蘇和等

摘 要：文章對(duì)變電站高壓柜內(nèi)目前存在的問(wèn)題和現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，并探索高壓柜柜內(nèi)濕氣解決的方法，與此同時(shí)，分析了潔凈干空氣正壓交換系統(tǒng)研發(fā)的相關(guān)內(nèi)容，以及對(duì)安裝施工方法進(jìn)行簡(jiǎn)要敘述。希望可以為今后的相關(guān)工作提供一定的供鑒，為相關(guān)行業(yè)的發(fā)展提供依據(jù)，僅供參考。

關(guān)鍵詞：高壓柜內(nèi)；露點(diǎn)；檢測(cè)控制系統(tǒng)

1 變電站高壓柜內(nèi)目前存在的問(wèn)題和現(xiàn)狀

目前變電站的高壓柜運(yùn)行中，放置高壓柜的電纜層（溝）內(nèi)常有積水、濕度很大，造成高壓柜內(nèi)凝露現(xiàn)象很普遍，嚴(yán)重影響設(shè)備的安全運(yùn)行。事實(shí)是僅僅依靠在高壓柜外部環(huán)境即高壓室內(nèi)加裝空調(diào)或除濕機(jī)并不能有效的阻止?jié)駳膺M(jìn)入高壓柜，不說(shuō)市場(chǎng)上的除濕機(jī)在高壓室不封閉的情況下工作能效有多少，且濕氣大都是由地下電纜層（溝）進(jìn)入高壓柜內(nèi)的，部分柜內(nèi)也安裝有加熱模塊，但是實(shí)際情況是高壓柜內(nèi)無(wú)法做到真正的密封，不僅與電纜層（溝）之間有縫隙，而且柜側(cè)面都有約3mm縫隙，手車室、母線室、出線室等全部相通的，加上柜體之間用螺帽固定，中間要多空出一個(gè)螺帽的距離，所以濕空氣也可以直接通過(guò)柜體之間的空隙進(jìn)入高壓柜內(nèi)。同時(shí)柜與電纜層（溝）之間是用防火泥封堵，加上電纜層（溝）與室外相通，并地處地下，濕度直接在電纜層（溝）內(nèi)增大，防火泥本身是一種含濕材料，加上柜底部封板之間形成微小縫隙，致使?jié)駳膺M(jìn)入高壓開(kāi)關(guān)柜。另外主變室溫濕度比較高，大量濕氣通過(guò)相同的母線橋架進(jìn)入高壓柜內(nèi)的母線室，也會(huì)造成相間短路，引起安全事故。

高壓柜凝露問(wèn)題分析：我們考察了很多在用的高壓柜，并且在無(wú)錫市益能電力電器有限公司高壓柜生產(chǎn)過(guò)程中做了大量的調(diào)查。研究表明：比如20kV尺寸在1.5m*0.8m*2.1m（長(zhǎng)*寬*高），分上下兩層，上層為母線端，下層為進(jìn)線口，且連著電纜層（溝），兩層之間有隔斷，但不是封閉的，母線排面上有多個(gè)20mm的圓孔或者長(zhǎng)孔，且與室外或主變室相通。

由于高壓室不是封閉的環(huán)境，受環(huán)境因素影響，自身不能從根本上解決柜內(nèi)濕度過(guò)高問(wèn)題。同時(shí)高壓柜與電纜層（溝）之間并不是完全隔離的，高壓柜本身在底部的四周和柜與柜之間就有很多空隙。雖然高壓室內(nèi)可能有空調(diào)和除濕機(jī)，但是特別是梅雨季節(jié)及春夏季節(jié)，空氣中濕度很大，由于經(jīng)常下雨，地下水很多，因此放置高壓柜的電纜層（溝）內(nèi)常有積水、濕度很大，造成高壓柜內(nèi)凝露現(xiàn)象很普遍，從而引發(fā)重大事故。

我們研究表明：密閉空間內(nèi)露點(diǎn)及含水量是不變的。

露點(diǎn)溫度Td是指當(dāng)蒸汽分壓保持不變時(shí)，濕空氣達(dá)到飽和時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度。

