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，破壞凝露形成的條件，防止凝露產(chǎn)生。

由此可知

，國內(nèi)外尚未開展開關(guān)柜等柜式設(shè)備凝露發(fā)展規(guī)律的試驗研究，并且對凝露現(xiàn)象機(jī)理分析研究也相對較少，因此，文中以ABB UniGear ZS1開關(guān)柜為研究對象，在人工氣候環(huán)境試驗室搭建開 關(guān)柜凝露觀測系統(tǒng)

，記錄開關(guān)柜內(nèi)不同溫濕度條件下凝露形成時間

，研究凝露的發(fā)展規(guī)律，并從空氣含濕量與溫度和相對濕度的關(guān)系對凝露發(fā)展規(guī)律進(jìn)行理論分析

。

1 凝露觀測系統(tǒng)

凝露是由于高溫

、高濕的氣體在遇到低溫物體時，當(dāng)達(dá)到露點(diǎn)溫度而在其表面液化的現(xiàn)象。在電力系統(tǒng)中，凝露是指各種機(jī)構(gòu)箱、配電柜和開關(guān)柜等高壓電路設(shè)備的柜體內(nèi)壁表面溫度下降到露點(diǎn)溫度以下時，內(nèi)壁表面會發(fā)生水珠凝結(jié)的現(xiàn)象。因此，進(jìn)行凝露試驗時，需控制開關(guān)柜內(nèi)溫度、濕度以及環(huán)境溫度。

文中首先搭建了凝露觀測系統(tǒng)，主要包括：人工環(huán)境氣候室

、風(fēng)機(jī)、溫度傳感器、開關(guān)柜、溫濕度控制器、加熱器、加濕器、水分檢測試紙、CCD攝像機(jī)

、計算機(jī)

，見圖1。其中

，人工環(huán)境氣候室結(jié)構(gòu)尺寸為8m×6m×4m，通過風(fēng)機(jī)實現(xiàn)溫度控制

，其溫度調(diào)節(jié)范圍為-20～40℃

、精度為±0.3℃，用于模擬實際環(huán)境溫度；溫度傳感器測溫范圍為-20～70℃

、精 度±0.2℃

，用于檢測氣候室內(nèi)溫度；開關(guān)柜結(jié)構(gòu)尺寸為0.8m×l.34m×2.2m

，作為實驗設(shè)備；溫濕度控制器通過連接加熱器和加濕器實現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)溫濕度控制

，其溫度調(diào)節(jié)范圍為-5～98℃

、精度為±0.2℃；

，相對濕度調(diào)節(jié)范圍為1%～98%

、精度為±2%；水分檢測試紙用于檢測是否有凝露產(chǎn)生(當(dāng)有凝露產(chǎn)生時

，試紙將由橙紅色瞬間變?yōu)辄S綠色)，CCD攝像機(jī)聯(lián)合計算機(jī)用于觀測并記錄柜體內(nèi)壁凝露時間

。

  

圖1  凝露觀測系統(tǒng)

2 試驗結(jié)果

試驗過程中

，保持開關(guān)柜內(nèi)外溫差為20℃：，柜內(nèi)溫度分別設(shè)定為10

、20

、30

、40℃相對濕度分別設(shè)定為60%

、70%

、80%

、90%，記錄開關(guān)柜內(nèi)溫濕度及拒外溫度從設(shè)定值到柜體內(nèi)壁形成凝露的時間

，見表1

。

表1  不同柜內(nèi)溫濕度條件下凝露時間

 

提取數(shù)據(jù)曲線見圖2

。

圖2  凝露時間與柜內(nèi)溫濕度關(guān)系

由表1和圖2可知:當(dāng)柜內(nèi)溫度不變時

，相對濕度越大，形成凝露所需時間越短

。以柜內(nèi)溫度為20℃為例

，相對濕度為60%、70%

、80%

、90%的凝露時間依次為39

、24

、10

、6min，可見

，隨著柜內(nèi)相對濕度的增大

，凝露形成時間的減小速率逐漸越小。

當(dāng)相對濕度不變時

，柜內(nèi)溫度越高

，形成凝露所需時間也越短

。相對濕度為70%時

，柜內(nèi)溫度為10、20

、30

、40℃的凝露形成時間依次為38、24

、16

、12min,由此可見

，隨著柜內(nèi)溫度的升高

，凝露形成時間的減小速率也逐漸越小。

由表1中柜內(nèi)溫度為30℃

、相對濕度為60%時

，凝露形成時間為27min，介于柜內(nèi)溫度為20℃

、相對濕度為80%時的凝露形成時間10min和柜內(nèi)溫度為10℃

、相對濕度為70%時的凝露形成時間38min之間可以得出：凝露形成時間與柜內(nèi)溫度和相對濕度不是單一的對應(yīng)關(guān)系

，而是由它們共同影響

。

3 理論分析

為進(jìn)一步分析溫濕度對凝露現(xiàn)象的影響規(guī)律，將濕空氣視為理想氣體

，從濕空氣含濕量與其溫度和相對濕度之間的關(guān)系進(jìn)行說明

。

由道爾頓定律可知

 

