变电站凝露问题长期困扰变电运检人员。户外敞开式设备的爬距、干弧距有足够的裕度，且防腐蚀等级也相对较高，凝露带来的影响较小。但户外箱体式设备和户内设备，其绝缘裕度和防腐蚀等级相对较低，凝露现象会带来放电、腐蚀、直流接地等一系列问题，严重影响到设备安全稳定运行。

目前变电站防凝露的几种方式效果均不理想，且未能形成系统的解决方案。本文通过分析凝露现象形成的原因，结合多年的防治经验，根据地区气候差异提出南方地区防凝露问题系统性解决方案，以提高电气设备的安全稳定运行水平。

1 与凝露相关的几个概念

空气的成份可以被看作是由空气、水气、尘埃三部分组成，空气的干湿程度叫湿度。

1）绝对湿度。指单位空气在一定压力及温度下所含的水气质量。

2）饱和湿度。指单位空气在一定压力及温度下所能包含最大水气质量，也可以理解为空气溶解水气的能力。

3）相对湿度。指在一定时间内，某处空气中的水蒸气量与该气温下饱和水蒸气量的百分比，也就是在同一时刻，绝对湿度与饱和湿度之比。

2 凝露形成的原因

2.1 焓湿图

单位空气的饱和湿度与温度相关，温度越低，饱和湿度越小。例如：30℃的空气，其饱和含水量为30.3g/m3，若此时空气的相对湿度为70%，则说明此时空气中的含水量为21g/m3。随着温度的逐步下降，其饱和湿度也逐渐下降，相当于溶解水气的能力逐渐下降。当饱和含水量小于21g/m3时，便形成凝露现象，此时相对湿度达到100%，此时的温度称为露点温度，通过图1焓湿图可以查找其对应关系。

焓湿图的使用如图2所示，若已知温度是30℃，相对湿度是60%，则由焓湿图对应为A点，可以查出含湿量为16.15g/kg干（水蒸气分压力为25.50× 102Pa），露点温度对应C点，温度为21.8℃。

图1 焓湿图

图2 焓湿图应用举例

2.2 得出的几个结论

1）凝露是由温度差引起的，如果白天相对湿度较高，夜晚气温下降时就很容易产生凝露。

2）不管空气中的温度如何，形成凝露的露点温度始终低于环境温度。

3）防止凝露的手段不外乎3种情况：①降低绝对湿度；②提高饱和湿度；③通风降低温差。

3 变电站目前常见的防凝露措施

变电站需要防凝露的设备主要是高压开关柜、机构箱、端子箱。目前防凝露的方法主要有4种，分别为冷凝驱潮、分散型加热驱潮、集中控制型加热驱潮、低功率常投型加热驱潮。这4种方法各有优劣，详见表1。

表1 四种驱潮防凝露方法介绍

4 南方地区防凝露的要点

上述已提到防凝露的3种手段，其中通风手段在南方地区不合适。从图3中国年平均相对湿度分布图可以看出，南方地区年平均湿度在70%以上，尤其梅雨季节有3～4个月的时间，平均湿度在95%以上，通风设计将导致高湿度空气进入户内或者箱体内。

即便是通风，户内外以及箱体内外也不可能做到零温差，这些细小的温差足以导致高湿度的空气形成凝露。同时严重影响驱潮装置的工作效果，无论采用何种驱潮装置，都是一边驱潮，一边又有潮湿空气不断进入。

南方地区夏季平均温度30℃，且昼夜温度变化较大，从焓湿图得出温度下降3℃左右就达到露点温度，故南方地区夏季极易发生凝露。因此，通风只适应于北方地区的干燥气候，对于南方地区的潮湿气候而言，需要密封加驱潮，此为南方地区防凝露的要点。

图3 中国年平均相对湿度分布图

5 变电站目前防凝露工作存在的问题

5.1 密封不严严重影响驱潮效果

1）高压室门窗设计不够密封，如采用卷闸门，通风百叶窗，强排风机。

2）密封效果不良，如门窗破损；电缆沟至开关柜入口封堵不严。

3）箱体电缆入口封堵不严，无封条或密封条破损，箱体结构设计不良、材料偏薄变形引起密封不良等。

5.2 驱潮装置质量不佳影响正常运行

驱潮装置的质量不佳主要体现在控制器方面，分散型加热驱潮方式由于成本很低，运行2～3年后，故障率普遍高达30%，且数量庞大，给运检工作带来很大麻烦。集中控制型加热驱潮方式虽然解决了控制器的问题，但由于采样点与实际需要驱潮的箱体环境不一致，各箱体内的环境也不一致，所以实际使用效果也不好。

