成套開關柜凝露成因及解決對策研究

摘要：由于成套開關柜在應用過程中經常出現凝露現象，容易腐蝕柜體、損壞絕緣件，引發電路故障。因此，分析了成套開關柜凝露的成因，主要受環境溫濕度變化及開關柜通風不良等因素影響。針對相關因素，提出安裝溫濕度控制器、優化開關柜設計和引入半地下電纜層等解決措施，以期可以有效地減輕甚至消除凝露，更好地提升開關柜運行效率和安全性。

關鍵詞：成套開關柜凝露成因柜體設計溫濕度控制

ResearchontheCausesandSolutionsofCondensationinCompleteSwitchgear

RENZhixueQUHuaiboSUShimin

ZhongxingElectricCo.，Ltd.OfShandongZaozhuangMiningGroupCo.，Ltd.，Zaozhuang，ShandongProvince，277000China

Abstract：Duetothefrequentoccurrenceofcondensationintheapplicationprocessofcompleteswitchgear，itiseasytocorrodethegear，damageinsulationcomponents，andcausecircuitfailures.Therefore，thecausesofcondensationinthecompleteswitchgearwereanalyzed，mainlyaffectedbyfactorssuchaschangesinenvironmentaltemperatureandhumidityandpoorventilationoftheswitchgear.Inresponsetorelevantfactors，itproposessolutionssuchasinstallingtemperatureandhumiditycontrollers，optimizingswitchgeardesign，andintroducingsemiundergroundcablelayersItisexpectedtoeffectivelyreduceoreveneliminatecondensation，andbetterimprovetheefficiencyandsafetyofswitchgearoperation.

KeyWords：Completeswitchgear;Causesofcondensation;Geardesign;Temperatureandhumiditycontrol

成套開關柜作為電力系統的核心組成部分，其穩定性直接關系到整個電力系統的安全與可靠性。作為影響開關柜穩定運行的主要問題之一，凝露不僅會導致設備內部零件腐蝕、降低電氣性能，還可能引發安全事故，因此，深入分析開關柜凝露現象的成因，并采取科學有效解決策略，對提升開關柜的運行性能和延長使用壽命具有重要意義。本研究通過系統的分析和實證測試，探討了減輕甚至消除成套開關柜凝露現象的有效方法，旨在為電力設備行業提供科學的解決方案和實踐指導[1]。

1成套開關柜凝露成因分析

1.1環境濕度對凝露的影響

在高濕度環境下，空氣中的水蒸氣含量增加，當這些水蒸氣遇到溫度低于其露點的表面時，就會凝結成水珠。成套開關柜通常位于變電站或工業環境中，這些地方的濕度條件可能因季節變化、氣候差異以及所在區域的特定環境條件而有很大的波動，特別是在潮濕季節或地下設施中，濕度的增加顯著提高了凝露的風險。此外，由于開關柜內部的通風不良可能導致濕氣積聚，加劇凝露問題，凝露的形成不僅影響開關柜的電氣性能，增加故障率，還可能導致金屬部件腐蝕，縮短設備的使用壽命[2]。

1.2溫差變化引起的凝露現象

日夜溫差、室內外溫差以及開關柜內部與外部環境的溫差，都可能導致凝露現象的發生。在日間，開關柜內部設備的運行會產生熱量，如果這些熱量不能有效散發，就會導致開關柜內部溫度升高。而到了夜間，外部環境溫度下降，開關柜表面溫度也隨之降低，當內部溫度高于外部溫度時，就可能在開關柜表面形成凝露。此外，開關柜如果位于空調環境中，由于空調系統的冷卻作用，也可能產生較大的溫度梯度，增加凝露的風險，這種由溫差變化引起的凝露不僅影響設備的正常運行，還可能在沒有及時發現和處理的情況下，對開關柜的電氣元件造成損害。

1.3開關柜內部熱量分布不均導致的凝露

開關柜內部裝置如斷路器、繼電器等在持續運行時會產生熱量，若熱量不能有效散發，會在柜內形成溫度梯度，即柜內部分區域溫度較高，而與外界接觸的表面溫度較低，這種溫度梯度導致的內外溫差是凝露形成的主要物理條件，尤其在濕度較高的環境中，空氣中的水蒸氣在接觸到較冷的開關柜表面時會迅速冷凝，形成凝露。此外，開關柜內部的通風設計不足也會加劇熱量積聚問題，因為缺乏足夠的空氣流通，熱量不能被有效帶走，從而增加了內部組件的溫度，提高了凝露發生的可能性。長期的凝露不僅會腐蝕開關柜的金屬部件，還可能損害電氣元件，影響其絕緣性能，增加故障發生的風險[3]。

2成套開關柜凝露優化措施

2.1安裝溫濕度監控裝置

2.1.1開關柜溫濕度監測裝置

開關柜溫濕度的監測設計可將二者的功能集中到一個模塊中，以實現監測裝置的小型化，該監測模塊主要由處理器單元、數據傳輸單元和傳感器單元構成，如圖1所示。

（1）處理器單元。

處理器單元是開關柜溫濕度監測裝置的重要核心元件，可以選用穩定性好，功耗低的部件目前廣泛應用的微控制器型號主要是AT89S52。該微控制器具備8K可編程閃存存儲器、256（b）RAM存儲器及輸入/輸出接口，可滿足開關柜溫濕度監測系統數據處理的能力。