一般把0℃以上稱為“露點(diǎn)”，把0℃以下稱為“霜點(diǎn)”。

露點(diǎn)本是個(gè)溫度值，可為什么用它來(lái)表示濕度呢？這是因?yàn)?，?dāng)空氣中水汽已達(dá)到飽和時(shí)，氣溫與露點(diǎn)相同；當(dāng)水汽未達(dá)到飽和時(shí)，氣溫一定高于露點(diǎn)溫度。所以露點(diǎn)與氣溫的差值可以表示空氣中的水汽距離飽和的程度。在100%的相對(duì)濕度時(shí)，周圍環(huán)境的溫度就是露點(diǎn)。露點(diǎn)越小于周圍環(huán)境的溫度，結(jié)露的可能性就越小，也就意味著空氣越干燥，露點(diǎn)不受溫度影響，但受壓力影響。

用露點(diǎn)可以檢測(cè)滲透壓：透過(guò)露點(diǎn)就可以知道出空氣中的水汽含量，因而露點(diǎn)是一項(xiàng)絕對(duì)濕度的指標(biāo)。而在天氣圖上，一般都以露點(diǎn)來(lái)表示氣象站的濕度。露點(diǎn)亦會(huì)被用作計(jì)算引擎結(jié)冰以及出現(xiàn)霧的可能性。

假設(shè)我們的辦公室是密閉的空間，早上來(lái)辦公室溫度9.1℃，濕度56%，露點(diǎn)0.8℃，含水量4.05g/kg；開(kāi)了空調(diào)，空調(diào)口溫度36.3℃，濕度11.2%，經(jīng)查表露點(diǎn)還是0.8℃，含水量為4.09g/kg。因此可以得出結(jié)論：密閉的空間內(nèi)，在水份沒(méi)有發(fā)生變化的前提下，空氣中的露點(diǎn)及含水量是不變化的。

理論上可以這樣認(rèn)為在密閉的絕熱空間內(nèi)，局部有加熱器，只是發(fā)生空間內(nèi)空氣溫度發(fā)生變化，氣相沒(méi)有變化，所以水份含量沒(méi)有變化，那么露點(diǎn)肯定不變。

在恒壓下對(duì)物質(zhì)加熱，則物質(zhì)吸熱后溫度升高，ΔH>0，所以物質(zhì)在高溫時(shí)的焓大于它在低溫時(shí)的焓，所以焓是增加的。但是熵在可逆絕熱過(guò)程中不變，在不可逆絕熱過(guò)程中單調(diào)增大，這就是熵增加原理。

因?yàn)榭梢缘玫降慕Y(jié)論是：密閉的空間內(nèi)，放制加熱器，空間內(nèi)的露點(diǎn)及含水量是不變化的；焓是增加的，熵（整個(gè)過(guò)程是可逆絕熱過(guò)程中）是不變的。

2 高壓柜柜內(nèi)濕氣解決的方法探索

事實(shí)證明通過(guò)外部控制柜內(nèi)的濕度不行，柜內(nèi)加熱器也不能解決柜內(nèi)的凝露問(wèn)題，那就必須想辦法直接控制高壓柜內(nèi)的濕氣和露點(diǎn)。

我們對(duì)市場(chǎng)上現(xiàn)有的各類除濕設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，而測(cè)試箱體為半個(gè)文件柜（0.38立方米的），大概普通高壓柜的十分之一大小，兩個(gè)門都是漏風(fēng)的，柜右內(nèi)上角開(kāi)小孔為進(jìn)氣口；柜內(nèi)保持正壓力，柜外空氣不可能進(jìn)入柜內(nèi)，充入柜內(nèi)的空氣從柜縫及邊框處流出柜外。 柜左內(nèi)下角放置溫濕度傳感器（為死角）。

各種除濕機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

測(cè)試結(jié)果顯示目前可行的能解決高壓柜的濕度問(wèn)題的除濕設(shè)備只有能生產(chǎn)出低露點(diǎn)的轉(zhuǎn)輪除濕和分子篩氣體分離裝置。

針對(duì)此問(wèn)題我公司設(shè)計(jì)了高壓柜潔凈干空氣正壓交換系統(tǒng)，已制作一套測(cè)試箱體為半個(gè)文件柜（0.38立方米的），兩個(gè)門都是漏風(fēng)的，柜右內(nèi)上角開(kāi)小孔為進(jìn)氣口；柜左內(nèi)下角放置溫濕度傳感器（為死角）。通過(guò)對(duì)外部空氣的冷卻除濕處理，高壓將處理后的干燥空氣持續(xù)送入高壓柜內(nèi)，使高壓柜內(nèi)始終保持在低于柜外10%RH的濕度差，露點(diǎn)差低于柜外露點(diǎn)5個(gè)點(diǎn)以上，從而保障高壓柜的安全運(yùn)行。

3 潔凈干空氣正壓交換系統(tǒng)研發(fā)

