摘要：變電站的開(kāi)關(guān)柜由于其結(jié)構(gòu)緊湊，當(dāng)空氣濕度過(guò)大時(shí)，容易產(chǎn)生凝露，降低電氣的絕緣強(qiáng)度，造成事故。文章通過(guò)分析開(kāi)關(guān)柜潮濕的原因，闡述了開(kāi)關(guān)柜除濕的措施，并結(jié)合江蘇省電力分布地理位置、區(qū)域氣候等因素，提出了適用于江蘇省電力系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)柜除濕措施。

關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)柜；除濕技術(shù)；江蘇省；電力系統(tǒng)；電氣絕緣強(qiáng)度 

1 概述

在夏季，尤其在梅雨季節(jié)，由于長(zhǎng)時(shí)間的降雨，導(dǎo)致天氣潮濕、悶熱，開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部電氣元件一直不斷工作而產(chǎn)生熱量，內(nèi)部大量的水汽最終冷凝形成凝露。另外，出于安全防護(hù)的考慮，開(kāi)關(guān)柜密封性較好，其散熱性較差，也會(huì)導(dǎo)致凝露的產(chǎn)生，且凝露附著在絕緣表面使絕緣介質(zhì)加速劣化，引發(fā)斷路器跳閘或電氣設(shè)備損壞。通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)柜掛網(wǎng)幾年的運(yùn)行狀況研究，設(shè)備放電發(fā)熱問(wèn)題十分突出，很大一部分原因就是開(kāi)關(guān)柜除濕降溫效果不佳。凝露的產(chǎn)生大大降低了開(kāi)關(guān)柜電氣設(shè)備的絕緣性能，造成設(shè)備的損壞甚至人員的傷亡。文中通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)柜凝露產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，提出解決開(kāi)關(guān)柜潮濕的方法，為提高開(kāi)關(guān)柜安全穩(wěn)定性提供參考。

1.1 相對(duì)濕度度量

潮濕空氣通常有絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度兩個(gè)指標(biāo)。《高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求》（GB/T 11022-2011）中規(guī)定開(kāi)關(guān)柜正常使用條件之一是日平均相對(duì)濕度小大于95%RH。

1.2 凝露

凝露是指環(huán)境溫度低于空氣相對(duì)濕度的露點(diǎn)溫度時(shí)，空氣中的水蒸氣凝結(jié)成水珠。同一環(huán)境條件下，當(dāng)空氣相對(duì)濕度越高，露點(diǎn)溫度越接近環(huán)境空氣的溫度，凝露就容易形成。大氣條件下空氣相對(duì)濕度對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度見(jiàn)表1。

1.3 開(kāi)關(guān)柜絕緣性能下降的原因分析

濕度和溫度是決定凝露能否形成的兩個(gè)關(guān)鍵因素，因此它們對(duì)電氣設(shè)備絕緣性能的有著重要的影響。對(duì)于開(kāi)關(guān)柜中的電氣設(shè)備來(lái)說(shuō)，最佳濕度應(yīng)維持在30%～60%之間，因?yàn)闈穸热绻�超過(guò)了60%，就容易形成凝露，對(duì)電氣設(shè)備絕緣性能造成不利影響。因?yàn)楫?dāng)水汽進(jìn)入到高壓開(kāi)關(guān)柜中，就會(huì)被開(kāi)關(guān)柜中的強(qiáng)電磁場(chǎng)，特別是被電纜以及銅排連接處的尖端放電過(guò)程電解為氫離子和氧離子，而氧離子與空氣中的氧氣分子結(jié)合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，就會(huì)產(chǎn)生臭氧，臭氧、弱酸性腐蝕氣體對(duì)絕緣材料的長(zhǎng)時(shí)間侵蝕會(huì)導(dǎo)致高壓開(kāi)關(guān)柜中電氣設(shè)備絕緣性能下降。此外，水汽還會(huì)在絕緣材料的表面凝結(jié)成結(jié)晶水，造成線路短路，也降低了開(kāi)關(guān)柜的絕緣性能。

2 開(kāi)關(guān)柜除濕措施分析

針對(duì)上述凝露現(xiàn)象發(fā)生的原因，可以從控制開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的溫度和濕度兩個(gè)方面來(lái)避免凝露的產(chǎn)生。在溫度上，要控制開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的溫度比外面溫度高，所以可以在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部安裝加熱器來(lái)控制溫度；在濕度上，要保持開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部干燥，要及時(shí)采取輔助措施，防止凝露的產(chǎn)生。當(dāng)凝露產(chǎn)生時(shí)，需要添加除濕裝置，以保證開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的清潔與干燥。

