智能变电站预制舱防凝露技术研究 2024-06-10 13:32:22 第34届世界电动车大会征文专区第34届世界电动车大会暨展览会（EVS34）征文通知 燃料电池│第34届世界电动车大会专题征文 储能前沿交叉│第34届世界电动车大会专题征文 论文征集|电动智能载运工具国际学术会议（ICEIV2021） 常州博瑞电力自动化设备有限公司的研究人员陆朝阳、李雪城、刘广州、吴俊辉、袁孟佼，在2020年第11期《电气技术》杂志上撰文，介绍了凝露产生的原因和危害，并提出了防凝露机理以及常用的方法；再就此对智能变电站预制舱的防凝露技术方法展开分析研究，分析了预制舱凝露产生原因，阐述了预制舱的防凝露方案；最后依工程实例对智能变电站预制舱凝露产生的原因及解决方案进行论述。本文中所阐述的防凝露技术相关专业名词和知识，结合理论叙述以及实例分析，为智能变电站预制舱以及其他的防凝露系统设计提供一些基本思路和技术指导。在迅猛发展的电力行业领域内，智能变电站预制舱的应用可以让变电站的建设效率得到很大的提高。因应用广泛，智能变电站预制舱的工程环境各有不同，不可避免地存在一些高湿度地区。若预制舱内温湿度控制不当，在湿度和温度的综合作用下会产生凝露，舱内电气设备若在这种环境中长期运行，设备内部金属结构件会逐渐锈蚀而降低其机械结构强度，设备内部电气元器件与凝露水接触会降低其绝缘性能，同时舱内的排线也会发生腐蚀、老化、霉变等，最终会造成电气设备爬电、闪络、短路和跳闸等事故，甚至对变电站造成重大影响。1 凝露的形成原因及危害（略）在某一环境中，若环境中水蒸气不断增加达到饱和状态后或环境温度下降到露点温度时，空气无法继续容纳水蒸气，此时水蒸气就会通过液化的形式析出水珠，这就是凝露的形成过程。凝露会产生液态水，液态水会与电气设备内部元器件表面的尘埃相结合形成导电通道，破坏电气器件的绝缘性能，造成爬电、闪络、短路和跳闸等事故。同时电气设备若长期运行在这种凝露的环境中，设备内部的金属结构件遇水会加速腐蚀，金属结构件的机械强度会不断降低。因为凝露会对电气设备的正常稳定工作造成非常恶劣的影响，所以在电气设备的工作环境中，应设法防止凝露的产生。2 防凝露机理及常用方法2.1 防凝露机理凝露的形成主要受环境温湿度及露点温度的影响。露点温度与环境温度的差值（温差）可以表示空气中水蒸气含量距离饱和的程度，空气温度越高于露点温度，温差越大，空气中水蒸气未饱和程度越大，发生凝露的可能性越小。而空气的相对湿度反映水蒸气含量距离饱和的程度，温度一定时，饱和湿度不变，绝对湿度越大，则相对湿度越大，空气中水蒸气含量距离饱和的程度越小，发生凝露的可能性越大。综上，要想防止凝露产生，需控制好环境温度与露点温度的差值或环境的绝对湿度。2.2 防凝露常用方法1）温度控制法温度控制法主要是通过使用加热器等暖通设备散发热量的方式来提高环境温度，或者是利用保温隔热材料、改进结构工艺来减少热耗，这两种方法的目的是让环境温度与露点温度保持在合适温差，使得环境中的水蒸气无法液化析出水珠。温度控制法通过破坏凝露形成的温差条件，来达到阻止凝露形成的目的。2）湿度控制法湿度控制法主要是通过除湿或者是提高电气设备的密封性能。除湿方法可以减少环境中的水蒸气含量，提高电气设备的密封性能则可以减少电气设备外部水蒸气的进入。此两种方法的目的均是控制环境的绝对湿度，以减少环境中水蒸气的含量或是阻止其增大。湿度控制法是让凝露形成的湿度条件得不到满足。对于除湿方法，主要有吸附除湿法、膜式除湿法和冷凝除湿法。吸附除湿法是利用干燥剂吸收水蒸气；膜式除湿法是通过膜过滤器来阻隔水汽，只让干空气通过过滤器；而冷凝除湿法是将水蒸气冷凝来减少水蒸气含量。