分子篩氣體分離裝置能夠出生比較低的露點(diǎn)氣體，但是產(chǎn)氣量比較小，成本很高，設(shè)備很大，不太適合高壓室內(nèi)使用。因此，考慮使用瑞士進(jìn)口的轉(zhuǎn)輪組成的潔凈干空氣正壓交換系統(tǒng)，送氣量可以比較大，設(shè)備也可以小型化，比較適合高壓室內(nèi)使用。

根據(jù)空氣熱力學(xué)參數(shù)，比如：一個(gè)大氣壓下，露點(diǎn)-10度，飽和濕空氣的分壓為260Pa；露點(diǎn)0度，飽和濕空氣的分壓為611Pa；露點(diǎn)10度，飽和濕空氣的分壓為1128Pa；露點(diǎn)25度，飽和濕空氣的分壓為3169Pa；露點(diǎn)40度，飽和濕空氣的分壓為7381Pa。

我們總結(jié)出來(lái)：低露點(diǎn)的空氣里水氣的分壓很小會(huì)產(chǎn)生反滲透作用。

從上可以看出來(lái)露點(diǎn)越是高濕空氣的分壓越高，是成倍增加的；露點(diǎn)越低，濕空氣的分壓是成倍減少的。主要是濕空氣的分壓在起作用，濕氣是無(wú)處不在；那么能產(chǎn)生露點(diǎn)越低的干空氣送入高壓柜內(nèi)，含有的水分越少，水氣的分壓更低，就會(huì)產(chǎn)生反滲透作用，而除濕效果更好，柜內(nèi)保持的露點(diǎn)更低。最后總結(jié)出來(lái)：低露點(diǎn)的空氣里水氣的分壓很小，會(huì)產(chǎn)生反滲透作用更強(qiáng)。而高壓柜的大小送多少正壓氣體才可以完全做到柜內(nèi)沒(méi)有死角，使柜外濕空氣完全不可能進(jìn)入柜內(nèi)，是需要解決的問(wèn)題之一。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期反復(fù)送氣量測(cè)試箱體半個(gè)文件柜（0.38立方米的），大概普通高壓柜的十分之一大小，可以得出結(jié)論：在送入空氣露點(diǎn)與柜外露點(diǎn)差為8-10度的前提下，每小時(shí)連續(xù)送氣量為8-10倍的柜內(nèi)體積，送氣壓力大概400Pa為佳，則可以保證柜內(nèi)除濕沒(méi)有死角，柜內(nèi)外露點(diǎn)差為5-6度，完全使柜內(nèi)達(dá)到很干燥狀態(tài)，避免有柜體凝露發(fā)生。

經(jīng)過(guò)2年多反復(fù)試驗(yàn)及論證，我們?cè)O(shè)計(jì)出了高壓柜低露點(diǎn)潔凈干空氣正壓交換系統(tǒng)。

具體工作原理如圖2所示。

3.1 空氣過(guò)濾部分

（1）過(guò)濾器為板式或袋式。過(guò)濾效率符合GB/T14295-93。

（2）過(guò)濾器有效過(guò)濾面積大，容塵量大，阻力小，通風(fēng)量大；框架及支撐架均可重復(fù)使用，更換過(guò)濾器時(shí)僅需更換過(guò)濾袋，且方便快捷，大大降低運(yùn)行成本費(fèi)用。

（3）過(guò)濾器濾料為阻燃型滌綸無(wú)紡布，過(guò)濾裝置采用快速裝置、壓差顯示。由易拆裝的固定卡安裝在密封的活動(dòng)框架上，避免未經(jīng)過(guò)濾的空氣流過(guò)。

3.2 空氣冷卻部分

該部分為壓縮式冷卻器，當(dāng)外部空氣溫度高于18-20℃時(shí)就啟動(dòng)冷卻器，外部空氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾部分過(guò)濾后，再經(jīng)過(guò)壓縮式冷卻器處理，使空氣溫度降至9℃-14℃，再送到轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)進(jìn)行除濕，其功率為0.9KW，制冷功率為2.5KW。

3.3 轉(zhuǎn)輪除濕部分

該除濕技術(shù)是將由特殊復(fù)合耐熱材料制成的波紋狀介質(zhì)構(gòu)成，并載有干燥劑的蜂窩狀干燥轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)，持續(xù)重復(fù)吸濕再生動(dòng)作，不影響空氣流動(dòng)，連續(xù)不斷地提供超低露點(diǎn)的干燥空氣。除濕轉(zhuǎn)輪由含有高密度封填料的隔板分為兩個(gè)區(qū)：一為處理空氣端270度的扇形區(qū)域；一為再生空氣端90度扇形區(qū)域。