2.1 開(kāi)關(guān)柜除濕方法的分析

2.1.1 防止電纜溝積水進(jìn)入開(kāi)關(guān)柜。電纜溝的積水進(jìn)入開(kāi)關(guān)柜是導(dǎo)致開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部濕度較大的原因之一，因此要在配電房墻體內(nèi)外對(duì)電纜溝進(jìn)行有效封堵。對(duì)于進(jìn)入到開(kāi)關(guān)柜之中的電纜溝也應(yīng)采取嚴(yán)格的防水防火封堵，盡可能地減少電纜溝的積水進(jìn)入開(kāi)關(guān)柜之中，這樣能直接減少配電房以及高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的相對(duì)空氣濕度，進(jìn)而減少包括臭氧在內(nèi)的各種腐蝕性氣體的產(chǎn)生，避免電纜溝中的潮氣倒灌進(jìn)入變電站的開(kāi)關(guān)柜。防火泥是常見(jiàn)的封堵材料，價(jià)格低廉，但是除濕效果不是很

明顯。

2.1.2 提高柜體外殼自身斷熱程度。凝露的產(chǎn)生是因?yàn)殚_(kāi)關(guān)柜內(nèi)外溫差大，水汽冷凝形成的，所以通過(guò)提高柜體外殼的隔熱性能，減少溫差，減緩凝露的產(chǎn)生。通過(guò)在電纜孔等隔熱性能差的地方增加絕熱材料來(lái)提高開(kāi)關(guān)柜外殼的斷熱程度。使用絕緣材料的目的就是降低殼體內(nèi)表面及內(nèi)部空氣受外界溫度的影響，這種方法有一定的效果，但不易操作，且成本較高，只能減緩凝露產(chǎn)生的速度，不能徹底解決凝露問(wèn)題。

2.1.3 在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)放置硅膠干燥劑。在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)放置硅膠干燥劑來(lái)吸附水汽也是一種常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)除濕的方法，硅膠干燥劑是一種高活性吸附材料，不僅具有較強(qiáng)的吸濕性能、熱穩(wěn)定性，而且價(jià)格便宜，便于采購(gòu)。硅膠干燥劑通過(guò)吸收開(kāi)關(guān)柜內(nèi)空氣中的水汽，從而降低設(shè)備的濕度，有效從源頭控制凝露的產(chǎn)生，在一定時(shí)間內(nèi)確保開(kāi)關(guān)柜處于一種干燥安全的狀態(tài)，保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)操作。這種方法的不足之處在于干燥劑需要經(jīng)常替換，給維修人員帶來(lái)不便。

2.1.4 將新建配電房的地面基礎(chǔ)抬高。傳統(tǒng)的配電房，由于地基比較低，地下的潮氣對(duì)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部凝露的產(chǎn)生有著很大的影響。對(duì)于新建配電房，將其地面基礎(chǔ)抬（墊）高約40cm以上，可有效地改善地下水所形成的潮氣對(duì)電纜溝造成的影響，降低開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的濕度。此外，當(dāng)配電房基礎(chǔ)抬高40cm后，由于配電房的地面和電纜溝因?yàn)槌睔獾臏p少而比較干燥，空氣濕度大大降低，減少臭氧的產(chǎn)生，提高了開(kāi)關(guān)柜的絕緣性能。這種方法適用于在設(shè)計(jì)配電房時(shí)，將地基抬高，可以有效地改善日后開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行環(huán)境。

2.2 開(kāi)關(guān)柜除濕設(shè)備的分析

2.2.1 傳統(tǒng)的柜內(nèi)加熱除濕裝置。高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)采用電加熱器進(jìn)行除濕，電加熱器對(duì)周圍局部的潮濕空氣只能起到潮濕空氣分解作用，水分依舊殘留在高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部，反而使高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的電氣設(shè)備更容易受潮，不利于設(shè)備的安全運(yùn)行，更不能從根本上有效降低開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部濕度。