根据这些除湿原理，不同的除湿机器应用而生。3）温湿度双向控制法表1为3种防凝露方法的优缺点对比表。温湿度双向控制法将温度控制法和湿度控制法相结合，结合了温度控制法和湿度控制法各自的优点，采用此种取长补短的方法，凝露防护效果最好，从根源上阻止凝露形成并避免其所带来的危害，但是可能存在成本较高、占据空间较大等缺点。 表1 防凝露方法优缺点对比3 预制舱防凝露技术方法分析3.1 预制舱情况概述预制舱是一个封闭的空间，由舱顶、四周舱壁（舱体）和底框3部分组成，舱体内部布置屏柜等设备。而在新一代智能变电站模块化建设过程中，相对于国网预制舱（单体舱）而言，有一些预制舱因为尺寸参数过大而不能满足运输要求，需要采取拼舱方案处理，这种拼舱式预制舱是由多段分舱拼接而成，相邻分舱之间的舱顶、舱壁和底框处均有拼缝。3.2 预制舱凝露产生原因分析根据凝露形成机理，对预制舱可能产生凝露的原因进行分析。预制舱产生凝露是因为舱内温度与露点温度接近（温差小）或是舱内绝对湿度大。预制舱舱内温度与露点温度接近（温差小）主要考虑的是舱内的温度发生变化，导致温度变化的原因可能是：①舱体结构上有冷桥缺陷，舱体保温性能不够好；②预制舱温度控制系统温控能力不够。而造成预制舱内绝对湿度大的原因则有可能是：①舱体密封性能不好，有湿气进入；②预制舱湿度控制系统除湿能力不足。3.3 预制舱防凝露方案为防止预制舱凝露的产生，只要破坏凝露产生需要的任一条件即可：温差或湿度。预制舱防凝露通常采用温湿度双向控制法，在控制温度的基础上，再配合湿度控制，可以让预制舱防凝露达到最佳的效果。若单一地采用温度控制，对预制舱内部进行加热虽然可以直接消除凝露带来的影响，但并没有从根本上减少舱内的水蒸气，当突遇极端天气情况下，舱内温度骤降，凝露现象还会发生。1）预制舱温湿度双向控制法-温度控制温度控制主要从结构工艺和提高温度两方面出发。从结构工艺角度分析，预制舱结构上需保证舱体保温性能良好，避免舱体结构出现冷桥缺陷；预制舱结构主要分为底框、舱壁、舱顶3部分，需做好保温措施；保温措施常用的有填充保温层（保温层材料为岩棉或聚氨酯），结构表面涂敷保温隔热材料；预制舱舱壁和舱顶均需要填充足够厚度的保温材料（如图1所示），底框可根据实际工程环境选择添加保温层，一般预制舱底框底板采取喷漆处理以及在底框上铺设地板，可以一定程度上起到保温隔热的作用。而从提高温度角度考虑，预制舱内一般均配有具有加热功能的工业空调，可根据舱体大小及工程现场环境情况再选择配置不同发热量的加热器；配置加热器时，加热器的安装位置需尽可能安装在预制舱内温度较低的地方，防凝露效果更好。 图1 舱顶骨架间填充岩棉保温层2）预制舱温湿度双向控制法-湿度控制湿度控制需要考虑结构工艺和除湿两方面。在结构工艺方面，预制舱结构上需保证密封完好，防止外部水汽进入预制舱内部。预制舱结构重点考虑底框缝隙、舱体缝隙、舱顶缝隙和底框上进出线孔封堵情况4方面，需做好密封措施，尤其是对于拼舱式舱体；密封措施主要有结构工艺上的密封防水措施，比如预制舱舱门采用迷宫式防水结构（如图2所示）、舱顶接缝处折弯后满焊外加U形盖板（如图3所示）、预制舱进出线孔采用若干U形折弯板组成的可选择调节结构以便于现场更好地封堵施工（如图4所示），橡胶密封圈，密封胶等。而在除湿方面，预制舱内部除湿可根据实际工程现场的湿度情况采用适当的除湿方案；预制舱常用的除湿方案有预制舱自配工业空调除湿（带除湿功能）、除湿机除湿、干燥剂除湿（3种除湿方案对比见表2）。预制舱处于非运行状态或运输过程中一般采取封堵措施并配备干燥剂除湿。 