开关柜防凝露技术及防潮处理【交流资料】.doc

水份造成封闭式开关柜故障的分析1110kV凤凰嘴变35kV室内封闭开关柜绝缘受损原因分析及治理4开关柜防凝露6开关柜新颖的防凝露技术11控制柜除湿防潮新技术方案15水份造成封闭式开关柜故障的分析（陕西省咸阳供电局，陕西 咸阳 712000）摘 要：根据实际运行中几个典型水份导致金属铠装开关柜故障的分析，对水汽产生的原因和由此引发的故障类型进行了粗浅的分析，并根据以往的运行经验对处理措施提出了建议，对消除和预防因水汽引发的各种隐患，确保设备安全稳定的运行具有积极的意义。关键词：封闭式开关柜；水汽；凝露；绝缘概述封闭式高压开关柜以其安全可靠、结构紧凑、占地省、操作方便等优点，在开闭站、小区配电室、变电站内广泛使用。但由于内部大量采用有机绝缘材料及过于紧凑的布置、及高度的密闭性，使得水气造成高压开关柜故障的问题突显。根据我单位的统计，在10kV-35kV电压等级的开关柜中，由于水份导致的故障发生率最高。而且往往一台出现故障，殃及邻柜的现象更为突出。本文根据我单位及部分外省市的由水份导致的开关柜故障，对水份产生的原因和故障类型进行了粗浅的分析，并对处理措施提出建议。封闭式开关柜内水汽产生的原因电缆沟内水汽串入目前，由于占地、线路走廊、城市美化等原因，使得电缆在城区开闭站、小区配电室、变电站内广泛使用，采用城市主干道两侧修建电缆沟（隧）道解决通道问题。由电缆沟（隧）道串入的水汽是造成开关柜内部凝露的主要原因之一，已有多个开闭所、变电站发现过这类问题。由于城市地下管网纵横，电缆沟（隧）道通常很难做到独立、封闭。由于雨雪、渗漏、排水不畅等原因，这里往往聚集大量污水，如在某开闭所出线柜绝缘击穿的故障调查中发现，电缆沟内部的积水已经达到1米多深。由于电缆入口封闭不够严密，电缆沟（隧）道内产生的水气进入开关柜内，在开关柜内部形成凝露，造成开关柜故障的发生。环境湿度的影响环境湿度也是造成开关柜内凝露的主要原因之一。而且在北方由环境湿潮造成封闭式开关柜故障也不鲜见。我国北方总的来说，空气比较干燥，但也存在小流域高湿环境，如山谷、地下室等。在湿度相对较高的季节，也易发生由于凝露造成的开关柜故障。我局110kV大寺变电站投运不久，便发生了一起开关柜绝缘击穿故障，故障开关柜型号为KYN37-40.5，结构分为柜体、手车两大部分。柜体为敷铝锌板弯制后用螺栓组装而成。按功能特征可分为仪表室、断路器室、电缆室和母线室四部分，各部分以接地的金属板分隔。故障后停运母线对所有的柜体进行拆解检查，发现，各独立功能室均凝露严重，手车触头出现大量铜锈，柜体的触头盒（环氧树脂材料）内表面发现大量树枝放电痕迹，但开关柜底部电缆入口密封严密。后经调查研究发现：该变电站位于山区内的谷地，四周水汽向此聚集，不宜散去，空气湿度一直很高，由此导致开关柜内凝露现象严重。部分市内10kV开闭所，建于高楼大厦的地下。地下室内管道众多，通风、透气极差，空气湿度高居不下，而且无法散发。通常这些开闭所内的开关柜内部，凝露现象都比较严重，由此而导致的故障也较多。雨水渗入高压室此类原因导致的故障发生较少，但随着部分高压室由于地处偏远，年久失修，渗水、漏雨现象时有发生，仍应引起我们的警惕。河南省某变电站发生开关柜内35kV母线穿盘套管绝缘击穿的故障。后经观察发现，当雨水打在高压室墙上时，雨水渗墙而进，从窗口及换气口渗流近来，顺着楼板向开关柜渗沿，开关柜与墙壁距离较近，造成电气设备上潮湿不断。同时高压室内只有北面墙上有少数窗口，没有换气口，阳光无法照入，室内空气不流通，室内潮气无法散去5。湖南省金竹山电厂也发生过因为屋顶漏雨而使室内湿度增加，导致开关柜对地闪络的情况6。而且现在部分开关柜在顶部加装散热孔，如果雨水直接淋入开关柜内部，则可能会对开关柜造成更大的危害。水份导致开关封闭式开关柜故障的类型及原因分析绝缘损坏由于水汽、凝露现象导致开关柜绝缘损坏的故障，在全国各个地区均不同程度的存在，造成的后果也很严重，往往一柜出故障，波及邻柜，造成母线失压，设备大量损坏，停电时间很长，带来严重的经济损失。从各个地区由水份导致开关柜绝缘损坏的故障情况看，其原因主要有以下几点：1）瓷套、支持瓷瓶及电流互感器等的外绝缘爬距较小，当运行中绝缘表面出现凝露，绝缘降低时，系统中出现不高的过电压或运行电压下发生绝缘件沿面闪络；对地和相间距离不够，开关柜内湿度大，在系统单项接地谐振或雷电等过电压情况下，直接造成对地或相间击穿7。