10kV電纜分接箱除濕裝置研制

鄧家榮

摘要：文章分析了廣東沿海地區(qū)10kV電纜分接箱的受潮現(xiàn)狀，針對癥結(jié)，應(yīng)用水蒸氣冷凝原理和珀?duì)柼?yīng)制冷原理，選擇合適的模塊元件，提出研制10kV電纜分接箱的方案，并通過現(xiàn)場試點(diǎn)安裝，驗(yàn)證了裝置的除濕效果。

關(guān)鍵詞：供電企業(yè)；水蒸氣冷凝原理；珀?duì)柼?yīng)；電纜分接箱除濕；供電可靠性 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM247 文章編號：1009-2374（2017）05-0003-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.05.002

廣東沿海地區(qū)空氣濕度大，潮濕空氣嚴(yán)重影響電氣設(shè)備性能，并成為各類柜（箱）式電氣設(shè)備發(fā)生事故的主要影響因素之一。對于配網(wǎng)設(shè)備，電纜分接箱長期工作于空曠的環(huán)境，柜內(nèi)空間相對密閉，潮濕空氣進(jìn)入后不能及時(shí)排出，加之柜內(nèi)塵埃等影響，更容易造成電氣設(shè)備短路、線體和柜體腐蝕等現(xiàn)象，更嚴(yán)重可導(dǎo)致開關(guān)拒動(dòng)、短路等事故。柜內(nèi)除濕已成為近幾年來各專業(yè)用戶的關(guān)注熱點(diǎn)，也是各設(shè)備制造廠家不斷攻關(guān)的課題。研制可行的10kV電纜分接箱除濕裝置，可以解決潮濕特別是梅雨天氣下箱內(nèi)濕度超標(biāo)的問題，確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，極大地降低因潮濕帶來的故障率，提高了供電可靠性。

1 10kV電纜分接箱受潮現(xiàn)狀分析

1.1 濕度對電氣設(shè)備絕緣性能的影響

（1）相對濕度在85%～95%之間，絕緣子最大泄漏電流與表面電導(dǎo)率隨著濕度呈線性增加；（2）相對濕度在95%～99%之間，絕緣子最大泄漏電流與表面電導(dǎo)率變化不大；（3）相對濕度99%變化到100%，絕緣子最大泄漏電流與表面電導(dǎo)率均迅速增加。

1.2 溫度和濕度高可加速電極和箱體的腐蝕

（1）影響金屬腐蝕的空氣濕度是相對濕度值，而不是絕對濕度值；（2）相對濕度低時(shí)銹蝕較慢，相對濕度增加到一定限度時(shí)，腐蝕的速度突然上升，這個(gè)相對濕度的數(shù)值稱為臨界相對濕度；（3）當(dāng)相對濕度在臨界濕度以上，金屬開始腐蝕，溫度每升高10℃，化學(xué)反應(yīng)提高2～3倍。

在2016年3月梅雨時(shí)節(jié)，每天分別對20個(gè)電纜分接箱進(jìn)行柜內(nèi)濕度測量，將每日的所有電纜分接箱取平均值，繪制濕度隨時(shí)間的曲線如圖1所示：

根據(jù)《南方電網(wǎng)公司中低壓配電運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，電氣設(shè)備箱體內(nèi)濕度不大于80%，在梅雨季節(jié)，由測量結(jié)果分析可知，柜內(nèi)相對濕度均大于90%，并且長時(shí)間無法排出濕氣。長時(shí)間的潮濕空氣對金屬性的柜體有較強(qiáng)的腐蝕作用，惡劣情況會(huì)引發(fā)電纜短路故障。

2 10kV電纜分接箱除濕裝置原理分析

針對電纜分接箱的受潮現(xiàn)狀，本文根據(jù)以下原理，提出研制10kV電纜分接箱除濕裝置的方案。

第一，室外柜內(nèi)壁底部最容易凝露：因?yàn)榈撞康孛鏌崛萘看?，受外部陽光、氣溫風(fēng)速影響遲緩，能維持較長時(shí)間與柜內(nèi)空氣間的溫度差。特別是當(dāng)：（1）濕熱空氣降臨；（2）陰天或雨后轉(zhuǎn)晴；（3）黑夜轉(zhuǎn)白天。溫度上升的過程，就是內(nèi)壁底部大量凝露的最佳時(shí)機(jī)，但凝露卻也使柜中的空氣相當(dāng)濕度下降，因?yàn)槟对谙浔诘撞?，對柜箱的安全沒有太大影響，但卻最容易被直觀地察覺到。

基于水蒸氣冷凝的原理去除箱內(nèi)潮濕空氣（水蒸氣）。空氣中含有水分，再加上溫度的變化造成物體表面形成水珠（凝露），空氣中的相對濕度越高，凝露溫（點(diǎn)）接近環(huán)境空氣溫度，越容易形成凝露，也就是說，只要有很少的溫度差就可達(dá)到形成凝露的條件；相對濕度低時(shí)，則需要有較大的溫差方可達(dá)到形成凝露的條件。