除濕轉(zhuǎn)輪在除濕過(guò)程中，不斷緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)處理空氣區(qū)域的轉(zhuǎn)輪270度扇面吸收或吸附了水分子，變成飽和狀態(tài)后，將自動(dòng)轉(zhuǎn)到再生空氣區(qū)域的90度扇面，進(jìn)入再生過(guò)程。在再生過(guò)程中，再生空氣經(jīng)加熱后，進(jìn)入轉(zhuǎn)輪再生區(qū)扇面，在高溫狀態(tài)下，轉(zhuǎn)輪吸收或吸附的水分子被脫附，散失到再生空氣中。再生空氣由于在脫附過(guò)程中散發(fā)了熱量，自身溫度降低，變成了含濕量較大的濕空氣。濕空氣則由再生風(fēng)機(jī)排至高壓柜外。

在上述邊除濕邊再生過(guò)程中，空氣不斷除濕，轉(zhuǎn)輪不斷被再生，如此反復(fù)，連續(xù)除濕。轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速很慢，一般以12-24周/小時(shí)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，能耗極小，處理空氣的含濕量可低于0.0007g/kg。

經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)除濕，可除去空氣中70%的濕度，轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的出口空氣的露點(diǎn)比進(jìn)氣空氣的露點(diǎn)低10-15℃。（圖3）

優(yōu)點(diǎn)：

（1）應(yīng)用了蜂巢式硅膠轉(zhuǎn)輪進(jìn)行吸濕的過(guò)程中同步對(duì)吸濕后的吸附劑進(jìn)行再生脫水處理，可循環(huán)使用，整個(gè)吸濕工作可以連續(xù)進(jìn)行?？朔藟嚎s機(jī)式除濕機(jī)（大約10℃以下就不能工作）不能連續(xù)除濕且在低溫低濕情況下無(wú)能為力的缺點(diǎn)。

（2）該裝置可以工作在零下30℃狀態(tài)下，能夠持續(xù)除濕工作。

（3）可連續(xù)提供冷卻除濕方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)的露點(diǎn)在10℃以下的超低濕度的干燥空氣。

（4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)部簡(jiǎn)單，只需除濕轉(zhuǎn)輪、再生用加熱器和送風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，即可得到干燥空氣，所以操作簡(jiǎn)單。另外，它屬于干式除濕型，無(wú)需補(bǔ)充吸濕劑，維修保修方便。

（5）在清潔的空氣環(huán)境下，除濕轉(zhuǎn)輪的性能幾乎不會(huì)下降或退化，可勝任長(zhǎng)年的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

（6）由于采用陶瓷硅膠材料，在吸濕過(guò)程中安全，環(huán)保，潔凈，無(wú)飄逸粉塵及無(wú)腐蝕作用。

（7）該裝置可壁掛，也可平放，安裝方式多樣化。

核心部件：蜂窩式轉(zhuǎn)輪。轉(zhuǎn)輪采用瑞典PROFLUTE品牌，進(jìn)口材料，超級(jí)硅膠轉(zhuǎn)輪，吸濕性強(qiáng)，厚度為200mm，直徑為300mm，具有高達(dá)82%的活性硅膠上膠率，保證除濕機(jī)轉(zhuǎn)輪出色的吸濕能力。高效硅膠轉(zhuǎn)輪是用無(wú)機(jī)陶瓷纖維加陶瓷原料燒結(jié)成蜂巢狀圓柱體精密切割而成，整個(gè)轉(zhuǎn)輪就是一個(gè)高效吸濕體，再生可達(dá)140℃以上加熱溫度?？梢蕴幚?00%濕空氣并且不脫落，不變形，可以多次清洗。

3.4 高壓離心風(fēng)機(jī)送風(fēng)部分

為了保持高壓柜內(nèi)的濕度始終保持在低濕環(huán)境中，需要不間斷的向柜內(nèi)送干燥的空氣，經(jīng)高壓柜體積十分之一大小模型反復(fù)測(cè)試，每小時(shí)送氣量為高壓柜體積的8-10倍，所有經(jīng)過(guò)除濕轉(zhuǎn)輪處理加熱后的干燥空氣就用高壓離心風(fēng)機(jī)送入柜內(nèi)，保證高壓柜內(nèi)無(wú)死角。該高壓離心風(fēng)機(jī)最大壓力為1000Pa，最大流量為500m3/h，無(wú)油。根據(jù)計(jì)算，風(fēng)壓1000Pa，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)輪除濕部分損失600Pa，再經(jīng)過(guò)1米的管道損失風(fēng)壓2Pa，而按照5米的管子計(jì)算也就損失10Pa，剩余風(fēng)壓完全滿足持續(xù)向高壓柜內(nèi)送干燥空氣。