根据电力部标准DL/T593-1996高压开关设备的共用订货技术导则中，规定了户内开关柜的爬电比距和各项导体相间与对地的空气净距8。如表1和表2所示：表1 各相导体相间与对地空气净距额定电压（即最高电压）/kV导体至接地间净距/mm不同相的导体间净距/mm导体至无孔遮拦间净距/mm导体至网状遮拦间净距/mm7.210010013020012.0（11.5）12512515522524.020018021028040.5300300300400表2 户内开关柜爬电比距污秽等级爬电比距（mm/kV）瓷质材料有机材料I1416II1820但目前运行以及正在生产的开关柜很大一部分没有达到上述要求，有些产品绝缘件的爬距一般在13mm/kV，有的小于12mm/kV，带电部分对地或相间净距离一般只有100-110mm左右，最小的只有60-70mm。严重影响了开关柜的运行安全。2）开关柜内绝缘材质的选用不当。有的开关柜因缩小了柜体尺寸，减少了装于柜内断路器、隔离插头相间及对地距离，而采用了在相间和对地间隙中设置环氧树脂板（或酚醛树脂板）的办法。此类材料表面抗脏能力不强，憎水性差，高湿环境下绝缘材料表面树枝性放电发展迅速，加强绝缘的隔板反而成了绝缘薄弱点。同时，部分开关柜内部带电部分对隔板的距离一般只有10-20mm，远小于电力部标准DL/T404-1997户内交流高压开关柜订货技术条件中“10kV产品高压导电体与该绝缘板间还应保持不小于30mm的空气间隙”的要求9，这样加之湿度和凝露的作用，绝缘性能远远不能满足运行要求，开关静触头对绝缘隔板及地放电的故障时有发生。3）开关柜的制造质量及工艺对开关柜整体的绝缘性能也有很大影响。自1986年以来，湖南试研所对省内三十余生产厂、六十多台10kV高压开关柜进行了90%湿度及凝露条件下的工频耐压及部分冲击耐压试验。试验证明，制造质量及装配质量对开关柜整体耐压水平有很大影响，原因是装配质量差而造成电场不均匀分布或相对缩短了绝缘距离。如紧固螺丝不规格，拧紧后螺杆长出螺母许多等。二次短路或烧毁某10kV开闭所发生过一起开关柜误动故障。通过现场调查分析发现，原因为：封闭式开关柜端子排上凝露严重，水滴使一相邻端子形成短路，从而造成开关误动。该端子排设计布置未考虑水分可能造成的影响，排接线紧密，相邻端子之间缺乏绝缘措施，是导致此类故障发生的主要原因。处理措施为了减少水份造成的开关柜故障，建议从以下几个方面着手进行处理和改进：减少水汽来源为了防止电缆沟内的水汽上升到开关柜内，对开关柜底部和高压室底部电缆沟的电缆入口用水泥进行封堵。避免电缆沟进水，并对电缆沟设置完善的排水设施，防止污水聚集。在高压室内加装窗口和换气口，使室内空气流通；在窗口及换气口上安装防雨板或雨搭，并对高压室房顶作防漏处理，防止雨水渗漏。在高压室内部加装空气除湿装置，降低高压室内空气湿度10。开关柜内部加热除湿对开关柜，首先将底板密封，防止潮气由底部进入，同时在顶板上开百叶窗，并加防尘罩，使改进后的顶板通气性和防尘性好。开关柜内部的加热器（如没有，可采用安装薄板防烫型加热板11）全天候不间断投入运行。以便柜内水汽上升，并从开关柜顶部排出。提高开关柜制造质量，加强绝缘通过提高开关柜的制造质量和绝缘水平，也可以减少水份造成开关柜绝缘故障的发生。严格执行DL/T593-1996高压开关设备的共用订货技术导则中的最小空气绝缘距离和爬电比距的相关标准。在环境湿度较大的地区，可选用绝缘裕度较大的产品。采用具有优良阻燃、抗污、憎水性的新型绝缘材料，避免使用环氧树脂类抗脏能力不强，憎水性差，沿面放电特性较差的材料。开关柜内带电体尽量采用热缩橡胶给予包扎，并对导电铜排或铝排加热缩绝缘套管，可以有效提高开关柜运行水平。加大开关端子排二次接线的间距，或在相邻端子之间加绝缘隔板，防止二次短路。提高开关柜的制造质量和工艺，避免由于制造质量差导致电场分布不均或缩短绝缘距离的现象发生。加强运行巡视严格执行巡视制度，做好维护监控管理工作，防故障与未然。值班员在巡视时要能及时检查高压室内湿度变化，特别是在雨雪天气，注意有无渗漏情况的发生。利用春检、秋检和主回路不带电时，及时对设备进行清扫和试验。