开关柜防潮除湿分析及对策探讨

吴义方+孟晗+荆林远+李德超

摘 要：开关柜凝露对电气设备的安全稳定运行有较大的威胁，文中对开关柜凝露产生的原因从温度和湿度两方面因素进行了分析，根据形成机理对防潮除湿措施进行了探讨。加强开关柜的封堵、运行检查，根据现场需要使用不同的除湿措施等是抑制凝露产生的重要途径，在柜内安装基于半导体制冷技术的排水装置具有一定的优越性。

关键词：开关柜；凝露；防潮；除湿

中图分类号：TM63，TM732 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）09-0177-01

1 引言

高压开关柜由于其结构紧凑、占地面积小、操作便捷等优点，在35kV及一下系统中得到广泛应用[1]。为了保证可靠性和安全性，开关柜一般采用封闭母线桥架连接，具有高度的封闭性，结构紧凑，内部空间较小，相对封闭空气流通不畅，且常由于封堵不严、地下返潮等原因进入湿气；当空气湿度过大时，柜内容易产生凝露现象，引起绝缘件受潮，使得元器件的性能和寿命降低，金属腐蚀加快，接触面氧化，接触电阻增大，导致高压电气设备的绝缘强度严重下降，进而导致事故的发生[2，3]。因此，防潮除湿已成为保障开关柜安全稳定运行的重要因素。

2 开关柜凝露原因分析

所谓凝露是指柜体内壁表面温度下降到露点温度以下时，内壁表面发生的水珠凝结现象。一般来说，凝露是否发生取决于室内温度、柜内温度、相对湿度以及露点温度，其关系如图1所示。

开关柜凝露产生的原因无非两点：一是柜内温度比环境温度低；二是有潮气进入柜内且无法及时散出。

2.1 温度影响

从图1可以看出，环境湿度越高，露点温度与环境温度越相似，越容易发生凝露现象，但露点温度始终是低于环境温度。由此来看，柜内温度比环境温度低是发生凝露的重要原因之一。

2.2 湿度影响

开关柜内的湿度过大是导致凝露的另一主要原因，而湿度过大的原因为外界潮气进入柜内，且无法及时排出。主要原因如下：

（1）高压室内设有电缆沟，电缆沟中因地表潮湿及雨水渗入使得潮湿汇集，有的电缆沟甚至有积水。但电缆沟封堵常因材料老化、施工工艺等原因出现损坏、脱落等现象，开关柜柜低的封堵并不能做到完全封闭，使得电缆沟与开关柜实为相通，进而将聚集的潮气沿柜体底部缝隙进入柜内。（2）目前，大部分变电站高压室均设置有玻璃窗、轴流风机和百叶窗，用来通风散热。但这种设计存在一个很大的弊端，即防潮防湿效果较差。高压室百叶窗通风散热时，导致室内外的空气相通，外界潮湿空气易沿柜体缝隙进入开关柜内并聚集。（3）由于开关柜的设计缺陷、制作安装工艺等因素影响，外界潮湿空气容易沿着缝隙渗入柜内并聚集。（4）由于开关柜的密封性结构，进入柜内的水汽常常聚集到柜内的上部空间（母线仓），没有办法及时排出，容易在温度较低的柜内表面或绝缘件上形成凝露。

3 防潮除湿措施

3.1 防潮

对高压室潮气重、湿度大的状况，提出以下几项防治措施：

（1）对电缆沟和开关柜孔洞进行封堵，并在电缆沟进入室内的墙壁交接处采取防水措施，防止室外水倒灌进入室内电缆沟内；同时，对每个柜的电缆穿孔进行封堵，防止电缆沟潮气直接侵入到高压室开关柜设备上。（2）加强对高压室门窗、外墙的检查，要求现有门窗密封状况良好，墙体无渗漏，防止雨水飘入高压室或户外潮气渗入；在轴流风机未工作时，叶片处于闭合状态，防止潮气通过轴流风机渗透进高压室。（3）在雨季等湿度较高的季节，不应开启通风百叶窗，且尽量关闭高压室门窗，但在正常天气时，应打开百叶窗对室内进行通风散热。对于开关柜单列布置的高压室，为避免湿空气形成对流百叶窗不宜采用两侧对称布置设计。（4）对高压室户内屋顶进行检查，要求无渗漏。同时，对母线排外露在柜顶的高压室，屋顶内层不宜使用石灰粉刷，防止因潮气引起石灰层脱落而掉落在开关柜顶上。

3.2 除湿

3.2.1 常用除湿方法

根据凝露产生机理，开关柜目前较多采用的除湿治理方法有：强制通风法、电加热法、除湿机法等。

（1）加热法。加热型除湿通过提高柜内温度，确保柜内温度始终保持高于柜外部的环境温度，进而抑制凝露的产生。但加热法只是降低柜内相对湿度，并未减少柜内空气的含水量，但一旦环境温度变化较大时，湿热空气会迅速凝露，并没有解决电气设备内凝露问题。除湿效果不明显，存在安全隐患。（2）通风法。通风法除湿是通过空气的对流与外界干燥的空气进行交换达到降低电气设备内湿度的目的，但环境湿度较大时不起作用，易造成造成尘土、污秽进入不能实现防潮目的。也可在柜顶安装排风装置或开设通风孔，当柜内水汽受热上升时，可加快柜内空气循环使水汽通过该装置排出柜外，起到除湿效果，但在柜内开孔需要满足防尘、防爆要求，工艺要求较高。（3）干燥法。在柜体悬挂干燥剂袋，吸除柜内的湿气，降低柜内湿度，避免凝露的形成。该方法简单易用，但是干燥剂容易饱和，吸收的水分很难排出，效果往往并不明显。安装功率与室内空间大小相匹配的工业除湿机对室内空气进行除湿。通过内部压缩机的运转，将从进风口吸入的潮湿空气进行干燥并吹入高压室空间，使得高压室内的大气湿度降低。该方法在现场中得到较为广泛应用，但需要根据室内温湿度定期進行调整。

3.2.2 排水型防凝露措施

在柜体内安装排水型防凝露装置，通过半导体制冷技术在局部制造凝露条件使柜内潮湿空气凝结成水并直接排出柜外，降低柜内空气的相对湿度，可从根本上解决电气设备内部湿度，抑制凝露现象的产生。潮湿空气经风扇吸入后，通过特殊风道流动，先经除湿系统降温除湿，使空气含湿量减少，然后通过对除湿后的空气加热升温，使其相对湿度降低。经过充分循环，使柜内空气湿度降至凝露点以下，完成整个除湿过程。结合采用阀值湿度自动控制，据湿度变化自动控制除湿，可实现对柜内湿度的自动控制，且每次工作时间较短，节省能耗，是开关柜防潮除湿的重要方向和措施。

4 结语

开关柜在电力系统的安全稳定运行中起着十分重要的作用，而开关柜凝露是威胁电气设备安全稳定运行的重要因素之一。减少湿气的进入、对已进入湿气进行及时有效的排出是抑制开关柜凝露产生的重要途径。在柜内已有湿气的情况下，排水型防凝露措施是从根本上解决凝露产生的重要方向和措施。

参考文献

[1]万然.变电站高压开关柜防潮除湿分析及对策[J].电子世界，2014（20）：70.

[2]周显达.大气参数对电气设备外绝缘影响的研究[D].华南理工大学，2012：1-73.

[3]余接永.变电站高压室的防潮除湿治理[J].电力安全技术，2011-13（6）：67.