（2）傳感器單元。

傳感器單元主要是將監測到溫濕度模擬量轉為電信號便于進行處理器單元的處理，常用的傳感器模塊型號主要是DHT11傳感器。

（3）數據傳輸單元。

該單元的功能主要是將傳感器所監測的溫濕度數據信息傳輸至主管理系統中，其結構如圖2所示，主要由GPRS模塊、接口模塊、存儲模塊及收發模塊等構成。GPRS模塊主要采用西門子的MC39I通信模塊。各模塊間通過串口通信可以將監測裝置所監測的溫濕度數據在GPRS網絡環境下實現數據的無線傳輸，將數據信息輸送至主服務器中便于系統控制。

2.1.2開關柜控制裝置

在選擇和配置成套開關柜內溫、濕度控制器的過程中，重要的是考慮控制器的精度、響應時間以及適應開關柜環境的能力。優選的溫、濕度控制器應具備至少±0.5℃的溫度控制精度和±3%RH的濕度控制精度，以確保環境條件對電氣設備的保護是充分的。控制器的響應時間不應超過2min，以快速調整內部環境，避免凝露現象的發生。在配置方面，控制器應配備多點監測功能，至少在開關柜的上、中、下3個位置安裝監測裝置，以實現整個柜體內環境的均勻控制。這種多點監測策略有助于精確地識別出凝露可能發生的區域，從而更有效地預防凝露現象。此外，控制系統還應具備遠程監控和調節功能，使維護人員能夠實時獲取開關柜內的環境數據，并在必要時遠程調整溫濕度設置，以適應突變的環境條件。

在實施溫濕度控制過程中，應采取動態調節機制，根據開關柜內外部環境的實時數據，智能調節溫濕度控制器的工作狀態[4]。例如：當外部濕度上升時，控制器應通過增加內部的干燥程度來抵消外部濕氣的影響，避免凝露的產生。具體實施策略包括設定溫濕度閾值，當監測到的溫濕度超過預設閾值時，自動啟動加熱或除濕設備，保持開關柜內環境的穩定。溫度控制一般維持在20℃～25℃之間，濕度控制則維持在45%～55%RH之間，這一范圍被認為是電氣設備運行的最佳環境條件。

2.2改進開關柜設計

在成套開關柜凝露優化措施中，改進開關柜設計采取多維度策略以降低凝露風險并確保電氣設備的穩定運行與延長使用壽命。選擇合適的材料構建開關柜體至關重要，推薦使用具備優異絕緣性能與抗濕性的材料，如增強聚酯纖維板或高防潮性金屬材料，并對外表面進行防腐處理，以減少環境濕度變化引起的凝露。在開關柜的結構設計方面，引入雙層結構設計有效隔絕內外溫差，內層安裝電氣組件，外層則起到保溫和隔濕作用，通過通風孔或小風扇在兩層之間形成空氣流通，促進內部熱量散發，減少凝露形成的概率。合理的內部布局也是防止凝露的關鍵，確保熱源均勻分布，避免局部過熱，可通過設置熱傳導通道或熱風循環系統實現。對開關柜的門縫和接縫加裝密封條防潮濕空氣入侵，這些細節上的設計優化顯著提升開關柜的防潮性能。通過這些綜合措施，降低凝露對成套開關柜造成的不利影響，延長設備使用壽命，確保電氣安全。表1展示了設計更新和結構改進的關鍵參數，顯示了改進措施對提高開關柜性能和可靠性的具體貢獻。

2.3采用半地下電纜層結構

半地下電纜層的設計原理指地表以下大約5m的深度，那里的土壤或巖石環境一年四季的平均溫度保持在大約10℃～15℃之間，為電纜提供一個穩定的溫度環境。在此基礎上，設計要求最小覆土厚度達到1.0m，以確保足夠的機械保護和溫度穩定性，減少環境溫度波動對電纜性能的影響。針對防水設計，半地下電纜層應滿足至少IP68防水等級，通過高性能防水材料和嚴格的施工技術，防止地下水侵入。此外，排水系統設計要保證至少1%的斜率，以確保水分能有效排出，避免積水對電纜造成損害。考慮電纜的檢查和維護便利性，設計中檢修井的設置間距不超過500m，以便于日常的檢查和必要時的電纜更換或維修，這些設計原則和參數確保了半地下電纜層不僅能提供穩定的環境條件，而且便于維護，延長電纜使用壽命[5]。

3結語

綜上所述，成套開關柜凝露的成因主要是溫度變化、濕度控制不當及設備發熱和通風不足所致，通過實施包括安裝溫濕度控制器、改進開關柜設計，以及采用半地下電纜層結構等優化措施，可以有效降低或消除凝露現象，從而提高開關柜的運行效率和安全性，這些措施對指導成套開關柜的設計和維護具有重要的實際意義，有助于推動電力系統中開關柜的可靠運行和長期穩定性。

參考文獻[1]蔣曉平，陶劍峰.成套開關柜凝露成因及防范措施淺析[J].中國新技術新產品，2016（22）：54.

[2]郭沁，張煒琦，郭雨，等.溫濕度對戶外設備凝露現象的影響研究[J].高壓電器，2018，54（8）：60-64.

[3]田振宇，潘晉華，黃軍校，等.開關柜的防凝露技術分析及應用研究[J].自動化應用，2023，64（2）：86-88.

[4]彭紅霞，李濤，牛碩豐，等.高壓開關柜絕緣監測及防凝露調控系統設計[J].電氣自動化，2021，43（3）：26-28，58.

[5]鄒桂平.高低壓成套開關柜電氣設計及智能化發展分析[J].中國設備工程，2020（15）：32-33.