5结论高压开关柜是电力系统的重要设备之一，其运行状态对电力系统的可靠性有着重大的影响。通过分析水分对开关柜的影响，并提出相关的防范措施，对预防类似故障起到了积极的作用。另外，我们还要认真检查设备运行情况，同时利用春检、秋检对设备进行清扫、试验，消除因水气引发的各种隐患，确保设备安全稳定的运行。参考文献1朱根良.浅谈中压开关柜故障调查中的故障分析J.高压电器.2002,Vol.38 No.5:62-63.2彭韶敏.浅析高压开关柜发展现状及其故障检测J.广东科技,2008.07 Vol.192:102-103.3崔成怒,高华.金属封闭开关设备的发展浅析J.高压电器.2003,vol.39 No.2:18-22.4耿伟,鲁永.一起35kV开关柜内部受潮放电的原因分析及处理J.电气开关,2008 No.4:65-66.5刘广清.对SM6系列开关柜凝露问题的分析J.自动化博览,2006 No.6:74-75.6李喜桂.10kV开关柜绝缘损坏的原因分析J.华中电力,1992 Vol.5 No.1:77-81.7王隽.中压开关柜绝缘方式和绝缘标准的分析J.江苏电器,2008 No.8:56-59.8DL/T593-1996.高压开关设备的共用订货技术导则S.9DL/T404-1997.户内交流高压开关柜订货技术条件S.10李大江.10kV开关柜电气故障分析与处理J.中国科技信息,2005 No.19:114.11岳新峰.12kV中置柜加热除湿方式探讨J.高压电气,2002.02 Vol.38 No.3:57-58.110kV凤凰嘴变35kV室内封闭开关柜绝缘受损原因分析及治理（商洛供电局生技部）2010年7月3日，我局110kV凤凰嘴变35kV配电室内封闭开关柜在运行中发现有柜内放电，导致柜内部分绝缘件受损现象，严重影响设备的安全运行。生技部及时安排并有效消除了此缺陷，现将综合治理意见分析如下。一、原因分析35kV室内封闭开关柜是近年来为适合35kV室内布置而采用的一种新的配电装置，鉴于该电压等级下为满足室内布置，其装置设计的都很紧凑，根据系统内近年来运行的情况来看，普遍存在柜体尺寸偏小，相间、相地间电气绝缘距离不够，这是此类装置的先天不足。在此情况下，当外部条件（环境、运行）发生变化时，易发生柜内放电绝缘件受损情况。近几年，我局110kV凤凰嘴变电站、杏坪变、东郊变电站都相继发生了不同程度电气绝缘损坏故障，经过认真分析，尽管都有不同的直接原因，但开关柜易凝露，造成绝缘强度降低是一个不可忽视的因素。从理论上说，似乎有很多的预防凝露的办法，但要100%防止产生凝露几乎很难做到。所谓结露现象是指柜体内壁表面温度下降到露点温度以下时，内壁表面会发生水珠凝结现象。这个现象称之为结露。结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。什么是露点温度？露点温度是指在一定温度的空气中，水蒸汽的最大含量称为饱和水蒸汽量，此时的空气成为饱和空气，饱和空气温度下降时，空气中的水蒸气将凝结成水珠。含有水蒸气的空气的饱和温度，称为露点温度。图1环境温度、凝露温度与相对湿度曲线从图1曲线可以看出：在一定的温度条件下，空气中的相对湿度越高，结露的温度越是接近环境空气温度，也就是说，环境温度愈接近露点温度，凝露就越容易发生；不管空气中的温度如何，形成结露的露点温度始终是低于环境温度。例如：空气温度20度、相对湿度60%时，结露的温度为12度。 从凝露发生机理与图1我们可以得出结论： 要想防止凝露的发生，必须使不允许发生凝露部位的表面温度始终高于其周边的环境温度；对开关设备而言，为防止开关柜内部发生凝露，只要保持开关柜体内部的温度始终高于外部环境温度即可。描述这一原理在生活中的现象就是：夏天从冰箱中取出一杯冰水，在水杯表面马上就会结露。而从高于环境温度的保温箱中拿出一杯热水时，杯子表面是不可能结露的。开关设备内部发生凝露引起爬电、闪络事故，一般发生在以下几种情况：地区湿度高，气候温度变化大，开关柜底部潮湿，有的电缆沟甚至有积水；有的开关柜在地下室，湿度高，柜体内温度特别是接近地面的温度低于环境温度；有的设备处于暂时停运状态，电柜内小环境温度就比周围环境温度低，在其表面就极易形成结露，在这种情况下，一旦送电投运，事故就随之发生。