隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)的不斷推進(jìn)，城市用電負(fù)荷密度的增加和城市建設(shè)用地面積的下降，越來越多的城市供配電設(shè)施從地面轉(zhuǎn)向地下，給供配電設(shè)施的運(yùn)行維護(hù)增加了難度；隨著互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)的發(fā)展，智能變配電站的建設(shè)對變配電站運(yùn)行環(huán)境的控制也提出了要求。

本文基于解決長江流域及以南地區(qū)地下變配電站運(yùn)行過程中在開關(guān)柜和室內(nèi)出現(xiàn)的空氣凝露問題，系統(tǒng)地構(gòu)建城市地下變配電站低能耗智能環(huán)境控制解決方案，為變配電站提供安全穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。

1 地下變配電站環(huán)境運(yùn)行現(xiàn)狀分析

現(xiàn)有的城市地下變配電站運(yùn)行的環(huán)境控制，一般采用的是機(jī)械通風(fēng)、空調(diào)降溫、除濕機(jī)等方式，滿足變配電站全年大部分時(shí)段的要求，但對于某些特殊時(shí)段，由于室外氣候的突變（主要指空氣溫度、濕度以及含塵濃度的變化），會(huì)引起電氣元器件或開關(guān)柜結(jié)構(gòu)件上產(chǎn)生凝露、灰塵積聚，導(dǎo)致變配電站運(yùn)行發(fā)生故障（表現(xiàn)為短路、污閃等）。

根據(jù)某供電公司提供的轄區(qū)內(nèi)發(fā)生的變配電站故障現(xiàn)象，可分為以下兩類。

1）開關(guān)柜內(nèi)斷路器手車內(nèi)部凝露引起接地短路故障，如圖1所示。

圖1 斷路器手車故障現(xiàn)象

2）母線內(nèi)部凝露引起接地短路故障，如圖2所示。

圖2 母線內(nèi)部結(jié)露引起短路的現(xiàn)象

這些開關(guān)柜柜門因凝露出現(xiàn)白色鹽化印記（如圖3所示），開關(guān)觸頭銅綠現(xiàn)象嚴(yán)重。

運(yùn)行維護(hù)部門從以下幾個(gè)方面對故障現(xiàn)象進(jìn)行了分析。

1）電氣柜結(jié)構(gòu)方面。上述發(fā)生凝露的開關(guān)柜，配置的是10kV中置手車式金屬鎧裝開關(guān)柜和10kV環(huán)網(wǎng)柜。開關(guān)柜頂部均采用的是密封封板，沒有透氣孔，導(dǎo)致濕氣一旦進(jìn)入柜內(nèi)，將不能有效跑出去。

圖3 開關(guān)柜柜門白色鹽化現(xiàn)象

2）絕緣方式及除濕功能方面。10kV中置手車式金屬鎧裝開關(guān)柜為空氣絕緣方式，電纜室及斷路器配加熱器；SM6型10kV環(huán)網(wǎng)柜除三位置閘刀氣包為SF6氣體絕緣，其他都采用空氣絕緣，只有電纜倉配加熱器。

3）運(yùn)行環(huán)境方面。故障及發(fā)現(xiàn)隱患的開關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜都安裝在電纜溝布置的電站中，其中好幾座站靠近河道，站內(nèi)總體環(huán)境濕度較大。

根據(jù)以上分析，初步的結(jié)論如下：變配電站采用電纜溝或地下電纜夾層的結(jié)構(gòu)形式，柜子下方濕度大，濕氣進(jìn)入開關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜電纜倉后加熱器工作，將濕氣往上部送，由于開關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部沒有透氣孔，濕氣在往上跑的過程中碰到開關(guān)室、母線室等金屬頂板及其他絕緣件外表，冷熱差使得水汽凝露，造成柜內(nèi)絕緣降低及導(dǎo)電部分對絕緣件放電，設(shè)備長期運(yùn)行，造成凝露部位的絕緣件老化，絕緣性能降低。

根據(jù)上述分析，相關(guān)部門提出了初步整改意見，主要包括：在開關(guān)柜泄壓通道頂部應(yīng)有透氣孔；對母線室連接絕緣件進(jìn)行加強(qiáng)；加裝除濕器（上海某供電公司有145個(gè)開關(guān)站的開關(guān)室安裝了除濕器）；土建增加除濕系統(tǒng)，提高環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)，由出資單位增加部分費(fèi)用。

