金屬鎧裝高壓開關(guān)柜（以下簡稱開關(guān)柜）的內(nèi)部空間十分緊湊，在目前和將來受到地塊制約下，其應(yīng)用越來越廣泛，因此，安全可靠運行更顯重要。
    運行中發(fā)生閃絡(luò)放電是對開關(guān)柜安全運行的主要危害。閃絡(luò)放電主要指相間和對地的放電，空氣距離在設(shè)計過程中已充分考慮了空氣中的濕度的影響，并且是相對不變的；而絕緣件的沿邊的絕緣在運行過程中，會受到環(huán)境的各種破壞后，會發(fā)生沿邊閃絡(luò)放電。沿邊的絕緣受到的破壞主要來自空氣中的落灰受潮后的破壞，當(dāng)高壓開關(guān)柜經(jīng)過一定時間的運行，終會有一定來自空氣中的落灰在絕緣件的表面形成，當(dāng)空氣中的濕度變化或溫差變化，即會在有落灰絕緣件的表面形成凝露而發(fā)生絕緣沿邊閃絡(luò)放電。因此，對開關(guān)柜的防凝露提出了更高的要求。
    首先，我們從幾例開關(guān)柜發(fā)生閃絡(luò)放電的事例來分析：
    例一、110kV某變電站的20 kV高壓開關(guān)柜為底層布置，分別于2007年3月28日和2008年7月2日均在某開關(guān)柜發(fā)生閃絡(luò)放電故障，當(dāng)時氣溫在23℃左右，環(huán)境空氣濕度為80%左右，驅(qū)潮控制器為溫度和凝露控制，由于傳感器安裝位置未凝露而未啟動加熱器。從現(xiàn)場來看，在該開關(guān)柜的C相母線側(cè)靜觸頭有放電痕跡，發(fā)現(xiàn)該相靜觸頭盒內(nèi)外有潮濕跡象和導(dǎo)體上有明顯可見銅綠現(xiàn)象，同時B相靜觸頭有輕微銅綠現(xiàn)象。也就是說當(dāng)時該開關(guān)柜內(nèi)部絕緣件的表面形成凝露而發(fā)生絕緣沿邊閃絡(luò)放電。但其它開關(guān)柜靜觸頭盒內(nèi)無明顯凝露現(xiàn)象。事后分析發(fā)現(xiàn)，該開關(guān)柜后有一臺空調(diào)對準(zhǔn)出風(fēng)，距離開關(guān)柜不足2米，調(diào)正出風(fēng)口后，在悶熱潮濕天氣將驅(qū)潮控制器設(shè)置在手動強制啟動位置，至今無該類故障發(fā)生。
    例二、220kV某變電站35kV開關(guān)柜為底層布置，2007年7月10日和2007年9月1日分別在某線路柜和母線設(shè)備柜絕緣件表面發(fā)生沿邊對地放電，當(dāng)時氣溫在25℃左右，環(huán)境空氣濕度為75%左右，驅(qū)潮控制器為溫度和凝露控制，由于傳感器安裝位置未凝露而未啟動加熱器。從現(xiàn)場來看，兩起故障分別發(fā)生在靜觸頭盒和母線套管與固定金屬的沿邊有對地放電痕跡，也就是說當(dāng)時該開關(guān)柜內(nèi)部絕緣件的表面形成凝露而發(fā)生絕緣沿邊放電。事后分析發(fā)現(xiàn)，該開關(guān)室內(nèi)電纜溝積水約30公分，抽干水后，在悶熱潮濕天氣將驅(qū)潮控制器設(shè)置在手動強制啟動位置，至今無該類故障發(fā)生。
    例三、220kV某變電站35kV開關(guān)柜為底層布置，2008年7月10日某開關(guān)柜觸頭盒表面發(fā)生沿邊對地放電，當(dāng)時氣溫在25℃左右，環(huán)境空氣濕度為75%左右，驅(qū)潮控制器為溫度和凝露控制，由于傳感器安裝位置未凝露而未啟動加熱器。從現(xiàn)場來看，在靜觸頭盒內(nèi)梅花觸頭外側(cè)和靜觸頭盒的內(nèi)沿邊有對地放電痕跡，也就是說當(dāng)時該開關(guān)柜內(nèi)部絕緣件的表面形成凝露或由于溫度較大引起空氣絕緣降低而發(fā)生絕緣放電。事后分析發(fā)現(xiàn)，該開關(guān)柜正對著開關(guān)室大門，而開關(guān)室大門有一較大面積的百頁窗，潮濕空氣的進(jìn)入而引發(fā)故障，在悶熱潮濕天氣將驅(qū)潮控制器設(shè)置在手動強制啟動位置，至今無該類故障發(fā)生。