经过了对开关设备内部发生凝露形成机理的分析：我们认为主要应解决三个问题：是防止潮气水分的入侵，降低空气相对湿度，从而降低露点温度；保证开关设备内部通风畅通，保证气道顺畅，防止潮湿气体聚集，尽量平衡内外温度；提高柜内小环境温度，使开关柜内部要防凝露的部位的温度始终比柜外环境温度至少高23，使之不具备凝露发生的条件。针对110kV凤凰嘴变情况，分析认为35kV室内封闭开关柜绝缘件绝缘损坏主要有以下原因：1）生产厂家对开关柜内绝缘件选购不严格，绝缘件质量低劣、无金属屏蔽措施、绝缘强度不够；2）生产工艺粗糙，导电部件毛刺处理不净，易造成放电点；3）由于开关柜是全封闭式，没有透气孔。而大部分又是电缆出线，电缆沟上来的潮气易堆积在柜内，加之柜内通风不畅，当环境温度变化时，易凝露，造成绝缘强度降低；4）35kV的YH配电柜以前故障处理不彻底，其中绝缘件及柜体表面附着碳化物相当严重，在潮湿状况下绝缘降低已发生放电。二、防止凝露绝缘损坏的综合预防1）对尚未加运的或再建的新的35kV室内布置的封闭开关柜，要严把产品质量关，有必要实行产品监造制度，对开关柜厂家选用的绝缘套筒生产厂家要进行审核，严禁劣质配件上柜。具体为：对绝缘套筒要求生产厂家提供独立的绝缘强度试验报告，建议耐压为90kV/1min；局放为5pC控制；对绝缘筒内的导电部件在工艺上要进行捣圆抛光处理，禁止绝缘筒内的导电部件出现棱角、毛刺；开关柜应加装加热除湿装置（加热元件功率P300W）并实现温湿度自动控制，建议开关柜在保证防爆安全前提下，上下开网孔，形成空气对流。2）在设计方面，如10kV和35kV选用上下层户内布置的话，可考虑将35kV部分放置二楼；3）要严把基建验收关，对电缆出线柜，将柜体与电缆沟之间的封堵作为重点进行验收，严防潮气从电缆沟窜入柜内；4）对新建的35kV高压开关柜，要避免采用非大型、正规厂家生产的设备，要严把设备招标关，严禁二、三流厂家生产的35kV高压开关柜流入我局电网内；5）对在运的此类配电装置且一楼布置的设备要加强运维管理。三、凤凰变具体措施治理措施1）更换绝缘强度差的绝缘件；2）对与外界连接的穿墙套管处进行（防水密封胶）密封处理；3）开关柜加装空气对流窗；4）通风机加装防雨弯管；5）改善室内环境，采取除湿措施。四、效果分析经过采取以上综合治理措施，预防开关设备内部发生凝露现象的能力应当有所提高，但还需进一步检验。需要说明的是温湿度控制器是被动型动作器件，即一定要在空气中的水汽压力饱和时，也就是在物体表面到达露点温度，凝露发生时才会驱动加热工作。从检测凝露到消除凝露这一过程可以看出：首先要用凝露传感器来检测到凝露（那就一定是在凝露发生时）才能启动加热器。而防凝露作为一个开关柜反事故重要措施来说，接近凝露的边缘再启动加热来消除凝露，就缺少一个预防过程。因此，还需要运行人员来弥补这个不足，比如采取进入高湿度季节就强制长通电加热的办法。利用机会对有类似情况的变电站进行检查，着重就绝缘筒有无放电痕迹、绝缘筒内的导电部件是否捣圆、柜内有无加热除湿装置、柜体通风是否良好、电缆出线柜与电缆沟之间封堵是否良好进行调查。对存在的问题进行针对性治理，就可防止此类故障发生。开关柜防凝露一、概 述新型高压开关柜内部空间十分紧凑，为保证在高湿地区内部绝缘水平,保证装置可靠工作,对柜内防潮、防凝露提出了更高的要求。 我国在开关柜中采用自动加热除湿控制器防止凝露已有十几年历史，这种加热除湿控制器在抗潮湿、防凝露保证高压设备可靠运行起到了积极作用，但在有的地区应用中也出现了一些问题，例如：在南方的梅雨季节，有时开关柜内部的空气湿度较高，甚至开关柜内局部已有结露现象，由于安装在柜体内部的凝露传感器位置并没有到达凝露的程度，或者，凝露传感器长期受空气中灰尘和气体侵蚀，使传感器的灵敏度受到影响，凝露控制器不能及时地启动加热器。致使凝露控制的作用失灵，给开关设备的安全带来威胁。 信息请登陆:输配电设备网 根据凝露发生和预防机理，提出了一种多路温度控制装置，用控制开关柜柜内、柜外的温度差的方法来预防凝露的发生，这种方法可以大大提高开关柜防凝露的可靠性和工作寿命。用这种方法取代长期加热的驱潮方式有明显的节能效果。 二、开关柜常用的防凝露除湿措施及存在问题 信息来自:输配电设备网 2.1 常用凝露传感器的工作原理 现在市场上所有的凝露传感器几乎都是同一种类型，即在一个陶瓷基板上印制一种高分子半导体电阻材料，引出两端电极，当传感器表面干燥时，分子间接触电阻小，电极两端电阻为1k左右。