潮湿环境下高压开关柜的设计改进

西电宝鸡电气有限公司  陕西省  宝鸡市  721306

        摘要：我国高湿地区降雨量大、环境潮湿对开关设备的危害是很大的。潮湿环境的产生是多方面的，针对此问题对KYN61开关柜的设计进行了几点改进，希借此改进能够设计出满足高湿度地区要求的开关柜产品。
        关键词：凝露；绝缘性能；KYN61开关柜；对流风机；温湿度传感器

1、引言 
        在我国南方地区，降雨量大、环境潮湿对KYN61高压开关柜的设计有严格的技术要求。一般常出现的问题有：绝缘件放电、设备爬电、闪络和跳闸事故。经分析南方地区光照条件较差，降雨天数较多，相对湿度较大[1]，特别是梅雨季节。造成开关柜内部的空气湿度较高，给开关设备的正常运行带来安全隐患。
2．潮湿环境对开关柜的危害
        由于水汽、凝露现象导致开关柜绝缘损坏，引发外绝缘对地闪络击穿，内绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压闪络击穿，瓷瓶套管、污闪、击穿、爆炸，提升杆闪络，CT闪络、击穿、爆炸，瓷瓶断裂等故障。故障发生波及邻柜，造成母线失压，设备大量损坏。绝缘水平是要正确处理作用在绝缘上的各种电压（包括运行电压和各种过电压）、各种限压措施、绝缘强度这三者之间的关系[2]。力求使产品做到既安全又经济，得到最佳的经济效益。泄漏距离越长，电弧的弧径就越长，闪络就难以发生。如果绝缘子的泄漏距离小，放电容易跨接两端电极，从而发生闪络。
3. 潮湿环境的产生及分析
        湿度分为绝对湿度和相对湿度，绝对湿度是指每立方米的空气中含有水蒸气的质量；相对湿度是指水蒸气在空气中达到饱和的程度，饱和时为100%RH。当绝对湿度不变时温度越高相对湿度越小。
3.1 致使柜内高湿产生的原因
        根据高压开关柜内凝露产生的原因分析，环境影响十分严重，地理区域位置往往决定了这一区域的温度、日照、降雨量等因素；人为控制不当，也使得真空开关柜内湿度加大；气候条件，防护等级的多方面影响都会致使不安全隐患发生。
3.2 凝露
        凝露是当空气湿度达到一定饱和程度时，在温度相对较低的物体上凝结的一种现象。湿度是普遍存在的，而凝露只是湿度达到一定程度时的一种特殊现象。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        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。在一定的温度条件下，环境温度愈接近露点温度，凝露就越容易发生。
4. 针对高湿环境开关柜改进设计
4.1柜体各室通风除湿设计
        KYN61开关柜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。在各室顶端泄压板上加开百叶窗，左右支撑板加开通风孔，柜后门加开通风孔并加盖铜纱网。由于高湿地区的特殊环境，高压开关柜内空气潮湿，增加轴流风机，并针对其除湿功能进行加速空气循环设计，在断路器室、母线室、电缆室顶分别安装三只风机，使空气形成对流循环，保持开关柜内空气干燥，从而达到除湿作用。
4.2 全面温湿度测控设计
        凝露传感器是在一个陶瓷基板上印制一种高分子半导体电阻材料，当传感器表面干燥时，分子间接触电阻小。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，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。当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。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。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。
        分算式多点测控温湿度传感器设计，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2℃~3℃，使之不具备凝露发生的条件，起到预防凝露的作用。
5. 结论
        因高湿环境形成因素较多，对设备的危害大，设备除湿是非常关键的环节。开关柜是一个相对比较密封的整体，除湿又要考虑通风，加热。这就要求开关柜设计时需考虑设备运行的可靠性和对环境的适应性。在此方面我们还要不断地探索创新，寻求新的设计突破口，满足高湿地区对开关设备的要求。
参考文献
[1] 孙才新,司马文霞,舒立春. 大气环境与电气外绝缘. 北京:中国电力出版社,2002.9
[2]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.