（市北供电公司 200072）
摘要：本文介绍了一套开关柜与开关机构除湿系统的设计思路，工作原理和改造重点。该系统能够实现目前开关柜或机构箱中湿度保持恒定的较低水平，不潮湿、不积露。真正实现了开关柜或机构箱中干燥，确保了电力设备安全和稳定运行。
KC-1型开关机构除湿装置（以下简称装置）。不同于传统的加热除湿方式，湿气仍保留在一次设备和柜壁上。装置采用电子制冷凝露排水的方式，直接将电柜内部湿气凝成水排出，彻底解决潮湿对开关柜和机构箱的困扰。
关键词：KC-1；除湿；开关机构
1、引言
电力设备技术的发展日新月异，如今变电站的设备也有了翻天地覆的变化，不仅在设备性能和操作性上有了很大的提高，更是在保证人身和设备安全上有了显著进步。新建变配电站基本实现柜式设备，原来的老旧变电站也纷纷进行改造。虽然最新的柜式设备具有安全性好，易操作等特点。但是近些年来设备的防潮除湿的功能却没有实质性的提升。
我们的项目针对柜内防潮这一点展开研究，研究成果能为电网安全稳定运行提供更坚强的保障。当前使用的各类开关柜体和开关机构箱均使用温湿度控制器及加热器对设备柜体进行加热除湿，往往效果差并带有负面作用，本项目联系实际工作情况，探究除湿原理并加以在110千伏AEG开关机构箱先行试验。
通过潮湿的形成、除湿的原理，设计KC-1型开关机构除湿装置，从除湿理论根源入手，对开关机构箱进行除湿工作。能够符合国家电网公司电力安全工作规程（变电、配电部分）中对于与带电部分保持安全距离的规定，弥补了110千伏AEG开关机构潮湿、积露的危险情况，为电力设备的安全运行保驾护航。
2、设备凝露的形成原因
2.1、上海气候潮湿
上海属于亚热带季风气候，又是沿海地区，一年四季中雨季时间较长，每年5-10月为雨季，年平均气温15-21℃。松软土质和多雨天气就是这里的地理特征，所以导致上海气候常年潮湿，空气中湿度较高。上海典型梅雨一般为6月上旬到中旬“入梅”，7月上旬到中旬出梅。迎梅雨指入梅前的阴雨，一般开始于5月中旬，为期约半个月，即15天。梅雨季节的降雨量最高可达到一年的1/3。潮湿的空气为凝露的形成创造了必要的条件。
2.2、地下变电站
随着上海经济的发展，越来越多的变电站都建造成地下或者半地下变电站，这样做的优点有很多，最明显的优点就是建造地下变电站可以最大程度减少土地资源的占用，上海的土地资源非常的宝贵，可以说是寸土寸金，合理利用土地资源是政府的长期目标。第二个优点是美观，由于减少了土地资源的占用，在原本建造变电站的区域可以修建许多公共设施，例如绿化、公园等等。
然而建造地下变电站并不是十全十美的，其中的弊端也非常明显，最大的弊端是由于上海气候原本就非常潮湿，尤其是在地下室，空气不流通所以潮湿度更高，潮湿的环境是凝露形成的主要原因。所以地下变电站的设备就更加应该做好除湿工作。
2.3、全封闭式开关柜结构
现在绝大多数的变电站都使用金属铠装式固定式高压开关柜，这种开关柜具有操作方便，安全系数高，体积小等特点，为我们平时的操作带来很多便利。但是由于这种开关柜是全封闭式的结构，柜内的空气不能和外界空气很好的流通，一但外界温度发生迅速下降，在原本就潮湿的环境中，更加容易在一次、二次设备表面形成凝露，对电力设备安全运行造成隐患。
3、传统加热方法及原理
目前几乎所有的开关柜都是依靠加热器加热提升柜内温度来起到除湿的效果，但是在原本就潮湿的环境中，加热并不能解决根本问题，一但柜内柜外形成温度差后，甚至会加剧凝露的形成，并且由于开关柜是全封闭的设计，柜内的凝露不能很好的排出到柜外，时间一久就容易发生一次设备锈蚀、二次设备故障等情况。长年累月加热更会导致设备润滑凝固，开关拒动等一系列事故，严重危及电网设备安全运行。
4、KC-1型开关机构除湿装置研制背景
