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摘 要：提出一種控制高壓設(shè)備內(nèi)部和外部溫度差的方法，來預(yù)防凝露的發(fā)生，這種方法用溫度傳感器來替代凝露傳感器，可大大提高電柜防凝露的可靠性，同時有良好的節(jié)電效果。 關(guān)鍵詞：高壓設(shè)備防凝露；控制溫度差；提高可靠性; 節(jié)電 一、概 述 新型高壓開關(guān)柜內(nèi)部空間十分緊湊，為保證在高濕地區(qū)內(nèi)部絕緣水平,保證裝置可靠工作,對柜內(nèi)防潮、防凝露提出了更高的要求。 我國在開關(guān)柜中采用自動加熱除濕控制器防止凝露已有十幾年歷史，這種加熱除濕控制器在抗潮濕、防凝露保證高壓設(shè)備可靠運(yùn)行起到了積極作用，但在有的地區(qū)應(yīng)用中也出現(xiàn)了一些問題，例如：在南方的梅雨季節(jié)，有時開關(guān)柜內(nèi)部的空氣濕度較高，甚至開關(guān)柜內(nèi)局部已有結(jié)露現(xiàn)象，由于安裝在柜體內(nèi)部的凝露傳感器位置并沒有到達(dá)凝露的程度，或者，凝露傳感器長期受空氣中灰塵和氣體侵蝕，使傳感器的靈敏度受到影響，凝露控制器不能及時地啟動加熱器。致使凝露控制的作用失靈，給開關(guān)設(shè)備的安全帶來威脅。 根據(jù)凝露發(fā)生和預(yù)防機(jī)理，提出了一種多路溫度控制裝置，用控制開關(guān)柜柜內(nèi)、柜外的溫度差的方法來預(yù)防凝露的發(fā)生，這種方法可以大大提高開關(guān)柜防凝露的可靠性和工作壽命。用這種方法取代長期加熱的驅(qū)潮方式有明顯的節(jié)能效果。 二、開關(guān)柜常用的防凝露除濕措施及存在問題 2．1 常用凝露傳感器的工作原理 現(xiàn)在市場上所有的凝露傳感器幾乎都是同一種類型，即在一個陶瓷基板上印制一種高分子半導(dǎo)體電阻材料，引出兩端電極，當(dāng)傳感器表面干燥時，分子間接觸電阻小，電極兩端電阻為1kΩ左右。而當(dāng)高分子材料吸收水分后，其內(nèi)部分子空間迅速膨脹，分子間接觸電阻變大，使電極兩端的電阻率大大增加。電子控制器通過測試電阻的大小來感知或預(yù)知是否發(fā)生凝露。例如HDP — 07型凝露傳感器，這是一種正特性開關(guān)型元件，它對低濕度不敏感，而對高濕度敏感，在70%RH ~ 100%RH范圍內(nèi)阻值變化 這種類型傳感器的工作特性曲線示于圖1。從圖1（A）中特性曲線可以看出這種凝露傳感器有二個固有的特性缺陷：
A．凝露傳感器特性曲線
B。線性濕度傳感器特性曲線
圖1 凝露傳感器與線性濕度傳感器特性曲線 a) 在相對濕度不高時凝露傳感器有一個離散區(qū)，在這區(qū)間對相對濕度變化不敏感而且變化的阻值也不精確，其輸出特性不但和相對濕度的大小有關(guān)，和露點(diǎn)溫度也有直接關(guān)系。例如：有時我們感覺到空氣中濕度很大，但加熱器并沒有啟動，這是由于傳感器表面沒有達(dá)到露點(diǎn)溫度（也就是在傳感器表面沒有結(jié)成水珠）的緣故。 b) 由于凝露傳感器必須不斷地吸入或釋放水分子，傳感器受空氣中灰塵或水份中的化學(xué)物質(zhì)侵蝕后會改變靈敏度，導(dǎo)致防凝露的控制點(diǎn)出現(xiàn)偏差，這時會出現(xiàn)在濕度已是很高，凝露極易發(fā)生的情況下還沒有啟動加熱器，或者加熱啟動后長期不會自動退出的現(xiàn)象，這就降低了防凝露靈敏度和可靠性。 2．2 常用的二種防凝露方法 方式1：在開關(guān)柜電纜室、斷路器室各安裝一個鋁合金加熱器（一般為150W），鋁合金加熱器工作時，其表面溫度為120℃ ~ 130℃。通過空氣散熱除濕，由用戶根據(jù)工作環(huán)境狀態(tài)人工控制加熱器的投入、切除； 方式2：防凝露自動除濕控制器安裝在開關(guān)柜儀表室，凝露傳感器安裝在開關(guān)柜柜內(nèi)，鋁合金加熱器分別安裝在開關(guān)柜電纜室、斷路器室，利用凝露傳感器的動作特性來自動啟動加熱器投入、切除。 2．