2.2.2 新型半導(dǎo)體除濕機(jī)。賴義漢、王宇松、傅智河等針對(duì)電力柜內(nèi)部電力設(shè)備工作的安全性和穩(wěn)定性受環(huán)境影響的問(wèn)題，分析半導(dǎo)體制冷器的工作原理，并結(jié)合我國(guó)南部地區(qū)濕度較大這一實(shí)際情況，設(shè)計(jì)基于單片機(jī)和半導(dǎo)體制冷技術(shù)的智能除濕系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)箱內(nèi)溫濕度條件自動(dòng)啟停除濕器，將電力柜內(nèi)的濕空氣快速凝結(jié)成水排出箱外，達(dá)到自動(dòng)降溫除濕的目的，除濕效果顯著。

2.2.3 排風(fēng)型除濕裝置。魏吉超介紹35kV封閉式開(kāi)關(guān)柜現(xiàn)有加熱驅(qū)潮裝置現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)一種新型通風(fēng)裝置。該裝置能彌補(bǔ)化學(xué)除濕以及加熱烘干除濕的缺點(diǎn)，降低開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的濕度，改善開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部電氣設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境，具有除濕效果明顯、操作安全方便、維護(hù)量低等優(yōu)點(diǎn)，提高了開(kāi)關(guān)柜的絕緣性能，使開(kāi)關(guān)柜安全運(yùn)行的時(shí)間大大提高，對(duì)35kV封閉式開(kāi)關(guān)柜柜內(nèi)除濕具有指導(dǎo)意義。

2.2.4 開(kāi)關(guān)柜加氮?dú)庹龎喝�濕系統(tǒng)。研究表明，將開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的水蒸氣大量排出是解決開(kāi)關(guān)柜凝露問(wèn)題最根本最有效的方法，只有這樣，才能保證開(kāi)關(guān)柜長(zhǎng)期工作在干燥的環(huán)境中。陳黎軍、許潔、殳俊提出一種能徹底杜絕開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部潮濕凝露現(xiàn)象發(fā)生的方法——開(kāi)關(guān)柜加氮?dú)庹龎喝�濕系統(tǒng)，該系統(tǒng)能通過(guò)有效手段將柜內(nèi)空氣中的水蒸氣徹底排出至柜外，時(shí)刻保持柜內(nèi)干燥低露點(diǎn)，對(duì)開(kāi)關(guān)柜形成有效保護(hù)。目前由于該方法成本較高，沒(méi)有得到普遍的應(yīng)用。

3 總結(jié)與展望

江蘇省每年最高用電負(fù)荷出現(xiàn)在夏季，而且江蘇電網(wǎng)大部分地區(qū)位于長(zhǎng)江中下游高濕多雨地帶，特別是梅雨季節(jié)，外部環(huán)境濕度較大，夏季網(wǎng)內(nèi)高壓開(kāi)關(guān)柜長(zhǎng)期受此影響，導(dǎo)致柜內(nèi)環(huán)境惡化受潮侵蝕嚴(yán)重，極易出現(xiàn)絕緣水平降低放電現(xiàn)象頻發(fā)，更有甚者發(fā)生爆炸事故嚴(yán)重威脅人身設(shè)備安全。盡管一般的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部都安裝了簡(jiǎn)易的加熱器，但由于加熱器經(jīng)常使用而損壞，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)柜內(nèi)濕氣較大。而母線倉(cāng)有效空間較小，一般不配置加熱器，氣溫變化更容易在母線倉(cāng)發(fā)生凝露現(xiàn)象，降低電氣設(shè)備的絕緣性能。目前，常用的防潮除濕設(shè)備一般有空調(diào)和工業(yè)除濕機(jī)等，但這些設(shè)備結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、耗電量大、成本高、安裝麻煩。采用化學(xué)干燥劑除濕，存在化學(xué)干燥劑需要及時(shí)更換、操作不便等問(wèn)題。在箱體內(nèi)加裝電加熱器進(jìn)行除濕，電加熱器僅對(duì)周圍局部的潮濕空氣進(jìn)行分解作用，當(dāng)水分子受熱后上升，又會(huì)在電力柜四周或電力設(shè)備上冷卻，產(chǎn)生凝露，水分依舊殘留在電力柜內(nèi)部，總之效果不甚理想。而半導(dǎo)體制冷技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、無(wú)噪聲、無(wú)磨損、壽命長(zhǎng)、可靠性高、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，將凝水排出可以徹底解決開(kāi)關(guān)柜潮濕問(wèn)題，所以半導(dǎo)體除濕技術(shù)將是徹底解決開(kāi)關(guān)柜凝露問(wèn)題的關(guān)鍵。