经过调研，项目组成员发现当前使用的各类开关柜体和开关机构箱均使用温湿度控制器及加热器对设备柜体进行加热除湿，往往效果差并带有负面作用，本项目联系实际工作情况，探究除湿原理并加以在110千伏AEG开关机构箱先行试验。
设计、制作带除湿功能的装置，从除湿理论根源入手，对开关机构箱进行自动除湿工作。设计、制作带除湿功能的装置，能够符合国家电网公司电力安全工作规程（变电、配电部分）及除湿器的国标中相关规定，弥补了110千伏AEG开关机构潮湿、积露的危险情况，为电力设备的安全运行保驾护航。
以下表1是项目完成前后对比的预期目标：
5、KC-1型开关机构除湿装置设计目标
（1）设计一套电子制冷除湿装置，能够符合国家电网公司电力安全工作规程（变电、配电部分）中与电力设备之间保持安全距离规定，体积小巧，通过侦测、冷却、加热、通风这四步工作，排除由于潮湿、积露对110千伏AEG开关机构所带来的隐患。
（2）只有检测到空气湿度达到一定的数值电子制冷除湿装置才开始工作、湿度降低到一定的数值后电子制冷除湿装置自动关闭。
（3）当KC-1开关机构除湿装置水箱中水位达到预设上限时自动停止工作。
6、KC-1型开关机构除湿装置设计思路
通过另一种原理，打破传统除湿即单靠加热器进行除湿的理念、原理。
6.1传统加热型除湿器的两大弊端
（1）传统加热器除湿装置主要是通过提高电柜内的温度实现的。由于较高温度的空气能含有更多的水分，从而防止水汽直接在箱内电气设备、端子排等上面凝露，预防闪络、短路等事故。但由于较高温度空气中含有的水分一直停留在空气中，当环境温度急剧下降时，空气中无法继续容纳大量水分，析出的空气水分仍然将凝露在电气设备表面上。所以运行检修人员经常发现安装有加热器除湿器的电柜，端子排、箱壁上仍然有严重凝露现象，危害电力设备安全运行。
（2）由于柜内湿度较高，传统加热器的湿度控制元件按设定接通工作，安装在柜内加热元件开始工作（加热），当加热元件温度不断上升，空气中的潮湿气体向四周温度低的介质上扩散，这时柜壁四周以及一、二次设备上就形成凝露现象，又因为柜内空气不流通，使得潮湿的现象维持更久。
6.2传统加热器除湿会对设备造成的直接影响
（1）不能根除湿气，使用后仍会有部分湿气留在柜内。
（2）加速线缆老化。
（3）耗电大，能效低。通过实验证明，加强通风可以维持10min之内的湿度平衡，但无法应对急剧的温度剧变。
6.3新型KC-1型除湿装置的特点
我们研制的KC-1型开关机构除湿装置具有吸风，冷却，凝露，加热，排风等功能，加上强大的自动温湿度侦测反馈功能于一体的新型除湿装置，以另一种除湿原理为出发点，进行了大量的试验和研究，最终研制出的新型开关机构除湿装置可以全面解决当前潮湿积露对设备产生的影响。
7、KC-1开关机构除湿装置研制过程
项目立项后，项目小组成员就开始与相关单位一起成立了项目攻关小组，成员们群策群力通过相关规程与背景了解确定了项目主要工作思路和根本问题。最后，项目组成员确定了具体的研究方向以及主要工作。
7.1、新型设备的研发与试验
7.1.1除湿装置的研究与制作
通过实际工作与生活中的常识，不难发现，除湿的原理不能离开几个重要因素，通风，冷却凝露，排水，加上自动的温湿度侦测，使得除湿装置具备以上的要点。
7.1.2新型除湿装置的试验
新型除湿装置完成产品试制后，需要进行反复试验，每一次试验数据都要进行完整记录，也同传统加热器除湿装置的除湿性能进行对比，多次试验后得到客观公正的数值。
7.2、主要技术难点攻克与研究
7.2.1小型化问题
由于传统的除湿装置设计之初是家用除湿或工业除湿，除湿面积大，而变电站内开关柜体积小，所以普通的除湿装置并不适用于开关柜内的小面积除湿，并且传统除湿装置利用压缩机制冷，体积大质量大，不可能安装在开关柜内。