3.5研發(fā)制作的吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)

吸附式除濕輪為轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的核心部件，以高強(qiáng)度絕熱材料為基材，加工成蜂巢狀管道結(jié)構(gòu)，復(fù)合吸附劑均勻生成在基體上形成一個(gè)巨大的吸附表面，密封裝置將轉(zhuǎn)輪分為270°扇形的除濕區(qū)和90°扇形的再生區(qū)。轉(zhuǎn)輪端部周邊采用正壓氣流及硅氟彈性材料平面密封，除濕區(qū)與再生區(qū)之間為彈性密封。需處理的潮濕空氣（處理空氣）由處理風(fēng)機(jī)送入轉(zhuǎn)輪除濕區(qū)，空氣的水份被吸附劑吸附，得到相對(duì)濕度極低的干燥氣流，以達(dá)到除濕的目的；同時(shí)再生空氣經(jīng)加熱后（110～140℃）逆向通過(guò)轉(zhuǎn)輪再生區(qū)，將吸附劑內(nèi)的水份解吸出來(lái)并帶走，恢復(fù)吸附劑的吸濕能力。轉(zhuǎn)輪以18轉(zhuǎn)/小時(shí)的轉(zhuǎn)速緩慢旋轉(zhuǎn)，整個(gè)過(guò)程為一反復(fù)除濕與再生的周期性過(guò)程，確保了連續(xù)的除濕效果，得到狀態(tài)穩(wěn)定的干燥氣流。出口管徑125mm，進(jìn)口100mm。

保存的歷史數(shù)據(jù)（無(wú)壓縮式冷卻器工作情況下）：

室內(nèi)溫濕度：14.1℃，45.1%，露點(diǎn)2.3℃； 出口溫濕度25℃，9.1%，露點(diǎn)-9.0℃

室內(nèi)溫濕度：27.7℃，72%，露點(diǎn)22.1℃； 出口溫濕度48.2℃，12.5%，露點(diǎn)11.5℃

室內(nèi)溫濕度：33℃，55.4%，露點(diǎn)22.9℃； 出口溫濕度48.2℃，13%，露點(diǎn)11.7℃

以上檢測(cè)表明：當(dāng)夏季時(shí)，吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的出風(fēng)溫度比較高，因此我們?cè)谶M(jìn)風(fēng)口前安裝了1匹的壓縮式冷卻器，使得吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的進(jìn)風(fēng)溫度下降9-14度，同時(shí)出風(fēng)露點(diǎn)降低3-5度，保證吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的出風(fēng)溫度不高于35度。

通風(fēng)管道部分：通過(guò)對(duì)送氣流量及流速計(jì)算，需輸送空氣的管道都采用Φ100mm不銹鋼管加分離出Φ40mm的不銹鋼接口，每個(gè)接口位置對(duì)準(zhǔn)每個(gè)高壓柜底部，用Φ40mm高溫矽硅膠管送至每個(gè)高壓柜出線底部。在高壓柜出線底部合理安全的部位打Φ40mm圓孔，用Φ40mm不銹鋼定制接頭固定連接高壓柜底部圓孔邊處，并用螺絲固定在高壓柜底部，接頭部分需密封處理，再用Φ40mm高溫矽硅膠管與不銹鋼總管上的接頭連接。然后沿著底部橫梁固定Φ100mm不銹鋼管各5米，向兩邊延伸至每個(gè)高壓柜底部，然后從主機(jī)箱的2個(gè)出風(fēng)口分別用Φ100mm高溫矽硅膠管連接到不銹鋼管上，這樣可方便主機(jī)箱移動(dòng)。同時(shí)按照需要可以在連接接頭處加銅閥門用于調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，每個(gè)接頭連接處都要做密封處理，用不銹鋼抱箍收緊，保證無(wú)空氣溢出且可控制空氣的進(jìn)出。

