Page 16 - 电力与能源2023年第六期
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562 施 会，等：基于微正压干燥空气注入的开关柜除湿加热系统设计
针对现有变电站加热除湿系统的弊端，提出 的空气湿度越小，露水水面蒸发量就越大；同时由
一种新型开关柜加热器驱潮技术。该技术利用变 于空气相对湿度小，也保证了空气中水蒸气不易
电站室内的清洁空气，加以干燥处理后以微正压 结露。本文依靠在前端除湿过程中先将空气结露
注入到开关柜中。通过采用主变冷却器或类似区 随后提高气温来降低空气含湿量和相对湿度，从
域的空气干燥气流微正压吹拂技术，可以有效实 而保证通入柜体后有良好的除湿效果。
现屏柜与开关柜的高效除湿，从而大幅改善现有 （3）风速。当风速达到一定程度时，露水水面
加热器除湿效率低下、热湿空气淤积的问题。该 的蒸发趋于稳定，此时风速对其影响相对较小。
技术能较大比例地降低加热器能耗与维护成本， 同时，如若保证相对湿度较低的空气源源不断地
可将变电站站用电能耗降低 15%～20%，不但能 流入柜体，使得柜体内湿度大的空气被带出，从而
起到很好的节能减排作用，还能显著降低加热器 形成一个良好的蒸发环境，也会使得空气中的水
维护的人力物力与非计划停运损失，有着极好的 蒸气无法结露。利用气流流动除湿，除了最重要
社会效益与经济价值。 的风速之外，还与气流的紊动特性（柜体内气流喷
嘴的位置和形状）、水汽的扩散路径（柜体结构、设
2 开关柜结露与湿度关系
备的排布）等多重因素有关，可在研究过程中分级
针对开关柜内部空气湿度大易结露或已经发 逐步考虑。
生结露这两种情况而言，根据蒸发现象的物理机 干 燥 气 流 对 潮 湿 表 面 的 除 湿 原 理 如 图 1 所
制，在此主要讨论以下几点影响因素。 示。该研究技术原理是向柜体内通入湿度较小且
（1）温度。直接影响露水水温的主要因素是 利用机器废热略有升温的干燥空气，让空气在柜
柜体内的空气温度或通入柜体内的空气的温度。 体内以一定速度流动，使得已经存在的露水快速
同时，由于空气温度高，同等质量下干空气能够携 蒸发。对从柜体缝隙进入的已有潮湿空气而言，
带的水蒸气量增大，不容易达到饱和状态，相对湿 也可以通过通入的气流将其干燥或挤出柜体，从
度小，导致空气中的水蒸气更不易凝结 ［5-6］ 。过去 而保证设备的安全。由于柜体内通入空气，对外
采用大功率加热器除湿就是采用了这种升温除湿 界形成微正压，保证了外界潮湿空气无法进入柜
原理：当空气温度升高时，露水蒸发加快，并且在 体，进一步保障了设备的安全。
空气中含水量不变的情况下，相对湿度会下降，导
致不易结露。该方法主要依靠升高空气或露水温
度，因此加热功耗较大。
初始维持加热所需的功率计算公式如下：
K W =( C 1 M 1 ΔT+ C 2 M 2 ΔT )/( 863⋅H )+ P/2 （1）
式中 K W——维持加热的功率，kW；P——最终 图 1 干燥气流对潮湿表面的除湿原理
温度下电容的散热量，kW；H——初始温度加热
3 微正压干燥空气注入驱潮
至最终温度所需要的时间，h；M 1，M 2——电容和
介质的质量，kg；C 1，C 2——电容和介质的比热， 3.1 微正压注入驱潮除湿原理仿真分析
−1
kcal·（kg·K） ； ∆T—— 最 终 温 度 和 初 始 温 度 之 在仿真模拟中，建立了一个垂直向上的气流
差，K。 通道来仿真开关柜结构，在气流通道内布置了一
维持介质温度所需的功率计算公式如下： 个圆柱体来替代柜内可能结露的各类元器件，底
K W = C 2 M 3 ΔT/863 + P （2） 部 为 气 流 入 口 ，上 部 为 气 流 出 口 ，两 侧 设 定 为
式中 M 3——介质质量的增加速度，kg·h 。 壁面。
-1
（2）湿度。在相同气温条件下，如果让柜体内 初始状态下，假定由于外界空气潮湿，已经导