冷凝驱潮的效果虽然最好，但也存在质量不佳故障较高的问题，2016年试点应用时安装了45台，运行1年以后有12台出现了故障，且因成本较高，推广难度较大。

5.3 加热器功率偏小、分布不均匀影响驱潮效果

目前各厂商对机构箱、端子箱加热器的功率配置并没有严格的计算，普遍都是简单地配置一个100～150W的加热器，加热器附近效果明显，远离加热器的位置照样发生凝露，实际使用效果并不理想。

少部分合资品牌的断路器，其机构箱采取了多个小功率加热器分散布置的设计，如图4所示，西门子断路器采用6个22W的加热电阻分散布置在机构箱空间内，防凝露效果比较好。

图4 机构箱加热装置为低功率常投型分散布置

5.4 运维方式影响驱潮效果

按规定，变电站运维人员需要定期对设备进行巡视，巡视中需打开机构箱门、端子箱门检查驱潮装置工作正常，箱内密封良好。有时候还进行雨天后特巡，造成大量水气进入箱体内，使箱体内的绝对湿度达到了95%以上，此时除了冷凝除湿尚有效果外，其他加热除湿的方式几乎全部无效。

从焓湿图可以看出，在温度25℃、湿度95%的环境下，其露点温度为23.9℃，也就是说温度只要下降1.1℃就会起凝露。而箱体内的加热器功率只有100～150W，启动后只能保持箱体内温度平均上升6℃左右，很难抵消环境温度的变化和昼夜温度的变化。例如前面所说西门子断路器驱潮效果比较好，但由于雨天打开过机构箱门，经过一个晚上后照样严重凝露，如图5所示。

图5 因雨天开门，西门子断路器机构箱凝露严重

6 解决方案

6.1 机构箱、端子箱驱潮方案

首先要遵循南方地区采用密封方式的原则，做好机构箱、端子箱的密封。箱体结构要厚实不易变形，顶部需带有雨檐，箱体与门的结合部位需带有排水槽，重视缝隙处的封堵，密封条应固定牢靠密封良好，密封条老化后需及时更换。

不考虑价格、成本等因素，优选冷凝驱潮装置。从实际应用情况来看，采用的是降低绝对湿度的方式，效果比较理想。可以采用质量评比、优中选优、延长质保期等管理手段提高装置的质量。

综合考虑各方面因素，还是采用分散型加热驱潮方式，但同时需解决3个问题：

①提高控制器的质量，采用适当提高采购成本、质量评比、优中选优、延长质保期等管理手段；

②采用多个加热器分散布置，按照箱体体积大小，将箱体内加热器总功率提高到200～600W。例如端子箱内采用左右底部各布置一个100W的加热器，小型机构箱布置两个100～150W加热器，大型机构箱布置3～4个100～150W加热器；

③遇到雨天或者湿度很大的天气时，规定巡视中不能打开箱门，通过观察孔巡视即可。如果必须打开，就应在环境湿度下降后立即再次打开箱门通风15min左右，降低箱内绝对湿度。平时遇到低温、干燥的天气时，应打开箱门通风驱散箱内潮气。

通过实践，对某变电站户外机构箱及端子箱进行密封改造，封堵通风孔，更换密封条，采用分散型加热驱潮，箱内空气湿度保持在40%～50%较低值，未发现箱内有凝露现象，改造前后湿度对比见表2。

表2 某变电站机构箱、端子箱改造前后湿度对比

6.2 高压开关柜驱潮方案

高压开关柜的结构相对紧凑且电压等级高，各功能室又相对独立，驱潮方式有一定局限性：①母线室不宜安装加热器；②仪表室一般都没有安装加热器；③断路器室、电缆室由于空间狭小，都不宜分散安装多个低功率加热器；④因排水的局限性不宜采用冷凝驱潮。

目前常用的驱潮方式是分散型加热驱潮和低功率常投驱潮，在开关柜的电缆室、断路器室安装加热器，常投型采用50W，带控制器的采用100～150W，效果均不是很理想。因此，高压开关柜比较好的防凝露方式是高压室整体驱潮。

1）加强高压室的密封效果，修补破损门窗，对通风窗进行改造，建议改成推拉窗型式，分别如图6、图7所示。可根据需要变更通风、密封方式。

图6 推拉窗拉开状态

图7 推拉窗关闭状态

2）加强开关柜一、二次电缆入口的封堵，电缆沟内潮湿程度远大于地面，而且是天然的风道，封堵不严会造成大量潮气进入开关柜。

3）在高压室内安装工业除湿机，除湿机的功率按3000W/百平方米配置，一般需安装两台以上除湿机。

通过实践，对某变电站高压室全封闭改造，安装除湿机等各项治理措施后，采用温湿度自动检测记录仪进行了跟踪，从实测的数据来看，高压室的开关柜内外温度保持平稳，空气湿度基本能保持一致，均在40%～70%之间，巡视过程也未发现设备产生凝露现象，改造前后湿度对比见表3。

表3 某变电站高压室全封闭改造前后湿度对比