能，故综合评价函数f的值越小，加热器方案的性能越佳。权重系数依据不同需求可取为ωi＝{0.33,0.33,0.33}、ωi＝{0.25,0.25,0.50}。
11.进一步地，根据实际环境需求设置不同的加热器动作阈值，温湿度传感器的采样频率。
12.进一步地，通过前期试验确定开关柜电缆室底部湿度较大，考虑开关柜内部电场影响，设置所述温湿度传感器于电缆室后部角落处，以表征开关柜内部温湿度；当该位置温湿度数据低于设定值时，智能控制装置在开关柜内部绝缘件凝露前启动加热器，以避免绝缘件表面形成凝露。
13.本发明方案智能除湿装置引入露点温度概念，以露点温度作为智能控制装置的判据。并可根据实际环境需求设置不同的加热器动作阈值，以及温湿度传感器的采样频率。
14.与现有技术相比，本发明及其优选方案能实现开关柜智能防凝露功能，通过加热器优化选型提高开关柜除湿效率；同时采用基于温湿度数据的露点温度判据，从而提高了开关柜内部加热器启停的精确性。装置结构简单，使用方便，能够精确表征开关柜内部环境温湿度，具有很强的实用性和广阔的应用前景。
附图说明
15.下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
16.图1为本发明的装置布置位置示意图；
17.图2为本发明的装置选型逻辑示意图；。
具体实施方式
18.在下文中，将参考附图对本技术的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本技术，并能够实施本技术。在不违背本技术原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
19.为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：
20.请参阅表1、图1、图2，本实施例提供的一种基于加热器优化选型的开关柜智能除
湿装置设计中，包括：硅橡胶加热器、温湿度传感器和智能控制装置。硅橡胶加热器采用支架安装，温湿度传感器布置于开关柜壁面处并将温湿度数据传至智能控制装置，智能控制装置以露点温度作为判据，综合考虑温湿度对开关柜内部潮湿程度的影响。
21.在图1当中，长条形的灰色矩形表示硅橡胶加热器，短条形的表示温湿度传感器，左图为正视图，右图为俯视图，其中正视图为从电缆室柜门方向观察。
22.在本实施例提供的一个实例中，加热器优化选型基于前期试验及实际需求，选取不同功率(50w、75w、100w)、不同个数(2个、3个、4个)的加热器组合进行优化选型试验，试验时间5小时。试验记录各种加热器组合方案的平均温升值、温升均匀性、除湿能力，并依据综合评价函数量化加热器组合的除湿性能，选出最优加热器组合(4个100w)，该方案的除湿性能在所选部分加热器组合中最佳。与此同时，智能除湿装置采用露点温度与环境温度的差值作为判据，露点温度能同时表征温湿度，能够更准确描述开关柜内部环境情况。此外，智能除湿装置的采集频率可调、动作阈值可变，有利于适应不同气候的环境，使装置的通用性大大提高。
23.本发明的工作原理是：根据开关柜电压等级选取相应的加热器优化选型方案，并布置温湿度传感器于远离加热器的角落处，温湿度传感器有线传输数据且采集数据频率可依据不同环境需求进行相应调整。智能除湿装置的控制装置定时接收传感器的温湿度数据，根据露点温度计算公式求取露点温度，并计算和环境温度的差值作为智能除湿装置动作判据。智能除湿装置的动作阈值可根据不同环境潮湿程度设置。智能除湿装置通过判断温度差值与装置动作阈值的关系，对应启动加热器、保持当前设置、关闭加热器三种操作指令。
24.本发明还提供了一种基于加热器优化选型的开关柜智能除湿监测方法，具体为：
25.通过前期试验确定开关柜电缆室底部湿度较大，考虑开关柜内部电场影响，设置温湿度传感器位置于电缆室后部角落处，以表征开关柜内部温湿度。当由该位置温湿度数据所算出的露点温度与环境温度差值低于设定阈值时，智能控制装置能在开关柜内部绝缘件凝露前启动加热器，避免绝缘件表面形成凝露。
26.表1
[0027][0028]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进接润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
[0029]
本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的基于加热器优化选型的开关柜智能除湿装置，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。