成套开关柜凝露成因及防范措施浅析

成套开关柜凝露成因及防范措施浅析

李小闰，赵均华，梅建平

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摘要：当露点温度比周围环境温度要高时，空气当中的大量水蒸气将会逐渐凝结成小水珠，进而形成凝露。而如果开关柜在运行过程中有凝露产生，则其内部的许多电气部件将因此而受潮，出现放电、绝缘击穿等各种问题，严重影响开关柜的安全运行。因而有必要通过明确凝露对开关柜安全运行所产生的具体影响进行有效明确，从而在此基础上提出有效的防范措施，以保障开关柜的安全运行。

关键词：成套开关柜；凝露成因；防范措施

前言：开关柜作为分合、控制和保护用电设备的重要装置，在电力系统发电、输电、配电和电能转换的过程中起着至关重要的作用。然而，在高温高湿、低温高湿等情况下，开关柜内部极易出现凝露现象，导致零部件腐蚀和电气设备绝缘性能下降，影响其机械、电气性能，甚至导致绝缘件表面产生沿面放电而引发事故。因此探究成套开关柜凝露成因及防范措施十分必要。

一、凝露产生原理及危害

凝露是指环境温度低于当时的露点温度，空气中的水蒸气凝结成水珠。露点温度是指空气中水蒸气达到饱和状态而液化成露珠所需要的温度。相对湿度是指在一定时间内，某处空气中的水蒸气量与该气温下饱和水蒸气量的百分比。温度和湿度是影响产生凝露的两大要素：①在一定温度条件下，空气中相对湿度越高，露点温度越接近环境空气温度，凝露越容易发生；②不管空气中的温度如何，形成凝露的露点温度始终低于环境空气温度。凝露一旦产生，将带来极大的危害：（1）开关柜电缆室发生凝露。在干燥的电缆室中，电缆、避雷器等电气设备绝缘表面虽有污秽但电阻很高，不会发生污闪。一旦电气设备受潮产生凝露，污秽层电介质便会逐渐分解并在绝缘表面形成一层薄薄的导电液膜，使电气设备的绝缘强度大大下降，产生放电。长时间放电，会造成绝缘层击穿。同时，设备相间爬电距离减少，在高电压的持续作用下，势必造成其他相电气设备绝缘积累性损伤，逐渐发展成相间短路故障，最终引起开关柜爆炸。（2）开关柜手车断路器室发生凝露。在手车断路器操作机构上形成的凝露会腐蚀机构内的金属部件，影响机构的使用寿命，甚至因锈蚀而造成机构卡涩，导致手车断路器分合时机构不能运行到位。如果因此使得断路器动静触头慢分慢合，则会酿成电力事故。（3）开关柜继电器仪表室发生凝露。开关柜继电器仪表室形成的凝露对端子排上的金属导电部位造成腐蚀，腐蚀严重或混入灰尘等杂质后易造成交、直流短路接地，而直流接地会对变电站二次系统的稳定运行造成极大的危害。运行经验表明，直流接地多是有水附着在带电部位上，而更严重的是凝露造成端子排上两根二次线的短接，如果恰好是断路器跳闸回路，则会立即引起断路器误动作，造成停电事故。

二、成套开关柜凝露产生的原因

（一）温湿度控制器安装位置不合理，启控湿度不灵敏

现在大部分开关柜的温湿度控制器安装在开关柜的上门板上，温湿度传感器直接在控制器内，并不能真实反映柜内的温湿度，从而不能正确启控加热器。当开关柜内外的空气温差较大时，虽然柜内的空气相对湿度已经超过传感器的启控湿度，但是由于安装位置的不合理，温湿度控制器并不启动柜内的加热器，从而造成柜壁温度低于空气温度，造成柜内凝露。即开关柜的表面温度低于了空气的露点温度。

（二）开关柜本体气密性较好，空气流动不畅

成套开关柜装置因为要求防尘，防小动物，所以设计时密封性做的较好，没有空气的对流口。在另一方面带来的后果就是柜内的空气流通不畅，当水汽进入柜内后，室内空气湿度的下降后，柜内水汽不易排出，造成长期积聚在里面，当开关柜柜壁温度下降时，就形成凝露。即空气的相对湿度增大了。