3.7 柜內(nèi)在線露點(diǎn)檢測(cè)及控制

目前市面上的露點(diǎn)檢測(cè)儀，主流檢測(cè)方法是使一個(gè)鏡面處在樣品濕空氣中降溫，直到鏡面上隱現(xiàn)露滴（或冰晶）的瞬間，測(cè)出鏡面平均溫度，即為露（霜）點(diǎn)溫度。它測(cè)濕精度高，但需光潔度很高的鏡面，精度很高的溫控系統(tǒng)，以及靈敏度很高的露滴（冰晶）的光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)。使用時(shí)必須使吸入樣本空氣的管道保持清潔，否則管道內(nèi)的雜質(zhì)將吸收或放出水分造成測(cè)量誤差，其存在的“在線測(cè)量困難、價(jià)格昂貴、操作繁鎖、維護(hù)保養(yǎng)復(fù)雜、穩(wěn)定性差”的問(wèn)題。另有電傳感器式、電介法式等方法，測(cè)量精度低，穩(wěn)定性差，同時(shí)現(xiàn)有技術(shù)只能檢測(cè)露點(diǎn)溫度，但沒(méi)有有效的控制露點(diǎn)溫度方法，那就不能應(yīng)用于一些對(duì)露點(diǎn)溫度有特殊要求的一些場(chǎng)合，大大限制了其社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展。

而高壓柜內(nèi)露點(diǎn)檢測(cè)及控制還是空白，但它又是非常有必要的，高壓柜內(nèi)露點(diǎn)溫度可以直觀的體現(xiàn)出柜內(nèi)的凝露情況，檢測(cè)并控制露點(diǎn)溫度就可以避免柜內(nèi)因產(chǎn)生凝露而引起的柜內(nèi)設(shè)備尤其是母線排的絕緣強(qiáng)度降低，進(jìn)而發(fā)生的絕緣件表面閃絡(luò)或開(kāi)關(guān)爆炸的事故，嚴(yán)重影響了其安全穩(wěn)定運(yùn)行。

本系統(tǒng)采用三組高靈敏度溫、濕度傳感器，當(dāng)柜內(nèi)溫、濕度發(fā)生微小變化時(shí)，傳感器立即能響應(yīng)這一些變化。傳感器監(jiān)測(cè)的溫濕度變化量通過(guò)變送器，A/D模塊、485通訊模塊及單片機(jī)控制轉(zhuǎn)換成485通訊數(shù)字信號(hào)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)RS-485總線將信號(hào)送至主控制器內(nèi)，由主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、換算為露點(diǎn)溫度并存儲(chǔ)顯示，同時(shí)判斷是否達(dá)到凝露狀態(tài)，是否啟動(dòng)配套設(shè)備，如風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)等。

3.7.1 系統(tǒng)原理

變送器敏感檢測(cè)空氣中溫濕度量值變化，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)RS-485總線傳送到系統(tǒng)主機(jī)，系統(tǒng)主機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、換算、顯示、存儲(chǔ)。與設(shè)定值比較，控制報(bào)警單元與配套外接設(shè)備（如風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)等）動(dòng)作。另一方面，系統(tǒng)主機(jī)將其數(shù)據(jù)、狀態(tài)內(nèi)容傳送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)（中控室）。

本系統(tǒng)采用三組高靈敏度溫、濕度傳感器，分別為柜內(nèi)、室內(nèi)、地下，當(dāng)柜內(nèi)溫、濕度發(fā)生微小變化時(shí)，傳感器立即能響應(yīng)這一些變化。傳感器監(jiān)測(cè)的溫濕度變化量通過(guò)變送器，A/D模塊、485通訊模塊及單片機(jī)控制轉(zhuǎn)換成485通訊數(shù)字信號(hào)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)RS-485總線將信號(hào)送至主控制器內(nèi)，由主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、換算為露點(diǎn)溫度并存儲(chǔ)顯示，同時(shí)判斷是否達(dá)到凝露狀態(tài)，是否啟動(dòng)配套設(shè)備，如風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)等。

而主機(jī)顯示露點(diǎn)則先通過(guò)檢測(cè)到的溫、濕度數(shù)值進(jìn)行查露點(diǎn)表（室內(nèi)空氣標(biāo)準(zhǔn)露點(diǎn)表），如果對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)值相同就可以可顯示出露點(diǎn)值。當(dāng)檢測(cè)到的溫、濕度數(shù)值對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)露點(diǎn)表上的溫、濕度數(shù)值不同，計(jì)算出最近標(biāo)準(zhǔn)露點(diǎn)值，加上用檢測(cè)到的溫、濕度數(shù)值與計(jì)算出最近標(biāo)準(zhǔn)露點(diǎn)值對(duì)應(yīng)溫、濕度數(shù)值的差值，通過(guò)露點(diǎn)曲線圖，即以下公式計(jì)算進(jìn)行修正得出。

