摘要：變電站的開關(guān)柜由于其結(jié)構(gòu)緊湊，當(dāng)空氣濕度過大時，容易產(chǎn)生凝露，降低電氣的絕緣強(qiáng)度，造成事故。文章通過分析開關(guān)柜潮濕的原因，闡述了開關(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)的開關(guān)柜除濕措施。

關(guān)鍵詞：開關(guān)柜；除濕技術(shù)；江蘇�。浑娏ο到y(tǒng)；電氣絕緣強(qiáng)度 

1 概述

在夏季，尤其在梅雨季節(jié)，由于長時間的降雨，導(dǎo)致天氣潮濕、悶熱，開關(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，開關(guān)柜密封性較好，其散熱性較差，也會導(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。通過對開關(guān)柜掛網(wǎng)幾年的運(yùn)行狀況研究，設(shè)備放電發(fā)熱問題十分突出，很大一部分原因就是開關(guān)柜除濕降溫效果不佳。凝露的產(chǎn)生大大降低了開關(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。文中通過對開關(guān)柜凝露產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，提出解決開關(guān)柜潮濕的方法，為提高開關(guān)柜安全穩(wěn)定性提供參考。

1.1 相對濕度度量

潮濕空氣通常有絕對濕度和相對濕度兩個指標(biāo)。《高壓開關(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)定開關(guān)柜正常使用條件之一是日平均相對濕度小大于95%RH。

1.2 凝露

凝露是指環(huán)境溫度低于空氣相對濕度的露點(diǎn)溫度時，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濕度對應(yīng)的露點(diǎn)溫度見表1。

1.3 開關(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關(guān)鍵因素，因此它們對電氣設(shè)備絕緣性能的有著重要的影響。對于開關(guān)柜中的電氣設(shè)備來說，最佳濕度應(yīng)維持在30%～60%之間，因?yàn)闈穸热绻�超過了60%，就容易形成凝露，對電氣設(shè)備絕緣性能造成不利影響。因?yàn)楫?dāng)水汽進(jìn)入到高壓開關(guān)柜中，就會被開關(guān)柜中的強(qiáng)電磁場，特別是被電纜以及銅排連接處的尖端放電過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)，就會產(chǎn)生臭氧，臭氧、弱酸性腐蝕氣體對絕緣材料的長時間侵蝕會導(dǎo)致高壓開關(guān)柜中電氣設(shè)備絕緣性能下降。此外，水汽還會在絕緣材料的表面凝結(jié)成結(jié)晶水，造成線路短路，也降低了開關(guān)柜的絕緣性能。

2 開關(guān)柜除濕措施分析

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

2.1 開關(guān)柜除濕方法的分析

2.1.1 防止電纜溝積水進(jìn)入開關(guān)柜。電纜溝的積水進(jìn)入開關(guān)柜是導(dǎo)致開關(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)外對電纜溝進(jìn)行有效封堵。對于進(jìn)入到開關(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)入開關(guān)柜之中，這樣能直接減少配電房以及高壓開關(guān)柜內(nèi)部的相對空氣濕度，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)入變電站的開關(guān)柜。防火泥是常見的封堵材料，價格低廉，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_關(guān)柜內(nèi)外溫差大，水汽冷凝形成的，所以通過提高柜體外殼的隔熱性能，減少溫差，減緩凝露的產(chǎn)生。通過在電纜孔等隔熱性能差的地方增加絕熱材料來提高開關(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題。

2.1.3 在開關(guān)柜內(nèi)放置硅膠干燥劑。在開關(guān)柜內(nèi)放置硅膠干燥劑來吸附水汽也是一種常見的開關(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，而且價格便宜，便于采購。硅膠干燥劑通過吸收開關(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，在一定時間內(nèi)確保開關(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，地下的潮氣對開關(guān)柜內(nèi)部凝露的產(chǎn)生有著很大的影響。對于新建配電房，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電纜溝造成的影響，降低開關(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，提高了開關(guān)柜的絕緣性能。這種方法適用于在設(shè)計(jì)配電房時，將地基抬高，可以有效地改善日后開關(guān)柜的運(yùn)行環(huán)境。

2.2 開關(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。高壓開關(guān)柜內(nèi)采用電加熱器進(jìn)行除濕，電加熱器對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關(guān)柜內(nèi)部，反而使高壓開關(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)境影響的問題，分析半導(dǎo)體制冷器的工作原理，并結(jié)合我國南部地區(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)，降低開關(guān)柜內(nèi)部的濕度，改善開關(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)，提高了開關(guān)柜的絕緣性能，使開關(guān)柜安全運(yùn)行的時間大大提高，對35kV封閉式開關(guān)柜柜內(nèi)除濕具有指導(dǎo)意義。

2.2.4 開關(guān)柜加氮?dú)庹龎喝�濕系統(tǒng)。研究表明，將開關(guān)柜內(nèi)部的水蒸氣大量排出是解決開關(guān)柜凝露問題最根本最有效的方法，只有這樣，才能保證開關(guān)柜長期工作在干燥的環(huán)境中。陳黎軍、許潔、殳俊提出一種能徹底杜絕開關(guān)柜內(nèi)部潮濕凝露現(xiàn)象發(fā)生的方法——開關(guān)柜加氮?dú)庹龎喝�濕系統(tǒng)，該系統(tǒng)能通過有效手段將柜內(nèi)空氣中的水蒸氣徹底排出至柜外，時刻保持柜內(nèi)干燥低露點(diǎn)，對開關(guān)柜形成有效保護(hù)。目前由于該方法成本較高，沒有得到普遍的應(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)高壓開關(guān)柜長期受此影響，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。盡管一般的開關(guān)柜內(nèi)部都安裝了簡易的加熱器，但由于加熱器經(jīng)常使用而損壞，導(dǎo)致開關(guān)柜內(nèi)濕氣較大。而母線倉有效空間較小，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)干燥劑需要及時更換、操作不便等問題。在箱體內(nèi)加裝電加熱器進(jìn)行除濕，電加熱器僅對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)簡單、體積小、無噪聲、無磨損、壽命長、可靠性高、對環(huán)境無污染等優(yōu)點(diǎn)，將凝水排出可以徹底解決開關(guān)柜潮濕問題，所以半導(dǎo)體除濕技術(shù)將是徹底解決開關(guān)柜凝露問題的關(guān)鍵。