图2 舱门迷宫式防水结构 图3 舱顶接缝处折弯后满焊外加U形盖板 图4 预制舱进出线孔结构示意图 表2 预制舱常用除湿方案对比4 预制舱凝露实例分析4.1 预制舱凝露实例概述以江苏扬州境内某个拼舱式智能变电站预制舱为例（如图5所示），在预制舱舱顶处出现少许凝露水珠（如图6所示）。该工程预制舱靠近湖边，环境湿度大，温度较低。 图5 预制舱外观图 图6 预制舱舱顶出现凝露水珠4.2 预制舱凝露实例原因分析首先通过读取预制舱舱内工业空调出风口温度显示器读数，空调出风口显示温度为16.5℃。此温度不能达到预制舱通常规范里要求的18℃～25℃，舱内实际温度偏低。对造成温度偏低的原因进行分析，发现舱体设计时根据舱体尺寸大小配置了足够数量的空调，也安装了一些加热器，但舱内温度还偏低，考虑应该是舱体结构的问题或是空调和加热器没有全部开起。经过查看舱体顶部结构，发现顶部保温层厚度不够，顶部结构存在冷桥缺陷；与现场用户沟通发现，用户为了省电，寒冷天气下预制舱内空调并未全部开起。而因为此工程地点靠近湖边，环境湿度较大，使用湿度计测量预制舱舱内相对湿度，湿度计显示相对湿度读数值为74%，舱内湿度比较大，这是预制舱凝露产生的根本原因。从湿度控制方向出发，此预制舱内未设置除湿机，预制舱内空调的除湿能力也不够；此预制舱为拼舱式舱体，可能存在一些缝隙，有外部水汽进入。4.3 预制舱凝露实例解决方案针对此预制舱出现的凝露问题，秉着先易后难的原则，并考虑综合成本因素，首先考虑采取易操作、能快速解决的方案，再考虑从根本上彻底解决问题。可以先在预制舱舱内添加足够容量的除湿机，寒冷天气下需全部开起舱内的工业空调（一方面提高舱内温度，另一方面利用工业空调的除湿功能）；然后检查舱的密封性能，主要是舱体底框的拼舱间的缝隙，并采取相应的密封措施；最后可以考虑拆掉预制舱吊顶、往顶部再添加保温层或贴附保温材料等的可实施性，从根本上解决预制舱凝露问题。针对江苏扬州拼接式预制舱出现的凝露问题，立即采取了向预制舱内部添加足够容量的除湿机和对舱体底框拼接缝隙进行密封的措施，并对工程现场用户提出寒冷天气下尽量全部开起舱内工业空调，采用这个解决方案后，预制舱工程现场一直未再反馈发生凝露现象，可见采用的解决方案起到了防凝露效果。5 结论为防止预制舱凝露的产生，需要控制好预制舱内的温度和相对湿度，首先舱体结构上得保证密封性及保温性；鉴于预制舱一般配置的工业空调具有加热和除湿功能，加热器、除湿机可根据实际工程环境需要再进行选择配置，来保证预制舱舱内湿度不过高，温度不过低。 赞 (0) 相关推荐 220kV、110kV及66（35）kV 预制式模块化变电站布置 摘要 Summary 预制式模块化变电站的建设应在保证功能.运行安全可靠.运维方便的基础上,实现快速安装.资源节约.环境友好.预制式模块化建设方案也应满足现有规程规范的要求,并结合数据中心供电可靠性. ... 空调除湿和制冷模式不要乱用，否则不但不省电，还会引发很多问题 对于家用空调,一般都有制冷模式和除湿模式.其实对于这一点,我们从遥控器上就可以看到.于是很多朋友说,夏天把空调开到除湿的模式,这样不但省电,而且效果好.其实真的是这样吗?齐家室内姐认为并非如此.所以今 ... 面向数据中心的预制式模块化变电站 前言 随着大型超大型数据中心越来越多,支撑数据中心运行的变电站开始普遍出现110kV变电站,甚至出现220kV专用数据中心变电站.传统的变电站一般需要公共变电站用地规划和电网公司投资建设,周期经常为1 ... 变电站高压开关柜防凝露技术方案 摘要 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