第二，基于珀?duì)柼?yīng)制冷原理，通過半導(dǎo)體制冷技術(shù)，在冷凝片兩側(cè)形成溫度差，將密閉空間的潮濕空氣以凝結(jié)水的形式，用軟管排出柜體，從而解決箱內(nèi)潮濕及凝露問題（珀?duì)柼?yīng)：電荷載體在導(dǎo)體中運(yùn)動(dòng)形成電流。由于電荷載體在不同的材料中處于不同的能級，當(dāng)它從高能級向低能級運(yùn)動(dòng)時(shí)，便釋放出多余的能量；相反，從低能級向高能級運(yùn)動(dòng)時(shí)，從外界吸收能量。能量在兩個(gè)材料的交界面處以熱的形式吸收或放出）。

第三，利用高頻開關(guān)來控制除濕裝置的開合，通過濕度傳感器采集箱內(nèi)濕度數(shù)據(jù)，若箱內(nèi)濕度大于即設(shè)定濕度，則合上開關(guān)啟動(dòng)除濕裝置，如箱內(nèi)濕度小于即設(shè)濕度，則斷開開關(guān)關(guān)閉除濕裝置，從而使得箱內(nèi)濕度與設(shè)定濕度數(shù)值保持動(dòng)態(tài)平衡。

3 10kV電纜分接箱除濕裝置模塊構(gòu)成

10kV電纜分接箱除濕裝置由除濕模塊、控制模塊、電源模塊構(gòu)成。

3.1 除濕模塊

除濕模塊包括半導(dǎo)體制冷片、散熱配件、導(dǎo)氣風(fēng)扇、凝露面，可以將分接箱內(nèi)的濕度降低。功能要求：（1）利用半導(dǎo)體制冷的帕爾帖效應(yīng)，半導(dǎo)體制冷片可以將空氣降溫冷卻，達(dá)到空氣的露點(diǎn)溫度，凝露成水；（2）可以適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境，工作溫度范圍在

-10℃～60℃，空氣濕度100%時(shí)仍可正常工作。

3.2 控制模塊

控制模塊包括智能濕度傳感器、濕度控制開關(guān)，可以根據(jù)分接箱內(nèi)的濕度情況而動(dòng)作，啟動(dòng)或停止除濕模塊的工作。

3.3 電源模塊

電源模塊包括自發(fā)電裝置、蓄電池、充發(fā)電控制裝置。查廣東沿海氣候條件：光照年均大于3700W/m2，最低光照大于2100W/m2，平均氣溫22℃，最高溫度37.5℃（此時(shí)光照大于5300W/m2），查太陽能板標(biāo)稱功率測試條件為光照1000W/m2，25℃；雖然本地最高溫度高于測試溫度使光電轉(zhuǎn)換率下降，但同時(shí)光照也遠(yuǎn)大于測試光照，可見使用條件優(yōu)于測試條件。

4 總體方案

經(jīng)過各分方案的分析選擇，確定總體方案如圖2所示：

5 除濕效果驗(yàn)證

該裝置在2016年8月30進(jìn)行了首批試點(diǎn)安裝，選取5個(gè)潮濕問題較重的電纜分接箱進(jìn)行實(shí)際效果檢測，于2016年9月11日（陰雨天/室外濕度：96%）對安裝試點(diǎn)的濕度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析如圖3所示：

由實(shí)際檢測結(jié)果得出以下結(jié)論：（1）5個(gè)試驗(yàn)安裝點(diǎn)均能有效快速的達(dá)到除濕效果；（2）箱內(nèi)濕度從高位95%降至75%只需2個(gè)小時(shí)，并且與設(shè)定濕度能保持動(dòng)態(tài)平衡，穩(wěn)定在75%±5%范圍內(nèi)。在梅雨季節(jié)，除濕裝置可將電纜分接箱內(nèi)濕度控制在80%內(nèi)，符合設(shè)備運(yùn)行規(guī)程要求。

6 結(jié)語

6.1 社會(huì)效益

10kV電纜分接箱除濕裝置有效地降低了箱內(nèi)濕度，保障了在潮濕天氣下電纜分接箱的安全運(yùn)行，確保了供電可靠性，提高了企業(yè)服務(wù)質(zhì)量，提升了用戶對電網(wǎng)企業(yè)的滿意度和企業(yè)的形象。

6.2 管理效益

10kV電纜分接箱除濕裝置有效地控制了空氣濕度大造成的箱體腐蝕，降低了電纜分接箱處的故障率，提高了設(shè)備有效作業(yè)率，縮減了電力運(yùn)行人員因柜體腐蝕的維修時(shí)間以及因箱內(nèi)濕度過大而引起跳閘的維護(hù)搶修時(shí)間，從而減輕了運(yùn)維人員的工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度，大大降低了人工維護(hù)成本，提高了企業(yè)管理效益。

6.3 經(jīng)濟(jì)效益

此除濕裝置減少了企業(yè)的運(yùn)行維護(hù)成本，降低因電纜分接箱過濕而造成的短路故障率，縮短用戶停電時(shí)間，減小負(fù)荷損失，確保生產(chǎn)生活用電的正常使用，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展保駕護(hù)航。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）