变电站户外产品防止凝露措施

2011-10-28许继集团马仪成郭胜军朱云霄

河南科技 2011年3期

许继集团马仪成郭胜军朱云霄

变电站户外产品防止凝露措施

许继集团马仪成郭胜军朱云霄

凝露现象在日常生活中很普遍，例如在清晨出现的露水，在冬季出现的大雾天气，在冬天进入温暖的室内，戴的眼镜上会出现雾水等等。在电力设施中，也会遇到凝露现象，比如变电站户外柜内部遇到的凝露问题。凝露问题极大地威胁着电网的安全，为保证户外柜内部装置的绝缘水平,保证内部装置可靠工作,我们必须充分了解凝露现象，了解户外柜内部凝露产生的原因，采取正确的方法避免户外结构产品内部凝露现象的发生。

一、凝露的产生

现实情况中，我们提及的空气指的都是含有水蒸气的湿空气。理论中的干空气是指完全不含有水蒸气的空气，湿空气是干空气和水蒸气的混合物。由于存在于大气中的水蒸气的分压力通常很小，一般只有30～40mbar（约为0.03～0.04标准大气压），大都处于过热状态。

设以pv表示水蒸气的分压力，pa表示干空气的分压力，湿空气的总压力为p，按照道尔顿分压定律有：p=pv+pa，空气中的水蒸气由于其含量的不同（即分压力有高低）以及温度不同，可以处在过热状态或饱和状态。由干空气和过热水蒸气组成的湿空气称未饱和空气。由干空气和饱和水蒸气组成的湿空气称为饱和空气。

设湿空气的温度为t，当其所含水蒸气的分压力pv低于对应温度的饱和压力ps时，则湿空气中的水蒸气处在过热状态，如图1中A点所示。

图1 p-V图

如果温度t不变，湿空气中的水蒸气含量增加，即水蒸气的分压力增加，则其状态将沿等温线向左上，直到和上界限线相交于s点，达到饱和状态。如果再增加水分，即将以水滴状态凝结而从湿空气中分离出来。

如果未饱和空气中水蒸气的含量不变，即pv不变，而湿空气温度逐渐降低，则其状态将沿等压线冷却向左，和上界限线相交于D时，也达到了饱和状态。如再冷却，也将有水滴析出。D点的温度即对应于pv下的饱和温度，称为露点温度，用Td表示。所以露点是在一定的水蒸气分压力pv下，使湿空气变为饱和空气的那点温度。湿空气的温度、相对湿度、和露点的相关数据见表1。

表1 湿空气的温度、相对湿度、和露点的相关数据

提取数据可得线性图（图2）：

图2 环境温度和凝露湿度关系

从图2中可以看出：在温度不变的条件下，空气中的相对湿度越高，凝露温度越接近环境温度，凝露就越容易发生。形成结露的露点温度始终是低于环境温度。

所以，空气的温度高，能够包含的水蒸气就多。反之，空气温度低，尽管只有少量水蒸气，空气也能够达到饱和。同样道理，即使湿空气本身没有达到过饱和，而与湿空气接触的物体表面及内部冷却到低于湿空气的饱和温度时，则在物体表面附近空气中所含的水蒸气也会凝结成水。即使接触到比湿空气露点温度低一点点的物体，结露也会发生。

二、户外产品发生凝露的模型

在电力系统实际应用时，我们主要关注结构内表面和内部装置表面凝露的发生，结构外部表面发生凝露一般不会对系统产生影响。图3是实际应用的结构简化分析模型：

图3 实际应用的结构简化分析模型

变电站户外产品应用条件：1.大气压范围，66～110kPa；温度范围，-25℃～+55℃。2.最大相对湿度不超过95%，日温差不大于25k。3.柜体结构具有密封性能，内部空气不是绝对的与外部隔绝。

三、环境条件变化设定

根据天气的变化情况、户外产品发生凝露时可以大致分为下列两种情况：一是高温高湿运行时（一般指运行温度超过30℃，运行湿度超过60%RH）遇到温度降低、湿度增加的变化。二是低温低湿运行时湿度、温度由低到高的变化。

四、柜内凝露易产生的地方

1.高温高湿运行时，如果周围环境温度下降到低于柜内部的温度，在观察窗、电缆孔等隔热性能差的地方，对应在柜内侧部位表面温度会低于柜内空气的露点温度，所以容易发生结露。

2.高温高湿运行时，空气循环装置的循环风难以吹到的地方诸如试验样品的背风面、试验样品的周边部位容易结露。试验箱内部的空气是通过空气循环装置进行热交换的。但是，空气循环装置本身也接触空气进行热交换，以维持其温度。因此空气流动慢的地方温度较低容易结露。调整空气循环装置，使得试验箱内循环风的流动更全面均匀。同时调整试验样品的安置方式，要保证不影响到循环风的流动。

3.湿度由低到高，温度也由低到高运行时，那么柜内的湿空气容易成为过饱和湿空气，金属部件表面温度上升比空气慢得多，表面容易造成结露。

4.温度由低到高的急剧变化时，壳体内部热容量小的空气，温度上升比较容易，而热容量大的金属零件部位，温度上升不太容易，因此造成空气和内部各个部位出现温度差，容易产生结露。