上述解決方案，對減少因凝露引發(fā)的停電跳閘事故有一定的改善作用，但并不能從根本上杜絕凝露現(xiàn)象的出現(xiàn)，相應(yīng)地導(dǎo)致了變電站運(yùn)行能耗和運(yùn)行維護(hù)工作量的增加，對地下雙層結(jié)構(gòu)變配電站的運(yùn)行環(huán)境和控制水平?jīng)]有太大的改善。

2 凝露機(jī)理分析

地下雙層結(jié)構(gòu)變配電站（在電纜層/電纜溝布置開關(guān)室）故障頻發(fā)的主要原因是凝露，在解決此問題前，必須認(rèn)清凝露的機(jī)理，破壞凝露發(fā)生的條件，才能從根本上杜絕凝露現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.1 空氣凝露的機(jī)理

根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)理論，借助濕空氣焓濕圖（如圖4所示），分析凝露的機(jī)理。

圖4 濕空氣焓濕圖

在焓濕圖中，橫坐標(biāo)表示濕空氣的焓濕量，即每千克干空氣中水蒸汽的含量，是濕空氣中水分含量的絕對值；縱坐標(biāo)表示濕空氣的溫度；在焓濕圖中一系列拋物線表示等相對濕度線，相對濕度是表示濕空氣的絕對濕度（焓濕量）與相同溫度下可能達(dá)到的最大絕對濕度（最大焓濕量）之比，是表示空氣中水蒸汽含量相對值，用百分?jǐn)?shù)表示。

飽和空氣是指一定溫度和壓力下，能夠容納最大限度水蒸汽的濕空氣狀態(tài)，其相對濕度為100%，在焓濕圖中拋物線族中最下方；露點(diǎn)溫度是指在焓濕量和氣壓都不改變的條件下，將濕空氣冷卻到飽和時(shí)的溫度，在焓濕圖中與相對濕度100%對應(yīng)的縱坐標(biāo)溫度即為該焓濕量對應(yīng)狀態(tài)下的露點(diǎn)溫度。

在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，如果濕空氣接觸的物體表面溫度低于該空氣的溫度，空氣將熱量傳遞給接觸的物體，空氣溫度下降，同時(shí)其相對濕度提高，物體表面溫度升高，但兩者升高速率不一樣。一般情況下，空氣熱容量低，降溫速度一般大于固體物體吸熱后的升溫速度，當(dāng)空氣溫度降至露點(diǎn)溫度時(shí)，如果仍高于物體表面溫度，空氣溫度將繼續(xù)下降，此時(shí)空氣中的水蒸汽將從空氣中以液態(tài)形式析出，在物體表面形成水滴，形成凝露。

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，形成空氣凝露的條件是濕空氣（水分）、開關(guān)元器件與周圍空氣的溫差。

2.2 濕空氣（水分）進(jìn)入開關(guān)柜室途徑

對于地下雙層或多層結(jié)構(gòu)的變配電站，濕空氣（水分）進(jìn)入室內(nèi)的途徑有兩種：①通過通風(fēng)系統(tǒng)，室外的潮濕空氣經(jīng)通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)裝置系統(tǒng)進(jìn)入室內(nèi)；②通過電纜溝、地下室圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體滲入，被吹掠表面的空氣帶進(jìn)室內(nèi)。

1）室外熱濕空氣的入侵

常規(guī)的通風(fēng)系統(tǒng)一般采用自然或機(jī)械進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)的通風(fēng)方式，排除室內(nèi)電氣設(shè)備散發(fā)的熱量。由于常規(guī)的通風(fēng)系統(tǒng)一般均缺乏溫濕度聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)的起停控制均由運(yùn)行人員手動(dòng)操作控制，即使采用自動(dòng)控制，較多地設(shè)定室內(nèi)溫度值，控制通風(fēng)系統(tǒng)的起停。在梅雨季節(jié)或潮濕天氣，通風(fēng)系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，大量的室外熱濕空氣經(jīng)進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入室內(nèi)。

2）電纜溝或地下室圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面水分蒸發(fā)

由于地下室墻體及電纜溝與大地直接接觸，大地中的水分會(huì)通過電纜溝壁或墻體滲透至表面，當(dāng)電纜溝內(nèi)或地下室內(nèi)有一定的空氣流通時(shí)，這些水分將被蒸發(fā)進(jìn)入電纜溝或地下空間內(nèi)；當(dāng)空氣流通不足時(shí)，這些水分將停留在電纜溝壁或墻壁的表面，形成水珠或水膜。