而当高分子材料吸收水分后，其内部分子空间迅速膨胀，分子间接触电阻变大，使电极两端的电阻率大大增加。电子控制器通过测试电阻的大小来感知或预知是否发生凝露。例如HDP 07型凝露传感器，这是一种正特性开关型元件，它对低湿度不敏感，而对高湿度敏感，在70%RH 100%RH范围内阻值变化 这种类型传感器的工作特性曲线示于图1。从图1(A)中特性曲线可以看出这种凝露传感器有二个固有的特性缺陷： a) 在相对湿度不高时凝露传感器有一个离散区，在这区间对相对湿度变化不敏感而且变化的阻值也不精确，其输出特性不但和相对湿度的大小有关，和露点温度也有直接关系。例如：有时我们感觉到空气中湿度很大，但加热器并没有启动，这是由于传感器表面没有达到露点温度(也就是在传感器表面没有结成水珠)的缘故。 信息来源: A.凝露传感器特性曲线 B。线性湿度传感器特性曲线图1 凝露传感器与线性湿度传感器特性曲线 b) 由于凝露传感器必须不断地吸入或释放水分子，传感器受空气中灰尘或水份中的化学物质侵蚀后会改变灵敏度，导致防凝露的控制点出现偏差，这时会出现在湿度已是很高，凝露极易发生的情况下还没有启动加热器，或者加热启动后长期不会自动退出的现象，这就降低了防凝露灵敏度和可靠性。 2.2 常用的二种防凝露方法 方式1：在开关柜电缆室、断路器室各安装一个铝合金加热器(一般为150W)，铝合金加热器工作时，其表面温度为120 130。通过空气散热除湿，由用户根据工作环境状态人工控制加热器的投入、切除; 方式2：防凝露自动除湿控制器安装在开关柜仪表室，凝露传感器安装在开关柜柜内，铝合金加热器分别安装在开关柜电缆室、断路器室，利用凝露传感器的动作特性来自动启动加热器投入、切除。 2.3 存在问题 方式1是靠人力完成加热器的投入和切除，因此使用的可操作性很差，往往会出现两个极端情况。其一是加热投入后不关，会造成不必要耗电浪费。其二是没有随气候变化及时启动加热器，柜内很潮湿时得不到加热除湿，一旦发生爬电、闪络会造成巨大损失。 信息来自: 方式2是利用凝露传感器自动启动加热器的，也存在两个缺陷。其一;这种凝露传感器是被动型动作器件，即一定要在空气中的水汽压力饱和时，也就是在物体表面到达露点温度，凝露发生时才会驱动加热工作。从检测凝露到消除凝露这一过程可以看出：首先要用凝露传感器来检测到凝露(那就一定是在凝露发生时)才能启动加热器。而防凝露作为一个电柜反事故重要措施来说，接近凝露的边缘再启动加热来消除凝露，就缺少一个预防过程。从安全、可靠的角度来看，作为一个反事故措施在可靠性上还是远远不够的。其二，如果凝露传感器安装位置不当，或者凝露传感器的表面受到灰尘或气体的侵蚀后特性已改变，虽然柜壁已有结露现象，但凝露控制器仍不能及时启动加热器投入，也会带来严重后果。 信息来源: 因此，为了提高可靠性，电力运行单位往往会采用一些辅助手段来保障电柜的安全渡汛，如上海电力公司采用了进入霉雨季节就强制长通电加热的办法。这种方法，虽然加强了防凝露的措施，但也带来了电力损耗和浪费。 三、开关柜防凝露新方案及优越性 信息来源: 针对开关柜常用防凝露方法存在问题，为提高开关柜防凝露可靠性及减少电力消耗，提出了一种开关柜新颖防凝露控制方案。 3.1 “凝露”的基本概念及新方案依据 什么是凝露? 所谓结露现象是指柜体内壁表面温度下降到露点温度以下时，内壁表面会发生水珠凝结现象。这个现象称之为结露。结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。 什么是露点温度? 露点温度是指在一定温度的空气中，水蒸汽的最大含量称为饱和水蒸汽量，此时的空气成为饱和空气，饱和空气温度下降时，空气中的水蒸气将凝结成水珠。含有水蒸气的空气的饱和温度，称为露点温度。请参考温度、湿度、和露点的相关数据表(表1)。 信息来源: 表1 温度、湿度和露点的相关数据表格 按表格中数据得到图2。 图2 环境温度、凝露温度与相对湿度曲线 从表1与图2曲线可以看出： 在一定的温度条件下，空气中的相对湿度越高，结露的温度越是接近环境空气温度，也就是说，环境温度愈接近露点温度，凝露就越容易发生。不管空气中的温度如何，形成结露的露点温度始终是低于环境温度。