國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南通市通州區(qū)供電分公司 朱富云 蘇 劍

綠色電力，已經(jīng)成為了我國電力發(fā)展過程中一個風(fēng)向標(biāo)，國家電網(wǎng)公司始終牢固樹立“能源轉(zhuǎn)型、綠色發(fā)展”理念，加快電網(wǎng)發(fā)展，加大技術(shù)創(chuàng)新，推動能源電力從高碳向低碳、從以化石能源為主向以清潔能源為主轉(zhuǎn)變，加快電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)升級，爭排頭、做表率，為實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”目標(biāo)作出國網(wǎng)貢獻[1]。

1 凝露的形成原因及危害

大部分配電房都屬于無人值守，因此配電房的環(huán)境對于電氣設(shè)備極為重要，空氣濕度（空氣含水量）是影響電氣設(shè)備的一個重要因素，空氣濕度在30%～70%區(qū)間是最為適宜的。在一些氣候環(huán)境下，配電房空氣濕度超過了75%，再加上在電力負(fù)荷在運行過程中一直處于變化之中，因此會導(dǎo)致開關(guān)柜內(nèi)部出現(xiàn)較大幅度的溫度變化。在這種環(huán)境中，空氣里的水氣很容易在開關(guān)柜內(nèi)部的電氣設(shè)備以及控制設(shè)備元器件的表面形成一層水膜，嚴(yán)重的可導(dǎo)致高壓開關(guān)柜內(nèi)部出現(xiàn)凝露甚至淌水。開關(guān)柜的凝露見圖1所示。

圖1 高壓開關(guān)柜中凝露現(xiàn)象嚴(yán)重

電氣設(shè)備基本都是金屬制品，而金屬在水膜作用下，材料的腐蝕速度將會大大加快，嚴(yán)重影響了設(shè)備的使用壽命[2]；而空氣中的水蒸汽在強電磁場的作用下，極易形成臭氧，臭氧聚集過多則會嚴(yán)重破壞電氣設(shè)備的絕緣性能，絕緣性能的降低極易引發(fā)觸電、電弧、設(shè)備起火甚至爆炸等嚴(yán)重事故。

另外凝露還會導(dǎo)致開關(guān)柜內(nèi)部粉塵的堆積，因為粉塵體積非常小且具有荷電性，很容易在電氣設(shè)備的絕緣層表面以及二次控制設(shè)備的內(nèi)部凝集沉降，一旦粉塵堆積過多，就會降低電氣設(shè)備的安全電氣距離，破壞電氣設(shè)備的絕緣強度，在電力負(fù)荷過高或者在電氣設(shè)備操作過程中極易造成電弧擊穿、設(shè)備起火等事故。有的粉塵還堆集在電子板內(nèi)，造成電氣誤動、短路等，對其安全運行造成很大危害[3-4]。

2 常用的防凝露方式

根據(jù)國家電網(wǎng)對于變（配）電站房設(shè)計要求以及相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)中都提出，柜體結(jié)構(gòu)必須要采取防凝露措施，包括利用設(shè)備局部密封處理、配合無源除濕措施，柜體頂板防凝露設(shè)計及處理、做斜坡導(dǎo)水設(shè)計，電氣元件采用密封技術(shù)制作或者用密封膠封堵等。

柜體內(nèi)部也會加裝加熱器和溫度控制器，在濕度≥75%或者溫度≤5℃的時候啟動設(shè)備，在濕度≤65%或者溫度大于等于15℃的時候停止設(shè)備，可以有效的控制內(nèi)部凝露的形成。

關(guān)于變配電站房以及值班室控制室等站房主體建筑物的防凝露治理，GB50053-2013《20kV及以下變電所設(shè)計》中6.3.5條規(guī)定：在采暖地區(qū)，控制室和值班室應(yīng)設(shè)置采暖裝置。配電室內(nèi)溫度低影響電氣設(shè)備元件和儀表的正常運行時，也應(yīng)設(shè)置采暖裝置或采取局部采暖措施。GB50613-2010《城市配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》中11.2.2條規(guī)定：變配電站內(nèi)設(shè)置采暖、空調(diào)設(shè)備的房間宜采用節(jié)能措施。