根據(jù)規(guī)范，電纜穿越溝蓋板與開關(guān)柜內(nèi)部接線端子線路時(shí)，應(yīng)采用防火膠泥封堵，但隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，防火膠泥因電纜的熱脹冷縮產(chǎn)生裂縫，電纜溝內(nèi)的潮濕空氣通過這些裂縫慢慢滲入至開關(guān)柜內(nèi)；而當(dāng)開關(guān)柜內(nèi)的電加熱器起動(dòng)時(shí)，柜內(nèi)溫度升高，使柜內(nèi)側(cè)的防火膠泥變干，與電纜溝側(cè)的防火膠泥間形成濕度差，水分就源源不斷地從電纜溝內(nèi)進(jìn)入開關(guān)柜內(nèi)。

2.3 開關(guān)柜元器件與周圍空氣的溫差

當(dāng)開關(guān)元器件的表面溫度低于周圍空氣的露點(diǎn)溫度時(shí)，凝露就出現(xiàn)在這些元器件的表面。溫差的形成包括：元器件溫度降低、周圍空氣溫度升高，或兩者同時(shí)出現(xiàn)。

1）開關(guān)柜元器件溫度降低

一般情況下，開關(guān)柜及其元器件的溫度與柜內(nèi)柜外的空氣溫度相關(guān)，在開關(guān)柜工作狀態(tài)下，由于電流的通過，一般溫度不會(huì)下降，但由于運(yùn)行過程中周圍環(huán)境的作用，可能導(dǎo)致開關(guān)元器件或開關(guān)柜表面溫度的變化速度低于空氣的變化速度，結(jié)果是相對于空氣溫度，開關(guān)柜元器件或結(jié)構(gòu)件的溫度降低了。

如現(xiàn)在在開關(guān)室內(nèi)大量使用的柜式空調(diào)機(jī)，自帶的溫控器依據(jù)回風(fēng)口處的溫度控制其起停或調(diào)頻，改變空調(diào)運(yùn)行功率，由于開關(guān)柜內(nèi)工藝設(shè)備布置的局限，使得柜式空調(diào)設(shè)備出風(fēng)口往往難以有效擴(kuò)散，有時(shí)直接吹到開關(guān)柜的表面，而柜式空調(diào)的出風(fēng)溫度一般較回風(fēng)溫度有10℃以上的溫差，在長時(shí)間的作用下，被直吹的開關(guān)柜表面溫度降低，由于開關(guān)柜本體具有良好的導(dǎo)熱性能，將導(dǎo)致開關(guān)柜內(nèi)部構(gòu)架溫度同時(shí)降低。

開關(guān)柜門板內(nèi)部的白點(diǎn)大多數(shù)均是由于壁板溫差引起的凝露造成的。還有一種情形，安裝在電纜溝上的開關(guān)柜，柜體內(nèi)電氣元件處于備用狀態(tài)（未通電），夏季早晚溫差較大時(shí)，柜內(nèi)空氣的升溫速度低于柜外空氣升溫速度，也可能使該柜體構(gòu)架溫度明顯低于室內(nèi)空氣溫度。

2）周圍空氣溫度升高

為了降低空氣的相對濕度，增加空氣的容濕能力，在許多開關(guān)柜內(nèi)布置了電加熱器。電加熱器投入運(yùn)行后，柜內(nèi)空氣溫度升高，降低了柜內(nèi)空氣的相對濕度，但與此同時(shí)，也增加了經(jīng)電纜夾層墻壁或電纜溝壁水分蒸發(fā)量，使得室內(nèi)空氣中總焓濕量增加。

另一種情形則是，為了保持地下開關(guān)室內(nèi)的空氣品質(zhì)（含氧量），大量室外熱濕空氣通過通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)裝置進(jìn)入室內(nèi)，由于地下圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱惰性（遲滯效應(yīng)），也會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)溫度的迅速上升；第三種情形則是因某種故障造成開關(guān)接觸電阻增加，引起開關(guān)柜工作時(shí)產(chǎn)生熱量積聚，引起空氣溫度升高。

3 防止凝露發(fā)生的措施

根據(jù)凝露產(chǎn)生的機(jī)理，可以從減少水分進(jìn)入、防止溫差產(chǎn)生這兩個(gè)方面，有效阻止地下開關(guān)站凝露的產(chǎn)生。