试制的新型电子冷却除湿装置，体积小巧、除湿性能好、在开关柜内使用效果最佳，尽量小型化的设计会给予安装、运行、检修以更多的方便。
7.2.2除湿装置如何安装
在运行中的AEG机构箱设备中，怎样在确保不停电的情况下，安全进行安装以及设备的调试。
8、KC-1开关机构除湿装置设计要求和功能
8.1、KC-1开关机构除湿装置设计要求
KC-1开关机构除湿装置，必须符合国家电网公司电力安全工作规程（变电、配电部分）中与电力设备之间保持安全距离规定，具备体积小、除湿效果好等特点。装置可以通过侦测、冷却、加热、通风这四步工作，排除由于潮湿、积露对110千伏AEG开关机构所带来的隐患。相较于传统加热器有更好的除湿功效，更好的安全性。有利于长期使用，保障电力设备安全稳定运行。
8.2、KC-1开关机构除湿装置的相关功能（图1）
通过图4和图5的对比我们可以得到结论： KC-1型除湿装置无论是从除湿的速度，还是除湿的功率，都是优于传统加热器除湿装置的。加上KC-1型除湿装置不会使湿气附着在开关柜或是机构的表面，也不会使得开关机构的润滑凝固从而导致机构出现老化等隐患。通过完全革新的方式，从而能够达到彻底的除湿效果，完全杜绝了电力设备受潮等等安全隐患，为电网安全稳定运行保驾护航。
11、现场实际安装使用效果
下图6是KC-1型除湿装置安装在110千伏逸仙站的实际安装使用情况，其中政逸1249开关机构箱以及政逸1250开关机构箱都装入KC-1型除湿装置，110千伏一/二段分段开关机构箱没有安装KC-1型除湿装置，在相同的工作环境，不同的天气湿度的情况下进行了连续6天的测试。
图6
从上图6中我们可以看到，安装并使用了KC-1型除湿装置后，机构箱中的湿度明显下降，并且在实际情况下，即便是连续阴雨潮湿的天气，机构箱中依然能够保持干燥，除湿效果非常好。反观没有安装KC-1型除湿装置的机构箱，机构箱内的湿度甚至高于外界空气湿度，与安装KC-1型除湿装置后的机构箱湿度形成鲜明反差。
12、总结
由本项目研制的KC-1开关机构除湿装置已经在国网上海市电力公司市北供电公司110kV逸仙中心站得到应用几个月来，情况良好。整个系统具有安全可靠，结构简单，设计合理，运行可靠，且维护成本低的特点。
正常的除湿机的工作原理与现有的电气设备上除湿原理不同，而电气设备上加热器直接加热的效果不佳，且容易造成设备润滑凝固等情况，干燥了设备润滑部分，容易造成开关误动、拒动等隐患。另外电气设备长时间的潮湿以及积露会使得一次设备生锈，对电力设备安全稳定运行，以及变电运行人员的运维操作产生极大的风险。
我们这次研究、设计、制造的KC-1型开关机构除湿装置，从除湿理论根源入手，即先冷却排水，后加热通风，使得机构箱内空气流通，完善开关机构箱进行自动除湿工作。因当前使用的各类开关柜体和开关机构箱均使用温湿度控制器及加热器对设备柜体进行加热除湿，往往效果差并带有负面作用，本项目联系实际工作情况，探究除湿原理并加装新装置在110千伏AEG开关机构箱内解决根本问题。
这种代替加热器除湿的方法，解决较难的设备潮湿积露等情况，试制出带自动除湿功能小型化的装置，能够符合国家电网公司电力安全工作规程（变电、配电部分）中的相关规定，通过吸风、冷却、凝露、加热、进风等步骤，对机构箱进行除湿工作，确保了人身、设备、电网的安全运行。
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论文作者:许思钦,吕幽兰,徐文忠
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/23
标签：装置论文; 机构论文; 柜内论文; 开关柜论文; 设备论文; 潮湿论文; 加热器论文; 《电力设备》2017年第15期论文;