變電站內(nèi)端子箱凝露機(jī)理分析及防凝露措施探討

【摘要】目前端子箱中防凝露主要采取加裝加熱裝置的方法，但實(shí)施效果欠佳。本文通過對(duì)其凝露機(jī)理的分析，提出解決措施，進(jìn)而推廣到其他相似場所。

【關(guān)鍵詞】凝露機(jī)理；防凝露措施

引言

變電站內(nèi)端子箱是室外一次設(shè)備與室內(nèi)保護(hù)，測(cè)控裝置聯(lián)系的中間環(huán)節(jié)。端子箱內(nèi)凝露積水易引發(fā)多種嚴(yán)重故障：直流二次回路對(duì)地絕緣電阻下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)形成直流正或負(fù)電源接地；端子排或繼電器接點(diǎn)短路，造成保護(hù)誤動(dòng)；端子排螺絲或短接片生銹引起二次端子接觸不良，造成設(shè)備運(yùn)行異常，電流回路發(fā)熱或開路，甚至導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。對(duì)于智能變電站，匯控柜內(nèi)安裝有重要的智能設(shè)備——合并單元和智能終端，消除柜內(nèi)凝露的需求更為迫切。

1、凝露機(jī)理分析

所謂凝露現(xiàn)象是指物件表面溫度下降到露點(diǎn)溫度以下時(shí)，物件表面會(huì)發(fā)生水珠凝結(jié)現(xiàn)象。凝露是否發(fā)生取決于環(huán)境溫度、相對(duì)濕度以及露點(diǎn)溫度。

通過對(duì)不同環(huán)境溫度下的相對(duì)濕度和露點(diǎn)溫度的值進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在空氣相對(duì)濕度相同的條件下，不同環(huán)境溫度下的露點(diǎn)溫度不同。對(duì)數(shù)據(jù)稍做處理后，將三變量簡化為溫差和相對(duì)濕度，其兩者之間的關(guān)系如表1所示（溫差取整數(shù)均值）：

從上述分析可以得到：凝露的產(chǎn)生取決于兩個(gè)根本因素：空氣相對(duì)濕度和凝露部位的溫差。這兩個(gè)因素同時(shí)滿足時(shí)，對(duì)應(yīng)部位將產(chǎn)生凝露。

結(jié)合本地平均氣象條件，晝夜溫差大于12℃，大氣相對(duì)濕度大于50%。當(dāng)電纜溝潮氣上行時(shí)，端子箱內(nèi)濕度將達(dá)到70%以上，加上地下溫度變化小，當(dāng)外界氣溫降低5℃以上時(shí)，上行的濕熱空氣將在端子箱內(nèi)形成凝露。

2、凝露現(xiàn)狀分析

目前端子箱采取的防凝露措施主要是安裝加熱板等加熱裝置，通過加熱箱內(nèi)空氣使物件表面溫度遠(yuǎn)離露點(diǎn)溫度的方法來消除凝露。由于端子箱采用金屬材質(zhì)，熱傳導(dǎo)性強(qiáng)，箱體的溫度等同大氣和底座基礎(chǔ)的溫度。箱內(nèi)加熱板局部加熱使得加熱板周圍的空氣溫度迅速升高。由于端子箱為一個(gè)相對(duì)密閉的空間。加熱前后箱內(nèi)空氣中水汽含量沒有發(fā)生大的變化，當(dāng)外部溫度降低時(shí)，熱空氣接觸端子箱等物件表面時(shí)遇冷產(chǎn)生冷凝。同時(shí)端子箱頂部的水珠達(dá)到一定大小后掉落到物件表面，加重物件表面凝露。

3、凝露現(xiàn)象解決措施

根據(jù)凝露形成的機(jī)理，本文舍棄了單純提高環(huán)境溫度的方式，采取降低端子箱內(nèi)空氣相對(duì)濕度和內(nèi)外溫差的方法，分別破壞凝露產(chǎn)生的基礎(chǔ)。

3.1減少潮氣來源以降低端子箱內(nèi)空氣相對(duì)濕度

3.1.1更換或改進(jìn)不滿足密封條件的老舊端子箱。在條件允許的情況下更換新型不銹鋼端子箱。新型的不銹鋼材質(zhì)端子箱，具有硬度高、門框密封性好、屏蔽性好、使用年限長的優(yōu)點(diǎn)。良好的密封性能夠防止雨水，甚至潮氣從箱門及周邊縫隙進(jìn)入箱內(nèi)。條件不允許時(shí)可在舊端子箱的門框四周加裝密封條和在箱體接縫處填充防水膠。

3.1.2加強(qiáng)封堵，防止電纜溝潮氣上行。由于雨水和土壤滲水的存在，電纜溝內(nèi)的空氣相對(duì)濕度較高。當(dāng)端子箱底部存在縫隙時(shí)潮氣會(huì)擴(kuò)散到箱體內(nèi)。由于電纜溝內(nèi)環(huán)境溫度變化幅度小，當(dāng)端子箱外部環(huán)境溫度變低，潮氣在端子箱內(nèi)形成凝露。目前端子箱的箱底是用防火泥封堵的。由于防火泥為固體，特別是冬季氣溫低時(shí)，防火泥的硬度很高，封堵孔洞時(shí)很難做到嚴(yán)絲合縫。在原先防火泥封堵的表面以半流體態(tài)的無機(jī)堵料封堵或全部用無機(jī)堵料封堵，并在端子箱基礎(chǔ)底部對(duì)電纜進(jìn)入基礎(chǔ)處進(jìn)行封堵。這樣就能將端子箱與電纜溝很好的隔離開來。