3.1 有效控制室外熱濕空氣進(jìn)入

通過對室外空氣的溫濕度進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)室外的濕空氣焓濕量（相對濕度）升高時(shí)，應(yīng)逐步減少室外空氣的進(jìn)入量，直至關(guān)閉室外進(jìn)風(fēng)，此時(shí)，通過空調(diào)降溫系統(tǒng)，維持室內(nèi)溫度。為了實(shí)現(xiàn)有效控制，必須將傳統(tǒng)的自然進(jìn)風(fēng)改為有組織的機(jī)械進(jìn)風(fēng)，通過對機(jī)械進(jìn)風(fēng)裝置的控制，實(shí)現(xiàn)對進(jìn)風(fēng)量的控制。

3.2 控制溫差

既然凝露是由溫差引起的，消除室內(nèi)溫差，特別是開關(guān)柜內(nèi)空氣溫度與電氣或柜體結(jié)件間的溫差，是防止凝露產(chǎn)生的重要途徑。

1）維持開關(guān)室內(nèi)的溫度均勻（公式略）

室內(nèi)溫度場分布的均勻性主要取決于室內(nèi)的氣流組織，維持室內(nèi)合理的氣流組織是維持室內(nèi)溫度均勻的重要途徑。

現(xiàn)有的地下開關(guān)室采用通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)來維持室內(nèi)溫度。通風(fēng)系統(tǒng)采用自然進(jìn)風(fēng)或機(jī)械進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)，由于室外空氣中的灰塵隨著新風(fēng)進(jìn)入室內(nèi)，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，在開關(guān)室地面、開關(guān)柜表面和開關(guān)柜內(nèi)部都存在灰塵積聚的問題，增加了運(yùn)維工作量，為此安裝柜式空調(diào)機(jī)，循環(huán)冷卻室內(nèi)空氣，帶走設(shè)備散熱量，維持室內(nèi)溫度。

無論是機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)還是柜式空調(diào)降溫系統(tǒng)，均沒有結(jié)合開關(guān)室的布置特點(diǎn)設(shè)置合理的氣流組織，僅僅是根據(jù)熱量平衡的原則，進(jìn)行通風(fēng)量和空調(diào)設(shè)備容量的計(jì)算和設(shè)備選型。由于沒有合理的氣流組織，使得室內(nèi)溫度不均，導(dǎo)致局部地點(diǎn)因熱空氣無法擴(kuò)散，氣溫上升，而某些地點(diǎn)因處在送風(fēng)口或其影響區(qū)域范圍內(nèi)，溫度偏低。

為了有效控制室內(nèi)的氣流組織，采用正壓送風(fēng)、自然或機(jī)械排風(fēng)的氣流組織。

根據(jù)公式計(jì)算，采用機(jī)械送風(fēng)方式更有利于控制室內(nèi)的氣流組織。

根據(jù)開關(guān)室的電氣設(shè)備發(fā)熱特性，我們引用熱置換通風(fēng)的原理，從房間下部送入較低溫度的空氣，這些空氣沿地面擴(kuò)散，蔓延至整個(gè)房間，到達(dá)開關(guān)柜后，吸收開關(guān)柜的熱量后緩慢上升，在送風(fēng)設(shè)備的壓頭與開關(guān)設(shè)備散熱形成的熱壓雙重作用下，送風(fēng)源源不斷地補(bǔ)充到發(fā)熱的開關(guān)柜處，而沒有散熱的開關(guān)柜因少了設(shè)備發(fā)熱引起的熱壓作用，送風(fēng)達(dá)到該區(qū)域的量就較少，從而保證了開關(guān)柜間周圍空氣溫度均勻性。

為了實(shí)現(xiàn)這樣的氣流組織，需要對傳統(tǒng)的柜式空調(diào)機(jī)或上分設(shè)備進(jìn)行改造。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的柜式空調(diào)機(jī)是為人員舒適性服務(wù)的，一般采用前下回風(fēng)，前上出風(fēng)，以避免出風(fēng)口對著人員高度直吹而產(chǎn)生不適，但用于變配電站開關(guān)室降溫時(shí)，這種方式將導(dǎo)致室內(nèi)氣流組織的混亂，熱空氣位于開關(guān)柜頂部區(qū)域，理想的回風(fēng)方式應(yīng)是從開關(guān)柜頂部上方回風(fēng)，送至開關(guān)室地面，這樣空調(diào)機(jī)、開關(guān)柜之間形成一個(gè)空氣循環(huán)，不僅有效地排除開關(guān)柜散發(fā)的熱量，也能因回風(fēng)溫度的升高有效地提高空調(diào)設(shè)備的能效。