    從以上三例絕緣件沿邊閃絡(luò)放電的故障來分析，故障的原因和措施為：
    三例故障的設(shè)備均為底層布置，且均發(fā)生在悶熱潮濕天氣時間段，底層設(shè)備相對容易發(fā)生入凝露現(xiàn)象，驅(qū)潮控制器的控制選定值得我們進(jìn)一步深入研究。另，據(jù)本單位和兄弟單位的信息來看，該類故障無一例外發(fā)生在底層布置的設(shè)備上。
    正因為開關(guān)柜設(shè)備是底層布置，如果開關(guān)室內(nèi)電纜溝有積水，上層的開關(guān)柜設(shè)備均為發(fā)熱設(shè)備，加速底部的水汽上升至開關(guān)柜內(nèi)，則開關(guān)柜內(nèi)的濕度相對于環(huán)境濕度高，更易發(fā)生凝露，而引起絕緣件的表面發(fā)生絕緣沿邊放電。因此，開關(guān)柜設(shè)備是底層布置，開關(guān)室內(nèi)電纜溝一定要做好防積水措施，并且，定期對其進(jìn)行巡檢，防止閃絡(luò)放電故障的發(fā)生。
    高壓開關(guān)室的空調(diào)布置一定要合理。如果空調(diào)的出風(fēng)口直對開關(guān)柜，而開關(guān)柜設(shè)備為發(fā)熱設(shè)備，兩者溫度相差較大，交融在開關(guān)柜壁上，必在開關(guān)柜內(nèi)壁上產(chǎn)生凝露，而引起絕緣件的表面發(fā)生絕緣沿邊放電。因此，高壓開關(guān)室的空調(diào)布置必須合理，尤其出風(fēng)口必須避開直對開關(guān)柜，以防開關(guān)柜內(nèi)壁上產(chǎn)生凝露而發(fā)生閃絡(luò)放電故障。
    綜上分析開關(guān)設(shè)備內(nèi)部發(fā)生凝露引起閃絡(luò)放電事故一般有幾種情況：①地區(qū)濕度高，氣候溫度變化大；②有的開關(guān)柜在地下室，濕度高，柜體內(nèi)溫度特別是接近地面的溫度低于環(huán)境溫度；③有的設(shè)備處于停運狀態(tài)，開關(guān)柜內(nèi)小環(huán)境溫度就更比周圍環(huán)境低，在表面極易形成結(jié)露的情況。一旦切入驅(qū)潮器投運，事故就隨之發(fā)生。
    但如果開關(guān)柜體內(nèi)常時投入驅(qū)潮器，當(dāng)電流值這到一定時，手動切除加熱器。這也不科學(xué)，一是，由于回路電阻的大小影響，電流的大小不代表可發(fā)熱的多少：二是，對于底層布置的開關(guān)柜，由于某些柜體電流大，電纜溝相對濕度也較大，反而將電纜溝內(nèi)的水汽蒸發(fā)上來，使柜內(nèi)形成凝露，如果電纜溝有水的話，凝露將更嚴(yán)重；三是，某些柜體電流值不大，加熱器將長期投入，能源浪費相當(dāng)驚人；四是，不利于變電站無人值班的要求；五是，加熱器的長期投入，加速老化安裝在開關(guān)柜上的保護(hù)裝置和二次元件。
    因此，我們再來分析驅(qū)潮控制器的控制選定，目前，柜體廠家防凝露手段普遍采取依靠凝露傳感器控制加熱器的方法來防止凝露的發(fā)生。即在儀表室裝一只防凝露控制器，控制器監(jiān)測到傳感器發(fā)來的凝露信號時，立即啟動加熱器加熱。凝露消除后，控制器則關(guān)閉加熱器。從原理上來說，這是一種防凝露的有效措施。但其一，現(xiàn)有的凝露傳感器都是被動型動作，有時空氣中濕度很大，但由于凝露傳感器還沒形成凝露，因此，加熱器不會啟動，一定是在凝露發(fā)生時，即有一定的遲后量。從防凝露作為開關(guān)柜反事故重要措施來說，接近凝露的邊緣再啟動加熱來消除凝露缺少一個預(yù)防過程：其二，凝露傳感器固有的特性缺陷，對相對濕度變化不敏感，：其三，由于凝露傳感器受空氣灰塵或水份中的化學(xué)物質(zhì)侵蝕后會改變靈敏度，導(dǎo)致防凝露的控制點出現(xiàn)偏差，這時會降低防凝露可靠性，也降低了開關(guān)柜的安全可靠性。因此，不能直接采用凝露傳感器來控制驅(qū)潮控制器的起動。