例如：空气温度20度、相对湿度60%时，结露的温度为12度。 从凝露发生机理与表1、图2我们可以得出结论： 要想防止凝露的发生，必须使不允许发生凝露部位的表面温度始终高于其周边的环境温度。 对开关设备而言，为防止开关柜内部发生凝露，只要保持开关柜体内部的温度始终高于外部环境温度即可。描述这一原理在生活中的现象就是：夏天从冰箱中取出一杯冰水，在水杯表面马上就会结露。而从高于环境温度的保温箱中拿出一杯热水时，杯子表面是不可能结露的。 开关设备内部发生凝露引起爬电、闪络事故，一般发生在以下几种情况： 地区湿度高，气候温度变化大，开关柜底部潮湿，有的电缆沟甚至有积水; 有的开关柜在地下室，湿度高，柜体内温度特别是接近地面的温度低于环境温度; 有的设备处于暂时停运状态，电柜内小环境温度就比周围环境温度低，在其表面就极易形成结露，在这种情况下，一旦送电投运，事故就随之发生。 3.2 开关柜防凝露新技术方案 根据上面分析，只要我们使开关柜内部的温度始终保持高于柜外部的环境温度，且尽量降低柜体内部的相对湿度，就完全可以预防柜内产生凝露。 信息来自:输配电设备网 为了确保柜内温度始终保持高于柜外部的环境温度，又要满足节电目的，防凝露新方案的控制仪表将取消现有流行的凝露传感器，利用多个温度传感器，一个测柜体外温度;一个安装在柜壁，测量柜壁温度;其余的测柜体内部各隔室的温度，通过CPU智能化控制加热器的投切来调节柜内温度，使开关柜内部要防凝露的部位的温度始终比柜外环境温度至少高23，使之不具备凝露发生的条件，起到预防凝露的作用。当柜体内外有23 温差时就停止加热。当柜体内外温差低于23时就启动加热器。由于柜内环境容积小，达到这个温差所需的加热功率和柜内隔仓的容积的大小有关;电柜内部空间不同容积的升温/降温模拟实测试验 1、电柜空间容积：1.1m3 加热功率：150W 2、柜空间容积：0.5m3 加热功：150W 信息来源: 信息来自:输配电设备网 从以上实验曲线可以看出： 10kV开关柜母线室内部空间按0.5 m3空间容积模拟，加热到比柜外升高3时约需8分钟。停止加热后退回到温差1时约需25分钟。如果按照这个时间控制加热器投入、退出循环加热，保持电柜内部空间温度比柜外高13，加热投入的时间约是1 : 3。 35kV开关柜内母线室容积可以用1.1 m3空间来近似模拟。从曲线可以看出，保持柜内比柜外温度高13，需要加热器投入、退出的时间约为1:1。 按控制温差13的范围，0.5 m3空间时加热投入的时间是1/4，按1.1 m3计算，加热器投入时间是1/2。 如果电柜运行时产生一些热量的话，也可以作为加热功率的一部分，加热时间可能还会大大缩短。因此，用150W加热器，用温差控制防凝露，对于10kV开关柜至少可节省3/4的加热功耗，对于35kV开关柜至少可节省1/2的加热功耗。 为了进一步提高防潮、防凝露的可靠性，还可以在每台防凝露控制仪表中增加线性测量的相对湿度度传感器。控制仪表可在监测、温度、温差的同时，CPU还可以测量显示柜内的相对湿度。根据多种参数来判别、控制电柜内部的相对湿度(超过65%RH时启动加热)，进一步提高驱潮和防凝露能力。 四、结 论 1. 我国电力系统采用自动加热除湿控制器已有十几年的历史，自动加热除湿控制器在电力系统的高压设备运行中起到了抗潮湿、防凝露的积极作用。但在有的地区的应用中也会出现一些效果不理想的状况，分析其原因，在很大程度上就是因为凝露传感器其特性的局限性和使用环境的影响，致使控制灵敏度、精度产生较大偏差而引起。2. 有效地解决原自动加热除湿控制方案存在的灵敏度、精度、使用寿命、电能消耗和可靠性等问题，使防凝露控制技术在安全、可靠、节能方面上新台阶、发挥新效能。 3. 由于新方案把被动防止凝露方式,改变为主动防止凝露，无疑增加了开关柜防凝露的可靠性;另外，从传感器寿命来说，温度传感器的使用寿命是凝露传感器寿命的数十倍，防凝露控制系统的工作寿命和可靠性将大大增加。开关柜新颖的防凝露技术摘要：提出一种控制高压设备内部和外部温度差的方法，来预防凝露的发生，这种方法用温度传感器来替代凝露传感器，可大大提高电柜防凝露的可靠性，同时有良好的节电效果。 