露點(diǎn)修正計(jì)算公式：

濕度對(duì)數(shù)H=（log10（RH）-2）/0.4343+（17.62*T）/（243.12+T）

露點(diǎn)Dp=243.12*H/（17.62-H）

濕度：RH；溫度：T。

通過(guò)上述檢測(cè)到的溫、濕度數(shù)值進(jìn)行查標(biāo)準(zhǔn)露點(diǎn)表，以及露點(diǎn)修正計(jì)算公式進(jìn)行修正，從而得出比較正確的實(shí)時(shí)溫、濕度、露點(diǎn)值，保證了系統(tǒng)實(shí)時(shí)正確、可靠運(yùn)行。

3.7.2 露點(diǎn)溫度差控制

根據(jù)電纜層（溝）、高壓柜內(nèi)和高壓室內(nèi)三方的環(huán)境有差異，我們自主研發(fā)了通過(guò)對(duì)電纜層（溝）、高壓柜內(nèi)外的溫濕度并計(jì)算出露點(diǎn)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)及實(shí)時(shí)顯示。并通過(guò)對(duì)柜內(nèi)外的溫濕度和露點(diǎn)溫度差對(duì)比，判斷是否啟動(dòng)主機(jī)和冷卻器。從而使高壓柜內(nèi)的濕度確保比柜外的濕度低10%RH以下，露點(diǎn)比柜外的露點(diǎn)低5℃以下，保證高壓柜內(nèi)永不結(jié)露，達(dá)到上述兩個(gè)條件即可停止系統(tǒng)運(yùn)行；當(dāng)濕度差小于5%RH或露點(diǎn)溫度差小于2℃時(shí)，保證系統(tǒng)重新運(yùn)行工作。當(dāng)然露點(diǎn)溫度差調(diào)節(jié)是根據(jù)需要可以任意設(shè)置。

帶壓縮式冷卻器的吸附式轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)運(yùn)行由PLC程序來(lái)控制，與溫、濕度、露點(diǎn)顯示控制主機(jī)連接及控制其運(yùn)行。

3.7.3 技術(shù)要點(diǎn)

（1）傳感器。整套系統(tǒng)核心元件之一是傳感器。溫濕度傳感器必須選用高精度，高靈敏，穩(wěn)定的產(chǎn)品。

（2）傳感器信號(hào)處理與工藝。針對(duì)溫濕度傳感器零漂大（達(dá)到滿量程）的特點(diǎn)。變送器線路應(yīng)具備零點(diǎn)跟蹤能力。并且，變送器應(yīng)考慮防止灰塵堆積。溫濕度變送器國(guó)內(nèi)有可靠的模塊選購(gòu)。同時(shí)，一般說(shuō)來(lái)，系統(tǒng)主機(jī)帶多個(gè)變送器，線路應(yīng)具備動(dòng)態(tài)標(biāo)定能力，保證無(wú)信號(hào)時(shí)顯示的一致性。

（3）系統(tǒng)可靠性。本系統(tǒng)另一核心問(wèn)題是系統(tǒng)可靠性。除考慮信號(hào)隔離、地隔離、干擾能量吸收、降低單片機(jī)頻率等等措施外，特別強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)電源可靠性和對(duì)露點(diǎn)溫度換算的精準(zhǔn)性。

（4）遠(yuǎn)程傳輸及其它。信號(hào)處理與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，并且可選擇成熟模塊如無(wú)紙記錄儀連接等。

4 安裝施工方法

首先，將正壓干燥送風(fēng)系統(tǒng)的主體機(jī)箱（2100mm×680mm×800mm，外觀白色，框架為專用防冷橋鋁合金，漏風(fēng)率2%），包括轉(zhuǎn)輪除濕部分、空氣處理部分、過(guò)濾部分、高壓離心風(fēng)機(jī)部分和兩個(gè)出風(fēng)口安裝在地下電纜層（溝）10個(gè)高壓柜中間，這樣保證最大低損耗的送風(fēng)。且在主體機(jī)箱的內(nèi)部四周加消音棉和橡膠，減少設(shè)備運(yùn)行噪音和震動(dòng)，并在主機(jī)箱底部加滑輪，方便移動(dòng)。

