開關柜防潮除濕分析及對策探討

吳義方+孟晗+荊林遠+李德超

摘 要：開關柜凝露對電氣設備的安全穩定運行有較大的威脅，文中對開關柜凝露產生的原因從溫度和濕度兩方面因素進行了分析，根據形成機理對防潮除濕措施進行了探討。加強開關柜的封堵、運行檢查，根據現場需要使用不同的除濕措施等是抑制凝露產生的重要途徑，在柜內安裝基于半導體制冷技術的排水裝置具有一定的優越性。

關鍵詞：開關柜；凝露；防潮；除濕

中圖分類號：TM63，TM732 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0177-01

1 引言

高壓開關柜由于其結構緊湊、占地面積小、操作便捷等優點，在35kV及一下系統中得到廣泛應用[1]。為了保證可靠性和安全性，開關柜一般采用封閉母線橋架連接，具有高度的封閉性，結構緊湊，內部空間較小，相對封閉空氣流通不暢，且常由于封堵不嚴、地下返潮等原因進入濕氣；當空氣濕度過大時，柜內容易產生凝露現象，引起絕緣件受潮，使得元器件的性能和壽命降低，金屬腐蝕加快，接觸面氧化，接觸電阻增大，導致高壓電氣設備的絕緣強度嚴重下降，進而導致事故的發生[2，3]。因此，防潮除濕已成為保障開關柜安全穩定運行的重要因素。

2 開關柜凝露原因分析

所謂凝露是指柜體內壁表面溫度下降到露點溫度以下時，內壁表面發生的水珠凝結現象。一般來說，凝露是否發生取決于室內溫度、柜內溫度、相對濕度以及露點溫度，其關系如圖1所示。

開關柜凝露產生的原因無非兩點：一是柜內溫度比環境溫度低；二是有潮氣進入柜內且無法及時散出。

2.1 溫度影響

從圖1可以看出，環境濕度越高，露點溫度與環境溫度越相似，越容易發生凝露現象，但露點溫度始終是低于環境溫度。由此來看，柜內溫度比環境溫度低是發生凝露的重要原因之一。

2.2 濕度影響

開關柜內的濕度過大是導致凝露的另一主要原因，而濕度過大的原因為外界潮氣進入柜內，且無法及時排出。主要原因如下：

（1）高壓室內設有電纜溝，電纜溝中因地表潮濕及雨水滲入使得潮濕匯集，有的電纜溝甚至有積水。但電纜溝封堵常因材料老化、施工工藝等原因出現損壞、脫落等現象，開關柜柜低的封堵并不能做到完全封閉，使得電纜溝與開關柜實為相通，進而將聚集的潮氣沿柜體底部縫隙進入柜內。（2）目前，大部分變電站高壓室均設置有玻璃窗、軸流風機和百葉窗，用來通風散熱。但這種設計存在一個很大的弊端，即防潮防濕效果較差。高壓室百葉窗通風散熱時，導致室內外的空氣相通，外界潮濕空氣易沿柜體縫隙進入開關柜內并聚集。（3）由于開關柜的設計缺陷、制作安裝工藝等因素影響，外界潮濕空氣容易沿著縫隙滲入柜內并聚集。（4）由于開關柜的密封性結構，進入柜內的水汽常常聚集到柜內的上部空間（母線倉），沒有辦法及時排出，容易在溫度較低的柜內表面或絕緣件上形成凝露。