    在這里我們再來分析說明有關(guān)凝露方面的幾個基本概念：①什么是結(jié)露？所謂結(jié)露現(xiàn)象是指柜體內(nèi)壁表面溫度下降到露點溫度以下時，內(nèi)壁表面會發(fā)生水珠凝結(jié)現(xiàn)象。這個現(xiàn)象稱之為結(jié)露。以及露點溫度。②露點溫度是指在一定溫度的空氣中，水蒸汽的最大含量稱為[飽和水蒸汽量]，此時的空氣成為[飽和空氣]，飽和空氣溫度下降時，空氣中的水蒸氣將凝結(jié)成水珠。含有水蒸氣的空氣的飽和溫度，稱為露點溫度。請參考如下的溫度、濕度、和露點的相關(guān)數(shù)據(jù)表：
    從表格中空氣溫度20度、相對濕度60%時，結(jié)露的溫度為12度。并可以看出溫度、濕度和露點溫度三者關(guān)系中可以看出：①空氣中的相對濕度越高，在一定的溫度條件下，結(jié)露的溫度越是接近環(huán)境空氣溫度，也就是說，露點溫度與環(huán)境溫度越接近，凝露越是容易發(fā)生。②無論空氣中的溫度如何，形成結(jié)露的露點溫度始終是低于環(huán)境溫度。
    從溫度、濕度和露蘭溫度三者關(guān)系中和凝露發(fā)生的機理，我們可以得出結(jié)論：①要想防止：凝露的發(fā)生，必須使不允許發(fā)生凝露部位的表面溫度始終高于其周邊一定的環(huán)境溫度：②對開關(guān)設(shè)備而言，為防止開關(guān)柜內(nèi)部發(fā)生凝露，只要保持開關(guān)柜體內(nèi)部的溫度始終高于一定的外部環(huán)境溫度即可，但過于高于環(huán)境溫度反而使內(nèi)部壁表面形成凝露（除非內(nèi)壁表面采取一定的措施）。描述這一原理在生活中的現(xiàn)象就是：從冰箱中取出一杯冰水，在水杯表面馬上就會結(jié)露。而從高于一定的環(huán)境溫度的保溫箱中拿出一杯熱水時，杯子表面是不可能結(jié)露的，但在冬天汽車內(nèi)的溫度由于人體的溫度影響而與車外溫度高出許多，就會在車玻璃內(nèi)表面形成凝露，當(dāng)采用暖風(fēng)吹玻璃干燥才能驅(qū)除凝露。
    通過以上的分析，根據(jù)凝露發(fā)生的機理和物理現(xiàn)象，凝露的發(fā)生取決于開關(guān)室內(nèi)和開關(guān)柜內(nèi)的溫度、濕度。因此，我們在曾經(jīng)發(fā)生過兩次閃絡(luò)故障的llOkV某變電站20 kV高壓開關(guān)柜上采用溫度差方式來控制開關(guān)柜凝露的發(fā)生，具體實施方案如下。
    試想使開關(guān)柜體內(nèi)部的溫度始終保持高于開關(guān)柜外部一定的環(huán)境溫度，凝露現(xiàn)象就完全可以預(yù)防。由于溫度傳感是密封半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)，就目前的技術(shù)水平，其壽命達(dá)幾十年之久。因此，利用兩個溫度傳感器，一個測柜體內(nèi)溫度，一個測柜體外溫度（控制器面板上），同時利用加熱器來調(diào)節(jié)開關(guān)柜內(nèi)溫度。由CPU智能控制的控制器，讓開關(guān)柜內(nèi)部的溫度始終比開關(guān)柜外環(huán)境高2℃~4℃（基于節(jié)能方面的考慮而設(shè)定最高溫差為4℃），使之不產(chǎn)生凝露發(fā)生的條件，起到預(yù)防凝露的作用。