（三）电缆沟设计不合理，容易积水，引起水汽积聚

现在室内开关柜大多数采用电缆进出线方式，传统的开关室设计时为节约土建成本，电缆进出线的管沟大都采用地沟式，这种电缆沟相当于在开关柜的底部挖了一个地下的沉井。在运行过程中如果进出线封堵不良，极易进水，沉积在开关柜下面。遇到开关室内的温度升高，大量水分蒸发，水汽上升，容易引起大量的水汽积聚在开关柜内，使开关柜内的空气相对湿度长期处于高湿度状态。这种结构的变电所内开关柜凝露严重，设备腐蚀情况不容忽视，也是事故频发的主要原因。

（四）开关室为封闭式结构，空气流动不畅

现在的开关室大部分为封闭结构，没有窗户，空气流动不畅，容易引起室内空气的湿度上升，当温度变化时容易在开关柜内引起凝露。

三、成套开关柜凝露的防范措施

在分析了凝露的机理及开关柜凝露成因的几点因素后，我们发现要想有效预防开关柜发生凝露现象，首先一点是要提高开关柜柜体的温度，使柜体的温度要始终大于环境温度，一般只要高个2℃~3℃就可以了。第二点就是要防止水分的入侵，主要目的就是要降低空气的相对湿度。第三，就是要加强空气的流通，及时排除开关室、开关柜内的潮湿空气。

（一）利用引线将温湿度控制器的传感器放置在开关柜底部

温湿度控制器安装在柜门板上后，不能真实反映柜内的空气温湿度，可以将温湿度控制器内的传感器通过引线，放置在开关柜的底部，将信号接入控制器。以便真实反映开关柜内的温湿度，根据温湿度的变化启动加热器，达到加热柜壁及干燥柜内空气的目的。

（二）加装加热除湿装置

开关柜内加装加热除湿装置，手动、自动运行两用切换，根据季节分别采用手动或自动方式进行除湿。对于湿度较高，温度变化较快且变化幅度较大的变电站，开关设备在备用和运行状态下均应保证加热除湿装置全天候投入。

（三）加装测温装置

为预防凝露引起开关柜内电气设备锈蚀，使其接触电阻过大，或绝缘受损等造成发热，应在开关柜关键部位加装测温点，并要具备远传功能，方便运维人员对开关柜内部电气设备的温升进行实时监测，发现异常发热及时采取措施。

（四）改进开关柜设计，加装空气通风

增加对流的排气口或者风扇，以利于加强柜体内外的空气流通。在开关室内安装大功率的除湿装置，干燥开关室内空气，也可以达到一定的除湿目的。

（五）采用半地下的电缆层结构

半地下电缆层结构便于电缆安装，相比较于预埋电缆管的方式，这种半地下电缆层操作空间大，便于工作人员操作，因而在目前的建筑电气安装领域得到了一致肯定。现在系统内有部分变电所就采用此种结构。这种电缆层结构的主要好处是开关室离地设计，可以有效地保证电缆层内不进水。同时可以设置排水泵，进入电缆层的水也可以及时排除，加之半地下结构，在地面上的墙体上设置通风窗，可以及时排除水汽，使之潮湿空气不进入开关柜内，从而有效防止柜内凝露的产生。最为常见的半地下电缆层设计同上部结构相连，形成一个整体框架。而随着混凝土施工技术的发展，越来越多的半地下电缆层采用了箱型混凝土结构。

结束语：如果开关柜本身缺乏良好的安装环境或是空气温湿度变化相对较大等原因，比较容易导致其产生凝露。而一旦产生凝露，如果无法对其进行有效处理，不仅会大幅减弱电气设备自身的绝缘性能，严重时还有可能导致短路故障甚至开关柜爆炸等情况出现。因此笔者认为相关工作人员除了需要在日常加强对开关柜的认真巡视之外，还需要注重加强电缆沟的排水以及开关柜除湿，以此有效防止凝露出现，切实保障开关柜的安全运行。

单位信息:宁波奥克斯高科技有限公司

参考文献：

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