3 防潮除濕措施

3.1 防潮

對高壓室潮氣重、濕度大的狀況，提出以下幾項防治措施：

（1）對電纜溝和開關柜孔洞進行封堵，并在電纜溝進入室內的墻壁交接處采取防水措施，防止室外水倒灌進入室內電纜溝內；同時，對每個柜的電纜穿孔進行封堵，防止電纜溝潮氣直接侵入到高壓室開關柜設備上。（2）加強對高壓室門窗、外墻的檢查，要求現有門窗密封狀況良好，墻體無滲漏，防止雨水飄入高壓室或戶外潮氣滲入；在軸流風機未工作時，葉片處于閉合狀態，防止潮氣通過軸流風機滲透進高壓室。（3）在雨季等濕度較高的季節，不應開啟通風百葉窗，且盡量關閉高壓室門窗，但在正常天氣時，應打開百葉窗對室內進行通風散熱。對于開關柜單列布置的高壓室，為避免濕空氣形成對流百葉窗不宜采用兩側對稱布置設計。（4）對高壓室戶內屋頂進行檢查，要求無滲漏。同時，對母線排外露在柜頂的高壓室，屋頂內層不宜使用石灰粉刷，防止因潮氣引起石灰層脫落而掉落在開關柜頂上。

3.2 除濕

3.2.1 常用除濕方法

根據凝露產生機理，開關柜目前較多采用的除濕治理方法有：強制通風法、電加熱法、除濕機法等。

（1）加熱法。加熱型除濕通過提高柜內溫度，確保柜內溫度始終保持高于柜外部的環境溫度，進而抑制凝露的產生。但加熱法只是降低柜內相對濕度，并未減少柜內空氣的含水量，但一旦環境溫度變化較大時，濕熱空氣會迅速凝露，并沒有解決電氣設備內凝露問題。除濕效果不明顯，存在安全隱患。（2）通風法。通風法除濕是通過空氣的對流與外界干燥的空氣進行交換達到降低電氣設備內濕度的目的，但環境濕度較大時不起作用，易造成造成塵土、污穢進入不能實現防潮目的。也可在柜頂安裝排風裝置或開設通風孔，當柜內水汽受熱上升時，可加快柜內空氣循環使水汽通過該裝置排出柜外，起到除濕效果，但在柜內開孔需要滿足防塵、防爆要求，工藝要求較高。（3）干燥法。在柜體懸掛干燥劑袋，吸除柜內的濕氣，降低柜內濕度，避免凝露的形成。該方法簡單易用，但是干燥劑容易飽和，吸收的水分很難排出，效果往往并不明顯。安裝功率與室內空間大小相匹配的工業除濕機對室內空氣進行除濕。通過內部壓縮機的運轉，將從進風口吸入的潮濕空氣進行干燥并吹入高壓室空間，使得高壓室內的大氣濕度降低。該方法在現場中得到較為廣泛應用，但需要根據室內溫濕度定期進行調整。

3.2.2 排水型防凝露措施

在柜體內安裝排水型防凝露裝置，通過半導體制冷技術在局部制造凝露條件使柜內潮濕空氣凝結成水并直接排出柜外，降低柜內空氣的相對濕度，可從根本上解決電氣設備內部濕度，抑制凝露現象的產生。潮濕空氣經風扇吸入后，通過特殊風道流動，先經除濕系統降溫除濕，使空氣含濕量減少，然后通過對除濕后的空氣加熱升溫，使其相對濕度降低。經過充分循環，使柜內空氣濕度降至凝露點以下，完成整個除濕過程。結合采用閥值濕度自動控制，據濕度變化自動控制除濕，可實現對柜內濕度的自動控制，且每次工作時間較短，節省能耗，是開關柜防潮除濕的重要方向和措施。

4 結語

開關柜在電力系統的安全穩定運行中起著十分重要的作用，而開關柜凝露是威脅電氣設備安全穩定運行的重要因素之一。減少濕氣的進入、對已進入濕氣進行及時有效的排出是抑制開關柜凝露產生的重要途徑。在柜內已有濕氣的情況下，排水型防凝露措施是從根本上解決凝露產生的重要方向和措施。

參考文獻

[1]萬然.變電站高壓開關柜防潮除濕分析及對策[J].電子世界，2014（20）：70.

[2]周顯達.大氣參數對電氣設備外絕緣影響的研究[D].華南理工大學，2012：1-73.

[3]余接永.變電站高壓室的防潮除濕治理[J].電力安全技術，2011-13（6）：67.