电气设备的防凝露技术研究

电气设备的防凝露技术研究
摘要：随着工业的快速发展，电气设备的应用已涉及到各个领域，电气设备的
应用环境千差万别，对其可靠性的要求也随之提升。

气候差异造成空气湿度也不
相同，当湿度超过80%以上时，电气设备内部的金属结构件会加速锈蚀，降低其
机械强度，电气件的绝缘性能会大大降低，造成电气设备爬电、闪络和跳闸等事故，给企业生产和居民生活带来不良影响。

基于此，本文主要对电气设备的防凝
露技术进行分析探讨。

关键词：电气设备；防凝露技术；研究
1、前言
随着开关技术的不断发展，高压开关设备的体积越来越小，绝缘可靠性显得
特别重要，而在一些地区特别是长江中下游地区地区由于湿度较大，端子箱开关
柜等柜（箱）式电气设备内部很容易出现凝露现象，从而引起腐蚀，造成绝缘能
力下降，影响其机械、电气性能，甚至导致绝缘件表面产生沿面放电而引发事故。

因此，探讨电气设备的防凝露技术具有重要的现实意义。

2、凝露产生及危害
2.1凝露产生的环境因素
在一定的温度条件下，空气中的相对湿度越高，结露的温度越接近环境温度，即环境温度越接近露点温度，凝露就越容易发生。

以下环境中电气设备产生凝露
的可能性非常大。

①高湿度地区，环境温度变化大，电气设备机柜底部潮湿，有的电缆沟甚至
有积水。

②电气机柜在地下室，湿度比较大，柜内温度特别接近地面的温度，低于环境温度。

③设备处于暂时停运状态，机柜内温度比周围环境温度低，内部器件表面极易形成凝露，在这种情况下，一旦送电投运，就可能发生电气事故。

要
想防止凝露的发生，只要保持柜体内部的温度始终高于外部环境温度即可。

不管
环境温度如何，形成结露的露点温度始终低于环境温度。

2.2产生凝露的危害
海边、湖泊、河流、潮湿山地、等周边环境的空气湿度较大，当环境温度发
生变化时，电气设备就可能产生凝露，引起设备失效或不可靠动作，从而引发事故。

凝露形成的液态水与物体表面的尘埃相结合会形成导电通道，破坏电气绝缘，使原先不导电的区域变成了导电区域。

例如，发生在IGBT功率器件表面的凝露，可与其表面的尘埃结合，在漏极和栅极之间形成导电通道，使栅极遭受破坏，导
致整个器件失效；控制电路板上的凝露可以在电路板上形成导电通道，造成逻辑
信号错乱，使电子元器件失效，发生电源短路等故障。

虽然有些电路板经过了涂
覆处理，但是涂覆总会留下一些盲点，比如电路连接处、某些元器件的底部等。

凝露会对电气设备正常稳定工作造成恶劣的影响，所以，电气设备工作于此类环
境中时，应设法消除凝露。

3、消除凝露的主要方法
要消除凝露就要破坏凝露形成的条件：湿度和温差。

只要破坏了凝露形成的
两个条件中的任何一个，就可以避免凝露的发生。

（1）温度控制法
温度控制法即相对湿度控制法，主要是利用加热电阻直接提高柜内温度，或
者利用保温材料增加机柜的热阻，提高柜内温度。

这两种方法的目的都是保持设
备表面和环境的合适温差，降低电气设备附近环境的相对湿度，破坏凝露形成的
温差条件，达到阻止凝露形成的目的。

对于相对封闭的设备柜体空间，如果能使
柜内温度始终处于露点温度之上，则凝露不会发生。

温度控制法不能降低空气的绝对湿度，但能控制相对湿度，防止凝露的发生。

温度控制法采用的装置包括加热器、通风口等。

通风口装有过滤器，保证IP防护
等级，同时防止过多灰尘进入机柜内。

温度控制法的核心在于湿度过大时加热，
温度过高时通风。

当湿度达到一定值时，启动加热装置，使空气温度升高，降低
相对湿度；当温度达到某一值时，启动通风装置，外部新风进入电气设备柜体内部，使柜体内外空气绝对湿度一致，同时保证柜体内温度不至于升到很高，产生
不利影响。