而根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

 

可得

 

含濕量為單位質(zhì)量絕干空氣所帶有的水氣質(zhì) 量，其表達(dá)式為

 

相對濕度為濕空氣中的水氣分壓與同溫度下 水的飽和蒸氣壓之比的百分?jǐn)?shù)

，其表達(dá)式為

 

則含濕量H與相對濕度的關(guān)系為

 

式(1)-(6)中：p₁，p

，p_g分別為濕空氣總壓(大氣壓)

、水氣分壓和絕干空氣分壓，Pa；n,n_g分別為水氣和絕干空氣摩爾數(shù)分別為水氣和絕干空氣質(zhì)量

，kg

；M、M_g分別為水氣和絕干空氣摩爾質(zhì)暈

，kg/mol；H為濕空氣含濕量

，g/kg

；φ

根據(jù)Antoine方程可得水蒸氣飽和蒸汽壓計算公式為

 

式(7)中：P_s的單位為mmHg(lmmHg=133.28Pa)；t的單位為℃

；由所研究溫度區(qū)間和精度選取參數(shù)

，A為8.10765；B為1750.286

；C為 235

。

由式(6)

、(7)可知

，含濕量H打為溫度t和相對濕度的φ的函數(shù)，不同溫度條件下的含濕量見圖3

。

  

圖3  含濕量曲線圖

由圖3可知

，當(dāng)相對濕度不變時，柜內(nèi)溫度越高

，空氣含濕量越大

；當(dāng)溫度不變時

，相隨濕度越高

，空氣含濕量也越大，并且

，含濕量是由溫度和相對濕度共同影響的

。

開關(guān)柜內(nèi)外溫差保持不變時

，柜內(nèi)溫度一定

，則柜體內(nèi)壁溫度也一定，其對應(yīng)的飽和含濕量也就相同

，此時

，若相對濕度越大

，則空氣所包含的水分越多

，更易在溫度相同的柜體內(nèi)壁達(dá)到飽和而析出水分，凝露形成時間更短；而當(dāng)相對濕度一定時

，柜內(nèi)溫度越大

，則空氣含濕量也越大，高溫的空氣遇到柜體內(nèi)壁時也更易形成凝露

。因此

，因此，可以從減小開關(guān)柜內(nèi)溫度和相對濕度兩個方面防止凝露現(xiàn)象產(chǎn)生

。

由圖3和表1還可得出，溫度降低時

，空氣飽和所需的水分也減少

，所以，當(dāng)柜內(nèi)空氣溫度很大時

，即使相對濕度較小

，也能在溫度較低的柜體內(nèi)壁產(chǎn)生凝露，如表1中溫度為40℃

、相對濕度為60%時

，凝露時間為21mm;而柜內(nèi)空氣相對濕度越高，濕空氣越趨向于飽和

，當(dāng)該空氣遇到溫度較低的柜體內(nèi)壁時也能形成凝露

，因此

，當(dāng)柜內(nèi)空氣相對濕度很大時

，即使溫度較低，也能產(chǎn)生凝露

，如表1中相對濕度為90%

、溫度為10℃時，凝露時間為9min

。

4 結(jié)論

文中在人工環(huán)境氣候室內(nèi)搭建了開關(guān)柜凝露觀測系統(tǒng)

，記錄了開關(guān)柜內(nèi)不同溫濕度條件下凝露形成時間，并分析了含濕量與溫度和相對濕度之間的關(guān)系

，得出如下結(jié)論：

1)凝露形成時間與柜內(nèi)溫度、相對濕度不是單—的對應(yīng)關(guān)系

，而是由二者共同影響

。

2)當(dāng)柜內(nèi)相對濕度不變時，柜內(nèi)溫度越高

，則空氣含濕量越大

，更易在溫度相同的柜體內(nèi)壁達(dá)到飽 和而析出水分,凝露形成時間越短

。

3)當(dāng)柜內(nèi)溫度不變時，柜內(nèi)相對濕度越高

，空氣含濕量越大

，也更易析出水分

，凝露形成時間也越短

。