成套开关柜凝露成因及解决对策研究

摘要：由于成套开关柜在应用过程中经常出现凝露现象，容易腐蚀柜体、损坏绝缘件，引发电路故障。因此，分析了成套开关柜凝露的成因，主要受环境温湿度变化及开关柜通风不良等因素影响。针对相关因素，提出安装温湿度控制器、优化开关柜设计和引入半地下电缆层等解决措施，以期可以有效地减轻甚至消除凝露，更好地提升开关柜运行效率和安全性。

关键词：成套开关柜凝露成因柜体设计温湿度控制

ResearchontheCausesandSolutionsofCondensationinCompleteSwitchgear

RENZhixueQUHuaiboSUShimin

ZhongxingElectricCo.，Ltd.OfShandongZaozhuangMiningGroupCo.，Ltd.，Zaozhuang，ShandongProvince，277000China

Abstract：Duetothefrequentoccurrenceofcondensationintheapplicationprocessofcompleteswitchgear，itiseasytocorrodethegear，damageinsulationcomponents，andcausecircuitfailures.Therefore，thecausesofcondensationinthecompleteswitchgearwereanalyzed，mainlyaffectedbyfactorssuchaschangesinenvironmentaltemperatureandhumidityandpoorventilationoftheswitchgear.Inresponsetorelevantfactors，itproposessolutionssuchasinstallingtemperatureandhumiditycontrollers，optimizingswitchgeardesign，andintroducingsemiundergroundcablelayersItisexpectedtoeffectivelyreduceoreveneliminatecondensation，andbetterimprovetheefficiencyandsafetyofswitchgearoperation.

KeyWords：Completeswitchgear;Causesofcondensation;Geardesign;Temperatureandhumiditycontrol

成套开关柜作为电力系统的核心组成部分，其稳定性直接关系到整个电力系统的安全与可靠性。作为影响开关柜稳定运行的主要问题之一，凝露不仅会导致设备内部零件腐蚀、降低电气性能，还可能引发安全事故，因此，深入分析开关柜凝露现象的成因，并采取科学有效解决策略，对提升开关柜的运行性能和延长使用寿命具有重要意义。本研究通过系统的分析和实证测试，探讨了减轻甚至消除成套开关柜凝露现象的有效方法，旨在为电力设备行业提供科学的解决方案和实践指导[1]。

1成套开关柜凝露成因分析

1.1环境湿度对凝露的影响

在高湿度环境下，空气中的水蒸气含量增加，当这些水蒸气遇到温度低于其露点的表面时，就会凝结成水珠。成套开关柜通常位于变电站或工业环境中，这些地方的湿度条件可能因季节变化、气候差异以及所在区域的特定环境条件而有很大的波动，特别是在潮湿季节或地下设施中，湿度的增加显著提高了凝露的风险。此外，由于开关柜内部的通风不良可能导致湿气积聚，加剧凝露问题，凝露的形成不仅影响开关柜的电气性能，增加故障率，还可能导致金属部件腐蚀，缩短设备的使用寿命[2]。

1.2温差变化引起的凝露现象

日夜温差、室内外温差以及开关柜内部与外部环境的温差，都可能导致凝露现象的发生。在日间，开关柜内部设备的运行会产生热量，如果这些热量不能有效散发，就会导致开关柜内部温度升高。而到了夜间，外部环境温度下降，开关柜表面温度也随之降低，当内部温度高于外部温度时，就可能在开关柜表面形成凝露。此外，开关柜如果位于空调环境中，由于空调系统的冷却作用，也可能产生较大的温度梯度，增加凝露的风险，这种由温差变化引起的凝露不仅影响设备的正常运行，还可能在没有及时发现和处理的情况下，对开关柜的电气元件造成损害。

1.3开关柜内部热量分布不均导致的凝露

开关柜内部装置如断路器、继电器等在持续运行时会产生热量，若热量不能有效散发，会在柜内形成温度梯度，即柜内部分区域温度较高，而与外界接触的表面温度较低，这种温度梯度导致的内外温差是凝露形成的主要物理条件，尤其在湿度较高的环境中，空气中的水蒸气在接触到较冷的开关柜表面时会迅速冷凝，形成凝露。此外，开关柜内部的通风设计不足也会加剧热量积聚问题，因为缺乏足够的空气流通，热量不能被有效带走，从而增加了内部组件的温度，提高了凝露发生的可能性。长期的凝露不仅会腐蚀开关柜的金属部件，还可能损害电气元件，影响其绝缘性能，增加故障发生的风险[3]。

2成套开关柜凝露优化措施

2.1安装温湿度监控装置

2.1.1开关柜温湿度监测装置

开关柜温湿度的监测设计可将二者的功能集中到一个模块中，以实现监测装置的小型化，该监测模块主要由处理器单元、数据传输单元和传感器单元构成，如图1所示。

（1）处理器单元。

处理器单元是开关柜温湿度监测装置的重要核心元件，可以选用稳定性好，功耗低的部件目前广泛应用的微控制器型号主要是AT89S52。该微控制器具备8K可编程闪存存储器、256（b）RAM存储器及输入/输出接口，可满足开关柜温湿度监测系统数据处理的能力。