2）控制電纜溝/電纜夾層與開關(guān)室的溫度差

對于電纜溝/電纜夾層進(jìn)線的開關(guān)室，應(yīng)控制電纜溝/電纜夾層與開關(guān)室的溫差，以減少凝露的發(fā)生。最直接的辦法就是將二者的空氣進(jìn)行有效的混合。由于開關(guān)室的熱特性，決定了開關(guān)室上部的溫度要高于開關(guān)室下部的溫度，因此將開關(guān)室柜頂上部溫度相對較高的空氣通過通風(fēng)設(shè)備送入電纜溝/電纜夾層內(nèi)，與電纜相/電纜夾層的空氣混合后，空氣溫度升高，相對濕度下降，并通過排風(fēng)口再次進(jìn)入開關(guān)室，保持電纜溝/電纜夾層干燥的同時(shí)，也使開關(guān)室內(nèi)的空氣溫度更趨均勻。

3）維持開關(guān)柜內(nèi)外的溫度均勻

為了防止熱濕空氣在開關(guān)柜內(nèi)積聚，應(yīng)保持開關(guān)柜內(nèi)外的空氣流通?，F(xiàn)有部分開關(guān)柜本體沒有設(shè)置必要的通風(fēng)裝置，一旦有潮濕空氣進(jìn)入（如柜門開啟），難以有效及時(shí)排出，將會(huì)有隨著柜體的溫度變化而產(chǎn)生凝露的危險(xiǎn)。

因此建議開關(guān)柜箱體生產(chǎn)商應(yīng)根據(jù)柜內(nèi)電氣設(shè)備的功能和防塵、防潮的要求，設(shè)置合理的通風(fēng)設(shè)施，包括但不限于：柜體下部、上部開設(shè)進(jìn)、排風(fēng)百葉；柜體下部設(shè)置百葉，上部設(shè)置溫控排風(fēng)機(jī)；下部設(shè)置過濾進(jìn)風(fēng)機(jī)，上部開設(shè)散熱通風(fēng)口。

現(xiàn)有采用電加熱器的防凝露措施，只能通過提高空氣溫度，降低空氣的相對濕度，并不能將變配電間內(nèi)多余的水分排除，水分的排除還是有賴于通風(fēng)系統(tǒng)或除濕機(jī)的運(yùn)行，但電熱器的運(yùn)行，加大了柜內(nèi)空氣與柜體的溫差，增加了潛在的凝露風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 加強(qiáng)地下結(jié)構(gòu)的防水措施

為減少地下結(jié)構(gòu)內(nèi)水汽的產(chǎn)生，除了防止室外大量熱濕空氣的入侵外，做好地下圍護(hù)結(jié)構(gòu)或電纜溝壁的防水隔潮也是重要措施之一。包括兩個(gè)方面：①及時(shí)完善地下室的防潮隔水層，防止地下水或土壤中的水分通過電纜溝或墻體滲透進(jìn)室內(nèi)；②對于已經(jīng)進(jìn)入電纜溝或電纜夾層的水分及時(shí)排除，防止其緩慢蒸發(fā)進(jìn)入室內(nèi)，對開關(guān)柜等電氣設(shè)備產(chǎn)生潛在危害。

4 工程解決方案

根據(jù)上述分析結(jié)果，本文研發(fā)出地下雙層結(jié)構(gòu)站智能環(huán)境控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于空氣動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)及傳熱學(xué)的基本概念，通過置換、誘導(dǎo)及變風(fēng)量等復(fù)合通風(fēng)方式和智能控制，實(shí)現(xiàn)在可控弱氣流作用下的穩(wěn)態(tài)對流換熱，建立散熱體與周圍空氣的動(dòng)態(tài)熱平衡，形成良好的室內(nèi)氣流組織，維持室內(nèi)的溫度均勻性（平面）和溫度梯度（垂直面），提高通風(fēng)排熱效率；同時(shí)由于采用弱氣流方式，降低了氣流強(qiáng)度，從而降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗、噪聲，也為空氣凈化、品質(zhì)控制等多元功能的實(shí)現(xiàn)提供必要條件。

雙層布置的地下變配電站負(fù)一層為設(shè)備層，是環(huán)境控制的重點(diǎn)區(qū)域，負(fù)二層為電纜層，其環(huán)境控制的要求相對可以低一些。為此，我們提出的系統(tǒng)方案如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)方案圖