然后，在高壓柜的底層開(kāi)一Φ40mm小孔，上通高壓室下連電纜層（溝），用作干燥空氣送入柜內(nèi)的空氣管道，考慮安全距離，將孔開(kāi)在高壓柜的角落上，并用銅鑄件固定并外加閥門，而在柜內(nèi)的一側(cè)銅鑄件加銅彎頭，避免如果高壓柜爆炸會(huì)沿著空氣管對(duì)正壓干燥送風(fēng)系統(tǒng)主機(jī)造成沖擊，使其設(shè)備損壞。

其次，在地下電纜層10個(gè)高壓柜中間位置，沿著橫梁分別向兩邊固定5米Φ100mm不銹鋼管，在對(duì)應(yīng)高壓柜位置的不銹鋼上分別開(kāi)Φ40mm的圓孔，靠近主機(jī)箱出風(fēng)口的不銹鋼管一端則分別用40mm高溫矽硅膠管連接至主機(jī)箱的出風(fēng)口，并用銅質(zhì)緊固件收緊。而從主體機(jī)箱的2個(gè)出風(fēng)口，即處理后的干燥空氣經(jīng)由高壓離心風(fēng)機(jī)送出的風(fēng)口用Φ100mm高溫矽硅膠管引出，連接至沿高壓柜底部橫梁墻面固定的不銹鋼管，再通過(guò)不銹鋼管出口用Φ40mm高溫矽硅膠管連接到對(duì)應(yīng)高壓柜底部開(kāi)好的Φ40mm圓孔，通過(guò)電纜層（溝）連接到高壓柜底部的已裝固定銅鑄件和閥門的電纜層（溝）一側(cè)進(jìn)入高壓柜內(nèi)。空氣管道持續(xù)的將機(jī)箱主體處理后的干燥空氣送入高壓柜內(nèi)的上下層，使柜內(nèi)保持在低濕低露點(diǎn)環(huán)境中。其次，將經(jīng)過(guò)除濕轉(zhuǎn)輪處理過(guò)的濕空氣及再生空氣通過(guò)高溫矽硅膠管引出系統(tǒng)主體機(jī)箱，靠近外墻的則打個(gè)小孔將軟管引至戶外，不靠近外墻的則將軟管引至水泵抽水井。

最后，在高壓柜的手車室底部安裝溫濕度傳感器，線沿著進(jìn)氣管由系統(tǒng)溫濕度控制部分進(jìn)入高壓柜內(nèi)，全部套好絕緣套，在電纜層（溝）也安裝溫濕度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)柜內(nèi)外的溫濕度。再在高壓室進(jìn)門的右手邊墻面上安裝固定溫濕度、露點(diǎn)監(jiān)控主機(jī)，對(duì)高壓柜內(nèi)、高壓室內(nèi)和地下電纜層的溫濕度和露點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和顯示，并可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整參數(shù)值。

5 結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)東部及南方地區(qū)，常年溫濕度比較高，特別是梅雨季節(jié)及春夏季節(jié)，空氣中濕度很大。由于常下雨，地下水很多，因此放置高壓柜的電纜層（溝）內(nèi)常有積水、濕度很大，造成高壓柜內(nèi)凝露現(xiàn)象很普遍，從而引發(fā)重大事故。

在查閱了國(guó)內(nèi)外許多資料，沒(méi)有找到比較合理的方法解決高壓柜內(nèi)凝露問(wèn)題。我們通過(guò)3年多的調(diào)查研究，用測(cè)試箱體半個(gè)文件柜（0.38立方米的），通過(guò)自己研制微型轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)及微型分子篩氣體分離（無(wú)水份）裝置進(jìn)行長(zhǎng)期測(cè)試，得出結(jié)論是低露點(diǎn)的干空氣按比例一定壓力下充入柜內(nèi)，低露點(diǎn)的空氣里水氣的分壓很小會(huì)產(chǎn)生反滲透作用，從而徹底使柜內(nèi)不受外部濕空氣侵入，并且保持柜內(nèi)無(wú)死角的干燥狀態(tài)。

通過(guò)上述系列研究后開(kāi)發(fā)出高壓柜內(nèi)干空氣正壓交換裝置；同時(shí)還研發(fā)出實(shí)時(shí)露點(diǎn)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了柜內(nèi)、外、電纜層（溝）露點(diǎn)差控制柜內(nèi)露點(diǎn)，使高壓柜內(nèi)始終保持在低于柜外10%RH的濕度差（可調(diào)整），露點(diǎn)差低于柜外露點(diǎn)5個(gè)點(diǎn)以上（可調(diào)整），從而保持高壓柜內(nèi)再無(wú)凝露、干燥狀態(tài)安全運(yùn)行。