（2）传感器单元。

传感器单元主要是将监测到温湿度模拟量转为电信号便于进行处理器单元的处理，常用的传感器模块型号主要是DHT11传感器。

（3）数据传输单元。

该单元的功能主要是将传感器所监测的温湿度数据信息传输至主管理系统中，其结构如图2所示，主要由GPRS模块、接口模块、存储模块及收发模块等构成。GPRS模块主要采用西门子的MC39I通信模块。各模块间通过串口通信可以将监测装置所监测的温湿度数据在GPRS网络环境下实现数据的无线传输，将数据信息输送至主服务器中便于系统控制。

2.1.2开关柜控制装置

在选择和配置成套开关柜内温、湿度控制器的过程中，重要的是考虑控制器的精度、响应时间以及适应开关柜环境的能力。优选的温、湿度控制器应具备至少±0.5℃的温度控制精度和±3%RH的湿度控制精度，以确保环境条件对电气设备的保护是充分的。控制器的响应时间不应超过2min，以快速调整内部环境，避免凝露现象的发生。在配置方面，控制器应配备多点监测功能，至少在开关柜的上、中、下3个位置安装监测装置，以实现整个柜体内环境的均匀控制。这种多点监测策略有助于精确地识别出凝露可能发生的区域，从而更有效地预防凝露现象。此外，控制系统还应具备远程监控和调节功能，使维护人员能够实时获取开关柜内的环境数据，并在必要时远程调整温湿度设置，以适应突变的环境条件。

在实施温湿度控制过程中，应采取动态调节机制，根据开关柜内外部环境的实时数据，智能调节温湿度控制器的工作状态[4]。例如：当外部湿度上升时，控制器应通过增加内部的干燥程度来抵消外部湿气的影响，避免凝露的产生。具体实施策略包括设定温湿度阈值，当监测到的温湿度超过预设阈值时，自动启动加热或除湿设备，保持开关柜内环境的稳定。温度控制一般维持在20℃～25℃之间，湿度控制则维持在45%～55%RH之间，这一范围被认为是电气设备运行的最佳环境条件。

2.2改进开关柜设计

在成套开关柜凝露优化措施中，改进开关柜设计采取多维度策略以降低凝露风险并确保电气设备的稳定运行与延长使用寿命。选择合适的材料构建开关柜体至关重要，推荐使用具备优异绝缘性能与抗湿性的材料，如增强聚酯纤维板或高防潮性金属材料，并对外表面进行防腐处理，以减少环境湿度变化引起的凝露。在开关柜的结构设计方面，引入双层结构设计有效隔绝内外温差，内层安装电气组件，外层则起到保温和隔湿作用，通过通风孔或小风扇在两层之间形成空气流通，促进内部热量散发，减少凝露形成的概率。合理的内部布局也是防止凝露的关键，确保热源均匀分布，避免局部过热，可通过设置热传导通道或热风循环系统实现。对开关柜的门缝和接缝加装密封条防潮湿空气入侵，这些细节上的设计优化显著提升开关柜的防潮性能。通过这些综合措施，降低凝露对成套开关柜造成的不利影响，延长设备使用寿命，确保电气安全。表1展示了设计更新和结构改进的关键参数，显示了改进措施对提高开关柜性能和可靠性的具体贡献。

2.3采用半地下电缆层结构

半地下电缆层的设计原理指地表以下大约5m的深度，那里的土壤或岩石环境一年四季的平均温度保持在大约10℃～15℃之间，为电缆提供一个稳定的温度环境。在此基础上，设计要求最小覆土厚度达到1.0m，以确保足够的机械保护和温度稳定性，减少环境温度波动对电缆性能的影响。针对防水设计，半地下电缆层应满足至少IP68防水等级，通过高性能防水材料和严格的施工技术，防止地下水侵入。此外，排水系统设计要保证至少1%的斜率，以确保水分能有效排出，避免积水对电缆造成损害。考虑电缆的检查和维护便利性，设计中检修井的设置间距不超过500m，以便于日常的检查和必要时的电缆更换或维修，这些设计原则和参数确保了半地下电缆层不仅能提供稳定的环境条件，而且便于维护，延长电缆使用寿命[5]。

3结语

综上所述，成套开关柜凝露的成因主要是温度变化、湿度控制不当及设备发热和通风不足所致，通过实施包括安装温湿度控制器、改进开关柜设计，以及采用半地下电缆层结构等优化措施，可以有效降低或消除凝露现象，从而提高开关柜的运行效率和安全性，这些措施对指导成套开关柜的设计和维护具有重要的实际意义，有助于推动电力系统中开关柜的可靠运行和长期稳定性。

参考文献[1]蒋晓平，陶剑峰.成套开关柜凝露成因及防范措施浅析[J].中国新技术新产品，2016（22）：54.

[2]郭沁，张炜琦，郭雨，等.温湿度对户外设备凝露现象的影响研究[J].高压电器，2018，54（8）：60-64.

[3]田振宇，潘晋华，黄军校，等.开关柜的防凝露技术分析及应用研究[J].自动化应用，2023，64（2）：86-88.

[4]彭红霞，李涛，牛硕丰，等.高压开关柜绝缘监测及防凝露调控系统设计[J].电气自动化，2021，43（3）：26-28，58.

[5]邹桂平.高低压成套开关柜电气设计及智能化发展分析[J].中国设备工程，2020（15）：32-33.