3.1.3加強(qiáng)箱底空氣流通。端子箱底部與電纜溝相通，電纜溝內(nèi)的潮氣會(huì)大量聚集在端子箱下。只要箱底有絲毫的縫隙，潮氣就會(huì)侵入端子箱。當(dāng)外部條件滿足時(shí)潮氣就會(huì)在裝置表面和端子排上凝結(jié)成水珠。當(dāng)對(duì)端子箱封堵面之下進(jìn)行良好的通風(fēng)后，來自電纜溝的濕熱空氣會(huì)在空氣流動(dòng)中消散。此時(shí)即使底座密封不佳也能大幅減少進(jìn)入端子箱的潮氣。

3.1.4端子箱架空布置。將端子箱布置在支架或一定高度的基礎(chǔ)之上，使穿有電纜的金屬管道充分暴露在自然環(huán)境中。憑借金屬管道良好的傳熱性，來自電纜溝內(nèi)的濕熱空氣在端子箱底部已經(jīng)降至環(huán)境溫度。這樣箱內(nèi)空氣與箱內(nèi)物件表面沒有溫差，從而破壞了凝露產(chǎn)生的根本條件。在變電站開關(guān)場中，按此方式安裝的斷路器或刀閘機(jī)構(gòu)中幾乎沒有凝露現(xiàn)象。

3.1.5改造電纜溝相關(guān)設(shè)施。在電纜溝底部修建排水溝，使其具有一定坡度，以便及時(shí)排放溝內(nèi)積水，從源頭上減少溝內(nèi)潮氣；對(duì)電纜溝進(jìn)行綜合整理，安裝電纜支架，清除排水溝內(nèi)雜物，避免溝內(nèi)積水排水不暢；制作帶有透氣孔的電纜蓋板，每隔一段距離安裝一塊，加速溝內(nèi)潮氣的蒸發(fā)，并定期檢查電纜溝蓋板上通氣孔，防止通氣孔阻塞。

3.2控制端子箱內(nèi)溫差和空氣相對(duì)濕度

從表1的分析可知，空氣相對(duì)濕度越低，產(chǎn)生凝露需要達(dá)到的溫差越大。控制端子箱內(nèi)的空氣相對(duì)濕度在合適的水平可以有效的避免產(chǎn)生凝露。一方面在端子箱下部箱體壁上開孔，在開孔處內(nèi)側(cè)裝以防塵面紗和紗網(wǎng)，外部裝設(shè)防雨罩。在箱體頂部裝設(shè)換氣風(fēng)扇，將出風(fēng)口設(shè)置在箱體外檐下。當(dāng)箱內(nèi)空氣濕度高于濕度控制器設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)風(fēng)扇通風(fēng)，減小端子箱內(nèi)外溫差；另一方面，在端子箱內(nèi)安裝小型除濕設(shè)備。當(dāng)箱內(nèi)濕度高于控制器設(shè)定值時(shí)，除濕裝置自動(dòng)啟動(dòng)除濕，并將水排到端子箱外，從而破壞了凝露產(chǎn)生的兩個(gè)根本條件，可靠的防止凝露的產(chǎn)生。

3.3工藝和制度方面

設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)端子箱基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)采用端子箱與電纜溝完全分開的設(shè)計(jì)；將端子箱內(nèi)的端子排設(shè)計(jì)成水平排列，并使用鍍鉻防銹端子；運(yùn)行人員在強(qiáng)對(duì)流天氣后及時(shí)打開端子箱箱門，加速箱內(nèi)的潮氣排出，避免由于除潮不及時(shí)引起的凝露問題；巡視時(shí)仔細(xì)檢查箱體內(nèi)情況，發(fā)現(xiàn)換氣除濕裝置異?；虻綦姇r(shí)及時(shí)處理。

4、總結(jié)

本文通過分析端子箱凝露機(jī)理，主要從減少潮氣來源和控制端子箱內(nèi)溫差和空氣相對(duì)濕度這兩方面提出了解決措施。由于針對(duì)性的采用這些措施，六里坪變電站匯控柜中很好的解決了普遍存在于端子箱的凝露問題，提高了變電站運(yùn)行安全性。10kV和35kV開關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)站和高壓配電室的電纜溝為市政管網(wǎng)或與其相通，溝內(nèi)積水嚴(yán)重，溫度更高。加上柜體電纜接入處封堵嚴(yán)密程度不足導(dǎo)致柜體內(nèi)凝露程度更加嚴(yán)重。從本文提出的兩方面采取防凝露措施，將改善設(shè)備運(yùn)行的運(yùn)行環(huán)境，降低設(shè)備故障率，提高運(yùn)行可靠性。