當(dāng)開關(guān)柜外環(huán)境高2℃~4℃溫度時就停止加熱。由于開關(guān)柜內(nèi)環(huán)境容積小，達(dá)到這個溫差所需的加熱功率較小，此外，運行中的開關(guān)設(shè)備本身有熱量產(chǎn)生，也可以作為加熱功率的一部分。這樣，不僅能有效地防止開關(guān)柜體內(nèi)部發(fā)生凝露，而且可以大大地節(jié)約能源。為了提高防潮、防凝露的可靠性，另一措施是在每臺裝置中加入線性測量開關(guān)柜內(nèi)的相對濕度傳感器，控制器表在監(jiān)測、顯示溫度、溫差的同時，CPU還測量顯示柜內(nèi)的相對濕度，根據(jù)溫度、溫差和相對濕度參數(shù)來判別開關(guān)柜內(nèi)部的受潮程度，啟動加熱器，調(diào)節(jié)開關(guān)柜內(nèi)溫度，進(jìn)一步提高了驅(qū)潮和防凝露能力。該方案還在控制器上設(shè)有數(shù)據(jù)接口，將柜內(nèi)外溫度、溫差和柜內(nèi)的相對濕度遠(yuǎn)傳計算機上，進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，以便于進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和設(shè)定值的調(diào)整。通過該方案的實施，該llOkV某變電站20 kV高壓開關(guān)柜驅(qū)潮和防凝露效果良好。
    另外，控制器設(shè)有手動／自動切換和報警功能。如按下手動／自動按鈕，二路驅(qū)潮指示燈同時點亮，二路驅(qū)潮器無條件開始工作，直到釋放按鈕，驅(qū)潮指示燈熄滅，驅(qū)潮器停止工作；當(dāng)任一負(fù)載或傳感器損毀或斷開，控制器都會點亮面板上的故障燈報警，同時接通公用報警觸點，從供后臺監(jiān)視。
    控制器的傳感器位置很重要，由于加熱器附近的相對濕度相對較小，不得安裝在驅(qū)潮器附近，因與之保持一定的距離，最好是對角布置為佳。
    加熱器的選用和按裝方法、位置同樣也很重要。目前加熱器型式散熱片式和硅橡膠貼片式。散熱片式由于依靠空氣傳遞其加熱速度慢，加熱器功率較大，能耗也大，它是鋁合金散熱片夾裝電熱絲，往往易氧化，壽命不長；硅橡膠貼片式由于貼在柜壁按裝，它依靠柜壁延伸散熱和硅橡膠面空氣散熱，加熱速度較快，因此，加熱器功率只有散熱片式的lt2—2t3左右，能耗也小，由于是硅橡膠封閉電熱器結(jié)構(gòu)，其壽命可達(dá)15—20年，大大高于有散熱片式，而且還起到防燙功能。安裝方法、位置合理，對加熱的效果與其它設(shè)備的影響非常重要。如果是散熱片式，則安裝在開關(guān)柜需驅(qū)潮的小室底部為宜；如果是硅橡膠貼片式，則安裝在開關(guān)柜需驅(qū)潮的小室中部偏下為宜。
    如果方案得以實施，在節(jié)省大量的電力能源的同時，將從被動檢測和消除凝露改進(jìn)到主動預(yù)防凝露，無疑增加了電柜防凝露的可靠性。從傳感器壽命來說，溫度傳感器的使用壽  命是凝露傳感器壽命的數(shù)}倍，控制器的可靠工作壽命將大大增加。但該方案需要對溫差值經(jīng)過進(jìn)一步為試驗論證。
    通過以上的分析，無論采取以上兩種方案中的一種的實施改進(jìn)，節(jié)約電力能源的同時，防凝露控制的效果也將得以保證，設(shè)備的安全運行也將得到保證。
    針對該類故障的出現(xiàn)，生產(chǎn)部門應(yīng)制定了相應(yīng)的規(guī)范，以杜絕類似故障和擴大故障的發(fā)生，確保設(shè)備和人員的安全。
    三門峽富通新能源可以根據(jù)用戶的需求訂做各種類型的高低壓配電柜開關(guān)柜。