干燥机:半导体制冷除湿技术在端子箱中的应用研究

  • 2021-05-17 13:11:21
  • 来源:互联网

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变电站端子箱是室外电气设备与室内测控、保护、通信等二次设备连接的中间环节,一般就地安装在电气设备旁边。在空气潮湿时,尤其是在梅雨季节,室外端子箱内就会潮湿凝露,易导致二次直流回路对地端绝缘电阻下降,严重者绝缘电阻会下降至零,将会形成直流正电源或负电源接地。倘若造成直流两点接地,将会引起直流保险丝熔断,保护拒动或误动,甚至主设备损坏等故障,严重威胁到电网的健康运行。

广西地处西南地区,为亚热带季风气候,是全国降水量*丰富地区之一,而广西电网公司分管的变电站户外设备配电装置基本均采用户外布置,全年五个多月端子箱湿度大、潮气多、封密不严,给端子及二次设备的安全可靠性构成了危险。

因端子接点不良,二次回路绝缘下降的故障出现过多起,有时因连阴雨端子箱及机构箱上面会形成水滴,无法有效保障二次设备的安全、可靠运行。目前绝大多数变电站端子箱采用加热器对箱内进行加热驱潮,以解决箱内凝露的问题,但是这种方法并不能从根本上解决凝露潮湿问题。此外,自动加热装置容易失效或手动控制时间不合理时,会导致温度过高且长时间对端子排进行烘烤,容易引起端子箱器件绝缘水平降低。

因此,亟需采取一种可行的除湿方法以解决目前端子箱易出现凝露受潮的问题。

本文将介绍半导体制冷除湿技术工作原理,并测试了半导体除湿器在端子箱内的除湿效果,验证了半导体除湿器的实用性,为解决端子箱内凝露受潮问题提供技术。

2半导体制冷原理半导体制冷是以帕尔贴效应为理论基础,与机械式制冷相比,是一种新型的冷却除湿制冷。并且具有体积小、无污染、无噪声、热电转换的效率高等优点,可利于温度控制及数据采集,可靠程度相对较高。

2.1帕尔贴效应如所示,帕尔贴效应的原理是当电流经过由两种不相同导体连接而成的回路电路时,导体的节点就会出现放热或者吸热现象,放热或者吸热量与电流大小有关系,并受电流的影响。简单的说就是电流在经过两种不同金属时,金属一侧会吸热,另一侧会放热的现象。半导体制冷元器件的制作就是利用电荷的能级跃迁作用,通过加工半导体工艺,扩大导体间载流子的能级差,从而增加节点处吸热和放热的现象。

2.2半导体制冷片原理如所示,在由P、N形成的电流回路中,P型半导体在电场作用下,需要吸收外部热量来实现a处空穴的能级跃迁,进而形成P型半导体的定向流动。而b处空穴则正好相反;同理N型半导体c、d处情况相反。由于一对半导体热电偶对吸热量荷限,因此需要很多对热电偶的串并联来形成半导体的制冷电堆,从而使半导体获得大量的制冷量,这就是半导体除湿器的工作原理。

现场应用的半导体除湿器采用基于半导体制冷技术原理形成温度较低的制冷端。箱内潮湿空气在制冷端不断地冷凝成水珠,在自身重力的作用下依靠重力掉落到积水槽内,并通过排水管*终排出箱外,从而降低端子箱内的####湿度,解决了端子箱湿度过高的问题。

3现场应用效果分析3.1现场试验过程为了测试半导体除湿器的除湿效果,笔者选取功率为60W的半导体除湿器在广西电网南宁供电局某一个220kV变电站的端子箱进行应用安装,现场应用如所示。

在连续降雨,且室外环境湿度较大的情况下,分别在端子箱外环境,未运行任何除湿器,仅运行半导体除湿器且安装上部或下部位置,仅运行加热器及同时运行半导体除湿器和加热器的端子箱内放置有记录功能温湿度记录仪。在相同时间段内进行测试,每隔10min记录组数据,连续监测1440min(24h),半导体除湿器现场应用通过收集试验数据进行比较分析。测试数据见,表1~2. a震时不同条件下箱内温湿度变化曲线表1不同条件湿度测试结果序号名称*大相对湿度(%)*小相对湿度(%)1现场环境湿度99.583.995.52未安装半导体除湿器和加热器端子箱时10087.895.23仅运行加热器时10086.196.74仅运行半导体除湿器且安装在下部位置时65.649.458.55仅运行半导体除湿器且安装在上部位置时81.359.475.16同时运行半导体除湿器和加热器时56.944.452.5表2不同条件下温度测试结果驱潮除湿作用;半导体除湿器与传统加热驱潮装置相比,具有更好的除湿器效果;半导体除湿器安装在端子箱下部位置时,其除湿效果优于安装在上部位置的除湿器。

从测试结果来看,半导体制冷除湿器能够在端子箱内将湿气凝结成水珠并排出箱外,达到去潮除湿的目的。

4结语现场应用的半导体除湿器充分利用半导体帕尔帖效应和温差大时易凝露的特点,能够形成温度较低的制冷端。箱内潮湿空气在制冷端不断地冷凝成水珠,冷凝水在自身重力的作用下依靠重力掉落到积水槽内,并通过排水管*终排出箱外。

应用结果表明,同时运行半导体除湿器和加热器时除湿效果*好。半导体除湿器与传统加热驱潮装置相比,具有更好的除湿器效果;从根本上解决了除湿后潮湿空气重新凝露的问题,具有较高的推广应用价值。

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