关键词：高压设备防凝露；控制温度差；提高可靠性; 节电 一、概 述 新型高压开关柜内部空间十分紧凑，为保证在高湿地区内部绝缘水平,保证装置可靠工作,对柜内防潮、防凝露提出了更高的要求。 我国在开关柜中采用自动加热除湿控制器防止凝露已有十几年历史，这种加热除湿控制器在抗潮湿、防凝露保证高压设备可靠运行起到了积极作用，但在有的地区应用中也出现了一些问题，例如：在南方的梅雨季节，有时开关柜内部的空气湿度较高，甚至开关柜内局部已有结露现象，由于安装在柜体内部的凝露传感器位置并没有到达凝露的程度，或者，凝露传感器长期受空气中灰尘和气体侵蚀，使传感器的灵敏度受到影响，凝露控制器不能及时地启动加热器。致使凝露控制的作用失灵，给开关设备的安全带来威胁。 根据凝露发生和预防机理，提出了一种多路温度控制装置，用控制开关柜柜内、柜外的温度差的方法来预防凝露的发生，这种方法可以大大提高开关柜防凝露的可靠性和工作寿命。用这种方法取代长期加热的驱潮方式有明显的节能效果。 二、开关柜常用的防凝露除湿措施及存在问题 21 常用凝露传感器的工作原理 现在市场上所有的凝露传感器几乎都是同一种类型，即在一个陶瓷基板上印制一种高分子半导体电阻材料，引出两端电极，当传感器表面干燥时，分子间接触电阻小，电极两端电阻为1k左右。而当高分子材料吸收水分后，其内部分子空间迅速膨胀，分子间接触电阻变大，使电极两端的电阻率大大增加。电子控制器通过测试电阻的大小来感知或预知是否发生凝露。例如HDP 07型凝露传感器，这是一种正特性开关型元件，它对低湿度不敏感，而对高湿度敏感，在70%RH 100%RH范围内阻值变化 这种类型传感器的工作特性曲线示于图1。从图1（A）中特性曲线可以看出这种凝露传感器有二个固有的特性缺陷： A凝露传感器特性曲线B。线性湿度传感器特性曲线 图1 凝露传感器与线性湿度传感器特性曲线 a) 在相对湿度不高时凝露传感器有一个离散区，在这区间对相对湿度变化不敏感而且变化的阻值也不精确，其输出特性不但和相对湿度的大小有关，和露点温度也有直接关系。例如：有时我们感觉到空气中湿度很大，但加热器并没有启动，这是由于传感器表面没有达到露点温度（也就是在传感器表面没有结成水珠）的缘故。 b) 由于凝露传感器必须不断地吸入或释放水分子，传感器受空气中灰尘或水份中的化学物质侵蚀后会改变灵敏度，导致防凝露的控制点出现偏差，这时会出现在湿度已是很高，凝露极易发生的情况下还没有启动加热器，或者加热启动后长期不会自动退出的现象，这就降低了防凝露灵敏度和可靠性。 22 常用的二种防凝露方法 方式1：在开关柜电缆室、断路器室各安装一个铝合金加热器（一般为150W），铝合金加热器工作时，其表面温度为120 130。通过空气散热除湿，由用户根据工作环境状态人工控制加热器的投入、切除； 方式2：防凝露自动除湿控制器安装在开关柜仪表室，凝露传感器安装在开关柜柜内，铝合金加热器分别安装在开关柜电缆室、断路器室，利用凝露传感器的动作特性来自动启动加热器投入、切除。 23 存在问题 方式1是靠人力完成加热器的投入和切除，因此使用的可操作性很差，往往会出现两个极端情况。其一是加热投入后不关，会造成不必要耗电浪费。其二是没有随气候变化及时启动加热器，柜内很潮湿时得不到加热除湿，一旦发生爬电、闪络会造成巨大损失。 方式2是利用凝露传感器自动启动加热器的，也存在两个缺陷。其一；这种凝露传感器是被动型动作器件，即一定要在空气中的水汽压力饱和时，也就是在物体表面到达露点温度，凝露发生时才会驱动加热工作。从检测凝露到消除凝露这一过程可以看出：首先要用凝露传 感器来检测到凝露（那就一定是在凝露发生时）才能启动加热器。而防凝露作为一个电柜反事故重要措施来说，接近凝露的边缘再启动加热来消除凝露，就缺少一个预防过程。从安全、可靠的角度来看，作为一个反事故措施在可靠性上还是远远不够的。其二，如果凝露传感器安装位置不当，或者凝露传感器的表面受到灰尘或气体的侵蚀后特性已改变，虽然柜壁已有结露现象，但凝露控制器仍不能及时启动加热器投入，也会带来严重后果。 因此，为了提高可靠性，电力运行单位往往会采用一些辅助手段来保障电柜的安全渡汛，如上海电力公司采用了进入霉雨季节就强制长通电加热的办法。这种方法，虽然加强了防凝露的措施，但也带来了电力损耗和浪费。 三、开关柜防凝露新方案及优越性 针对开关柜常用防凝露方法存在问题，为提高开关柜防凝露可靠性及减少电力消耗，提出了一种开关柜新颖防凝露控制方案。 