目前傳統(tǒng)變配電站房提高環(huán)境溫度和防凝露除濕一般采取如下措施：采用空調(diào)或者電熱油汀制熱，來提高站房內(nèi)的溫度；采用空調(diào)除濕功能，或安裝冷凝式除濕機除濕，來降低空氣濕度；對空氣中的粉塵沒有什么好的辦法。這些傳統(tǒng)技術(shù)，不是耗能高，就是效果不明顯，不能滿足未來低碳節(jié)能、綠色發(fā)展的需求。

3 遠(yuǎn)紅外加熱除濕技術(shù)

太陽光其實就是電磁波，根據(jù)不同的波長把太陽光劃分為了不同的波段，每一種波所攜帶的能量的不同，紅外線就是太陽光其中一個波段內(nèi)的電磁波，類似于無線電波和紫外線等。科學(xué)研究表示，而遠(yuǎn)紅外線所攜帶的能量占據(jù)了太陽輻射所有能量的百分比高達72%，可見遠(yuǎn)紅外線是一種高能量射線，遠(yuǎn)紅外線的波長范圍是紅外線范圍波段中最寬的，波長范圍為4μm～1000μm，而其中最富含能量波段的波長范圍為8μm～14μm（如圖2所示）。

圖2 太陽光波長圖

研究證明遠(yuǎn)紅外線有很強的滲透力和輻射力，非常容易被物體吸收并轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能，當(dāng)遠(yuǎn)紅外線照射到被加熱的物體時，由于真實世界中不存在完美的黑體，因此會有一部分射線被反射回來，而另外一部分遠(yuǎn)紅外線則會穿透物體；遠(yuǎn)紅外線又具有顯著的溫控效應(yīng)和共振效應(yīng)，當(dāng)遠(yuǎn)紅外線穿透物體表面時，就會導(dǎo)致被加熱的物體內(nèi)的分子或原子結(jié)構(gòu)吸收遠(yuǎn)紅外線的能量，而產(chǎn)生強烈的振動，這種振動會使物體內(nèi)部和表面的溫度升高，從而達到了加熱物體的目的。

遠(yuǎn)紅外加熱除濕裝置就是利用遠(yuǎn)紅外溫控效應(yīng)和共振效應(yīng)的技術(shù)通過科學(xué)方法研制的，選用接近于完美黑體的半導(dǎo)體材料，同時將非金屬半導(dǎo)體電材料經(jīng)過納米技術(shù)和特殊工藝制作成特殊漿料，再利用網(wǎng)印技術(shù)、高溫?zé)Y(jié)等工藝，將半導(dǎo)體漿料完美的貼合在高透防爆的微晶玻璃表面，制成一層無機非金屬遠(yuǎn)紅外導(dǎo)體電阻層，不同的半導(dǎo)體材料的用量會形成不同功耗的裝置。

遠(yuǎn)紅外加熱除濕裝置上的無機非金屬遠(yuǎn)紅外導(dǎo)體電阻層在電場的作用下，會輻射大量的波長為8μm～14μm的俗稱“生命光線”的遠(yuǎn)紅外線，配電房內(nèi)的電氣設(shè)備以及地面墻體等均處于其輻射范圍之內(nèi)，在電氣設(shè)備接收到遠(yuǎn)紅外線輻射之后，遠(yuǎn)紅外線的能量被吸收轉(zhuǎn)換為設(shè)備的熱能，使電氣設(shè)備內(nèi)部和表面的溫度升高，這樣輻射的加熱速度快于空氣傳熱，周圍物體處于一起升溫的狀態(tài)，因此會使配電房內(nèi)部的環(huán)境溫度更均衡。

遠(yuǎn)紅外加熱除濕的優(yōu)勢如下：

電熱轉(zhuǎn)換率高：遠(yuǎn)紅外線的傳熱形式是輻射傳熱，由電磁波傳遞能量，因為沒有傳輸介質(zhì)，中間不會損耗能量。電熱轉(zhuǎn)換率高達98%以上，紅外輻射率可達85%以上。

熱效率高：發(fā)熱層原料中半導(dǎo)體膠能產(chǎn)生大量的遠(yuǎn)紅外線，使之熱效率提高了120～180%。

空間利用率高：遠(yuǎn)紅外加熱除濕裝置采用懸掛吊頂方式安裝，主要安裝于需加熱的設(shè)備之上，非常適用于空間有限的小型化站房（預(yù)制艙）。

升溫速率快：遠(yuǎn)紅外加熱除濕裝置在通電后，3分鐘左右表面溫度可以達到180度以上，快速形成較強的遠(yuǎn)紅外熱輻射，因為是輻射制熱，所以會快速的使受體表面溫度上升。