3 存在問題 方式1是靠人力完成加熱器的投入和切除，因此使用的可操作性很差，往往會出現(xiàn)兩個極端情況。其一是加熱投入后不關(guān)，會造成不必要耗電浪費(fèi)。其二是沒有隨氣候變化及時啟動加熱器，柜內(nèi)很潮濕時得不到加熱除濕，一旦發(fā)生爬電、閃絡(luò)會造成巨大損失。 方式2是利用凝露傳感器自動啟動加熱器的，也存在兩個缺陷。其一；這種凝露傳感器是被動型動作器件，即一定要在空氣中的水汽壓力飽和時，也就是在物體表面到達(dá)露點(diǎn)溫度，凝露發(fā)生時才會驅(qū)動加熱工作。從檢測凝露到消除凝露這一過程可以看出：首先要用凝露傳 感器來檢測到凝露（那就一定是在凝露發(fā)生時）才能啟動加熱器。而防凝露作為一個電柜反事故重要措施來說，接近凝露的邊緣再啟動加熱來消除凝露，就缺少一個預(yù)防過程。從安全、可靠的角度來看，作為一個反事故措施在可靠性上還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。其二，如果凝露傳感器安裝位置不當(dāng)，或者凝露傳感器的表面受到灰塵或氣體的侵蝕后特性已改變，雖然柜壁已有結(jié)露現(xiàn)象，但凝露控制器仍不能及時啟動加熱器投入，也會帶來嚴(yán)重后果。 因此，為了提高可靠性，電力運(yùn)行單位往往會采用一些輔助手段來保障電柜的安全渡汛，如上海電力公司采用了進(jìn)入霉雨季節(jié)就強(qiáng)制長通電加熱的辦法。這種方法，雖然加強(qiáng)了防凝露的措施，但也帶來了電力損耗和浪費(fèi)。 三、開關(guān)柜防凝露新方案及優(yōu)越性 針對開關(guān)柜常用防凝露方法存在問題，為提高開關(guān)柜防凝露可靠性及減少電力消耗，提出了一種開關(guān)柜新穎防凝露控制方案。 3．1 “凝露”的基本概念及新方案依據(jù) 什么是凝露？ 所謂結(jié)露現(xiàn)象是指柜體內(nèi)壁表面溫度下降到露點(diǎn)溫度以下時，內(nèi)壁表面會發(fā)生水珠凝結(jié)現(xiàn)象。這個現(xiàn)象稱之為結(jié)露。結(jié)露是否發(fā)生取決于室內(nèi)溫度、柜內(nèi)溫度、相對濕度以及露點(diǎn)溫度。 什么是露點(diǎn)溫度？ 露點(diǎn)溫度是指在一定溫度的空氣中，水蒸汽的最大含量稱為［飽和水蒸汽量］，此時的空氣成為［飽和空氣］，飽和空氣溫度下降時，空氣中的水蒸氣將凝結(jié)成水珠。含有水蒸氣的空氣的飽和溫度，稱為露點(diǎn)溫度。請參考溫度、濕度、和露點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)表（表1）。 表1 溫度、濕度和露點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)表格
按表格中數(shù)據(jù)得到圖2。
圖2 環(huán)境溫度、凝露溫度與相對濕度曲線 從表1與圖2曲線可以看出： ①在一定的溫度條件下，空氣中的相對濕度越高，結(jié)露的溫度越是接近環(huán)境空氣溫度，也就是說，環(huán)境溫度愈接近露點(diǎn)溫度，凝露就越容易發(fā)生。②不管空氣中的溫度如何，形成結(jié)露的露點(diǎn)溫度始終是低于環(huán)境溫度。例如：空氣溫度20度、相對濕度60%時，結(jié)露的溫度為12度。 從凝露發(fā)生機(jī)理與表1、圖2我們可以得出結(jié)論： ① 要想防止凝露的發(fā)生，必須使不允許發(fā)生凝露部位的表面溫度始終高于其周邊的環(huán)境溫度。② 對開關(guān)設(shè)備而言，為防止開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)生凝露，只要保持開關(guān)柜體內(nèi)部的溫度始終高于外部環(huán)境溫度即可。描述這一原理在生活中的現(xiàn)象就是：夏天從冰箱中取出一杯冰水，在水杯表面馬上就會結(jié)露。而從高于環(huán)境溫度的保溫箱中拿出一杯熱水時，杯子表面是不可能結(jié)露的。 開關(guān)設(shè)