31 “凝露”的基本概念及新方案依据 什么是凝露？ 所谓结露现象是指柜体内壁表面温度下降到露点温度以下时，内壁表面会发生水珠凝结现象。这个现象称之为结露。结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。 什么是露点温度？ 露点温度是指在一定温度的空气中，水蒸汽的最大含量称为饱和水蒸汽量，此时的空气成为饱和空气，饱和空气温度下降时，空气中的水蒸气将凝结成水珠。含有水蒸气的空气的饱和温度，称为露点温度。请参考温度、湿度、和露点的相关数据表。图2 环境温度、凝露温度与相对湿度曲线 从图2曲线可以看出： 在一定的温度条件下，空气中的相对湿度越高，结露的温度越是接近环境空气温度，也就是说，环境温度愈接近露点温度，凝露就越容易发生。不管空气中的温度如何，形成结露的露点温度始终是低于环境温度。例如：空气温度20度、相对湿度60%时，结露的温度为12度。 从凝露发生机理与表1、图2我们可以得出结论： 要想防止凝露的发生，必须使不允许发生凝露部位的表面温度始终高于其周边的环境温度。 对开关设备而言，为防止开关柜内部发生凝露，只要保持开关柜体内部的温度始终高于外部环境温度即可。描述这一原理在生活中的现象就是：夏天从冰箱中取出一杯冰水，在水杯表面马上就会结露。而从高于环境温度的保温箱中拿出一杯热水时，杯子表面是不可能结露的。 开关设备内部发生凝露引起爬电、闪络事故，一般发生在以下几种情况： 地区湿度高，气候温度变化大，开关柜底部潮湿，有的电缆沟甚至有积水； 有的开关柜在地下室，湿度高，柜体内温度特别是接近地面的温度低于环境温度； 有的设备处于暂时停运状态，电柜内小环境温度就比周围环境温度低，在其表面就极易形成结露，在这种情况下，一旦送电投运，事故就随之发生。 32 开关柜防凝露新技术方案 根据上面分析，只要我们使开关柜内部的温度始终保持高于柜外部的环境温度，且尽量降低柜体内部的相对湿度，就完全可以预防柜内产生凝露。 为了确保柜内温度始终保持高于柜外部的环境温度，又要满足节电目的，防凝露新方案的控制仪表将取消现有流行的凝露传感器，利用多个温度传感器，一个测柜体外温度；一个安装在柜壁，测量柜壁温度；其余的测柜体内部各隔室的温度，通过CPU智能化控制加热器的投切来调节柜内温度，使开关柜内部要防凝露的部位的温度始终比柜外环境温度至少高23，使之不具备凝露发生的条件，起到预防凝露的作用。当柜体内外有23 温差时就停止加热。当柜体内外温差低于23时就启动加热器。由于柜内环境容积小，达到这个温差所需的加热功率和柜内隔仓的容积的大小有关； 电柜内部空间不同容积的升温/降温模拟实测试验 1、电柜空间容积：1.1m3 加热功率：150W 2、柜空间容积：0.5m3 加热功：150W 柜外环境温度：17.2 柜外环境温度：17.2 柜内环境起始温度：17.3 柜内环境起始温度：17.4 加热器通电起始时间10:12（开始加热） 加热器通电起始时间14:10（开始加热） 柜内升温到达增高3时间10:40（停止加热） 柜内升温到达增高3时间14:18（停止加热） 柜内降温到比环境温度高1的时间11:12 柜内降温到比环境温度高1的时间14:43 、从以上实验曲线可以看出： 10kV开关柜母线室内部空间按0.5 m3空间容积模拟，加热到比柜外升高3时约需8分钟。停止加热后退回到温差1时约需25分钟。如果按照这个时间控制加热器投入、退出循环加热，保持电柜内部空间温度比柜外高13，加热投入的时间约是1 : 3。 35kV开关柜内母线室容积可以用1.1 m3空间来近似模拟。从曲线可以看出，保持柜内比柜外温度高13，需要加热器投入、退出的时间约为1:1。 按控制温差13的范围，0.5 m3空间时加热投入的时间是1/4，按1.1 m3计算，加热器投入时间是1/2。 如果电柜运行时产生一些热量的话，也可以作为加热功率的一部分，加热时间可能还会大大缩短。因此，用150W加热器，用温差控制防凝露，对于10kV开关柜至少可节省3/4的加热功耗，对于35kV开关柜至少可节省1/2的加热功耗。 为了进一步提高防潮、防凝露的可靠性，还可以在每台防凝露控制仪表中增加线性测量的相对湿度度传感器。控制仪表可在监测、温度、温差的同时，CPU还可以