工作能耗低：遠(yuǎn)紅外加熱除濕裝置可根據(jù)實際情況設(shè)計成不同功率的產(chǎn)品，額定功率在1300W～1800W之間，低于空調(diào)制熱和電熱油汀制熱的功率，因電能全部轉(zhuǎn)化成熱能，本身無損耗，比其他供暖產(chǎn)品節(jié)能60%以上。

環(huán)境影響?。哼h(yuǎn)紅外除濕裝置在工作過程中，完全靜音，相比于空調(diào)外機工作中會發(fā)出噪音和電熱油汀會產(chǎn)生浮塵等設(shè)備，不會產(chǎn)生浮塵和噪音，對于周圍居民以及配電站房內(nèi)部的電氣設(shè)備無任何影響。

使用壽命長：遠(yuǎn)紅外加熱除濕裝置的結(jié)構(gòu)簡單，元器件少，不需要維護，使用壽命長，一般使用壽命在20年以上。而傳統(tǒng)的空調(diào)的壽命差不多在6～10年，電熱油汀的壽命差不多的5～8年左右。

4 應(yīng)用方式及治理效果

變（配）電站房防凝露治理是一個多系統(tǒng)多設(shè)備相結(jié)合的工作，如何將多重設(shè)備根據(jù)科學(xué)有效的配置方式，實現(xiàn)精細(xì)化的管理，使其工作在合理的方式上，既達到了有效的防凝露除濕的效果，又極大的提高了設(shè)備的工作效率，降低設(shè)備的能耗，達到節(jié)能環(huán)保的效果。

一個智能化的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)加上節(jié)能型的設(shè)備，無人看守，遠(yuǎn)程查看，采用多個高精度環(huán)境傳感器，實時精確的采集配電房中各個位置的環(huán)境參數(shù)，可以根據(jù)實時環(huán)境的變化來聯(lián)動軸流風(fēng)機、水泵、遠(yuǎn)紅外加熱除濕裝置等輔助設(shè)施，完成自動的閉環(huán)控制和告警。

圖4 治理前和治理后對比

一旦濕度超過了75%，則同時打開風(fēng)機和遠(yuǎn)紅外加熱裝置，提高電氣設(shè)備表面溫度，增大周圍空氣的含水量，同時通過風(fēng)機將高濕的氣體排出，減少了空氣中的水汽量絕對值；當(dāng)濕度低于45%時，則同時停止設(shè)備，降低了能耗。環(huán)境溫度低于5℃時，打開遠(yuǎn)紅外加熱裝置，提高電氣表面溫度，使其不容易在低溫下產(chǎn)生凝露，同時也減少了設(shè)備因為低溫造成的影響；當(dāng)溫度達到15℃的時候，則停止設(shè)備。

一般配電站房內(nèi)部，會按照一排高壓柜、兩排低壓柜的形式進行設(shè)備布局，為了使得紅外輻射的效果最大化，分別在每一排高、低壓柜上方安裝2套至3套1300～1500w左右的大的遠(yuǎn)紅外加熱除濕裝置。也可以按照每30平米的面積，配置1套遠(yuǎn)紅外加熱除濕裝置來匹配。如圖3所示。

圖3 高壓柜和低壓柜安裝方式

治理之前配電房的濕度基本維持在70%-75%，通過節(jié)能型的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)治理之后，基本濕度維持在50%以下。

5 結(jié)語

遠(yuǎn)紅外加熱除濕裝置有明顯的性價比優(yōu)勢，相比于原先配電站房（預(yù)制艙、辦公樓等）使用傳統(tǒng)的空調(diào)或電油汀來提升室內(nèi)溫度，采用遠(yuǎn)紅外加熱的方式具有低功耗、升溫快、無噪音、電熱轉(zhuǎn)換率高、無揚塵以及使用壽命長等優(yōu)點。完全符合國家電網(wǎng)“能源轉(zhuǎn)型、綠色發(fā)展”的理念，在實現(xiàn)國家“碳達峰、碳中和”的目標(biāo)過程中，具有非常重要的作用。