通常，启动加热器的相对湿度值为80%左右，启动通风系统的温度值
为40℃左右。

（2）湿度控制法
湿度控制法即绝对湿度控制法，通过增加机柜的密封性，减少水蒸气的进入，利用干燥剂吸收除去机柜内的水分，通过降低绝对湿度来控制相对湿度。

此方法
的目的在于降低空气中的绝对湿度，减少空气中水蒸气的含量，从而阻止凝露的
发生。

此方法一般通过结构及工艺措施来实现。

另外，增加设备表面涂层也可以
起到一定的防护作用。

在达到除湿防凝露的前提下，应充分利用电气设备的冷却
系统，结合实际使用地区的环境特点，兼顾成本、可靠性、可维护性等因素，选
择最适合设备特点的除湿防凝露方案。

4、防凝露系统常用控制方案
在设计电气设备的系统方案时，为了提高防凝露的可靠性，在考虑温度、温
差监测的同时，还要考虑柜内相对湿度的监测，根据多种参数来判别电气设备机
柜内部的相对湿度，进一步提高设备驱潮和防凝露能力。

防凝露控制器的类型主
要有以下3种。

（1）温度控制器
设置温度控制器的下限值为T1，上限值为T2。

检测器对柜内温度进行检测，
判断温度是否小于T1，如果是，加热器就启动加热程序，如果否，加热器就不工作。

如果温度大于T2，加热器就停止加热，如果否就继续加热。

通过不断循环检测，保持电气设备柜内的温度和湿度在安全的工作范围内。

（2）湿度控制器
当机柜中的相对湿度超过设定值时，温度控制器就会打开加热器或风扇，通
过加热和通风将相对湿度提高到露点以上，以防止组件或电子元器件上形成冷凝水。

（3）温湿度控制器
温湿度控制器的基本功能：①LED数码显示；②温度测量和控制，测量范围
为0～99℃；③湿度（RH）测量和控制，测量范围为0～99%；④可分别用按键
设置参数的上限和下限，实现参数的掉电存贮，并可带RS485通迅功能。

温湿度
控制器的技术指标：①电源：AC220V±10%；②工作环境温度：-20～50℃，相对湿度≤95%；③控制范围：温度0～99℃，相对湿度0～99%；④控制精度：温度1℃，湿度5级；⑤功耗：≤10W；⑥输出接点：AC220V，3A，可带交流风扇；AC220V，3A，可带加热器。

5、模拟试验分析
为了保持电气设备柜内温度始终高于柜外部的环境温度，防凝露系统可以采
用两个温度传感器，一个测量柜体外温度，一个测量柜壁温度。

通过CPU智能化
控制投切加热器，使机柜内部温度始终比柜外环境高2～3℃，以防止凝露的产生。

当柜体内外温差为2～3℃时停止加热，当柜体内外温差低于2℃时启动加热器达
到设定温差所需加热器的加热功率和柜内隔仓容积的大小有关以0.6m3空间容积
模拟A电气柜内部空间，加热到比柜外升高3℃时约需8min。

停止加热后温差回
落至1℃时约需25min。

如果按照这个时间控制加热器投入、退出循环加热，保
持电柜内部空间温度比柜外高1～3℃，加热投入退出的时间比约是1∶3。

以
1.2m3空间容积模拟B电气柜内部空间。

保持柜内比柜外温度高1～3℃，加热器
投入退出的时间比约为1∶1。

6、结语
综上所述，当电气设备在湿度较大的环境中工作时，必须考虑其抵御潮湿的
能力，以使设备能够可靠稳定地工作，避免由于凝露而引发的各种电气故障问题。

无论何种除湿防凝露方案都是围绕着湿度和温差来进行的，只要破坏凝露形成的
两个条件中的任何一个，即可消除凝露的发生。

当电气设备长期处于高湿环境时，还须考虑电气设备柜体内各部件的腐蚀老化速度，采取适当措施，将湿度控制在
合理范围内，减缓设备老化速度，以保证电气设备长期稳定地运行。

参考文献：
[1]岳新峰．12kV中置柜加热除湿方式探讨［J］．高压电器，2002，38（3）：57－58．
[2]刘广清．对SM6系列开关柜凝露问题的分析［J］．自动化博览，2006，6：74－75．。