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路：將開關(guān)室上部區(qū)域的室內(nèi)空氣和室外新風(fēng)根據(jù)各自參數(shù)和室內(nèi)溫、濕度控制要求，按比例混合后經(jīng)環(huán)境控制設(shè)備（具有過濾、加壓、分配、加熱、降噪等功能）處理加壓后，根據(jù)開關(guān)柜室和電纜夾層的溫濕度參數(shù)，按比例分別送入電纜夾層和開關(guān)室底部。

在電纜夾層內(nèi)，進(jìn)入室內(nèi)的空氣與圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體、地面進(jìn)行對流換熱后，送入的空氣溫度降低，而夾層的溫度升高，達(dá)到降低二層空氣濕度的目的；源源不斷送入的空氣使電纜夾層的壓力上升，通過在電纜夾層與開關(guān)室開設(shè)的防火通風(fēng)口進(jìn)入開關(guān)室，與直接送入開關(guān)室的空氣一起，吸收開關(guān)柜的熱量，維持室內(nèi)的溫度均勻。

隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，開關(guān)室上部空氣狀態(tài)參數(shù)超過設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整回風(fēng)和新風(fēng)比例，同時(shí)控制排風(fēng)機(jī)起動(dòng)，將上部高溫的熱濕空氣排出室外。

為了實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)思路，我們將環(huán)境控制設(shè)備、排風(fēng)裝置等與室內(nèi)溫濕度傳感器集成在一個(gè)智能系統(tǒng)平臺(tái)，并固化在環(huán)境控制設(shè)備上。通過監(jiān)測開關(guān)室、電纜層和室外大氣的狀態(tài)參數(shù)，自動(dòng)調(diào)整新風(fēng)（室外進(jìn)風(fēng)）、回風(fēng)（開關(guān)柜頂部區(qū)域空氣）和排風(fēng)（開關(guān)室頂部的熱濕空氣）的風(fēng)量，從而阻止室外大量熱濕空氣的侵入，保持室內(nèi)干燥，徹底杜絕凝露的產(chǎn)生。

5 實(shí)際運(yùn)行效果

上海某地下雙層布置的變電站，下層（負(fù)二層）為電纜層，層高2.5m，上層（負(fù)一層）為設(shè)備層，層高5m。單層面積約180m2。配置有800kVA配電變壓器兩臺(tái)，高低壓配電柜、開關(guān)柜17個(gè)，電容器柜兩個(gè)?？偘l(fā)熱量28kW左右。

由于設(shè)備高度大多在2m左右，故將工作區(qū)高度設(shè)為2.5m（熱力分層最低高度）。2.5m以上區(qū)域可以不作考慮。工作區(qū)溫度兼顧設(shè)備運(yùn)行需要和短期有人工作的舒適度需要設(shè)定為25℃～30℃（在 20℃～35℃范圍內(nèi)均可調(diào)）。

工程投運(yùn)后，經(jīng)第三方權(quán)威部門檢測，各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。其中工作區(qū)溫度在25℃±2℃范圍內(nèi)，濕度＜85%，1.5m水平方向溫度梯度最大值＜0.7℃，達(dá)到甚至超過預(yù)期效果。

除了上述溫濕度參數(shù)得到準(zhǔn)確控制外，該系統(tǒng)帶來的附加效應(yīng)還表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

• 1）有效阻止室外熱濕空氣的侵入。當(dāng)室外空氣處于高熱高濕狀態(tài)時(shí)，智能環(huán)境控制系統(tǒng)通過減少或關(guān)閉新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口，采用大比例回風(fēng)或短時(shí)全回風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行，阻止熱濕空氣進(jìn)入，防止凝露現(xiàn)象出現(xiàn)。
• 2）系統(tǒng)運(yùn)行能耗顯著下降。由于充分利用地下空間冬暖夏涼的特性，將室外空氣送入電纜夾層，可對室外空氣進(jìn)行預(yù)冷，減少了空調(diào)冷卻所需能耗。
• 3）減少變配電站開關(guān)室的運(yùn)行維護(hù)工作量。由于室外空氣的進(jìn)入得到有效地控制和處理，隨室外空氣進(jìn)入室內(nèi)的灰塵量大大減少，開關(guān)站地面和開關(guān)柜表面積灰的可能性下降，既能預(yù)防因灰塵積聚產(chǎn)生的污閃，也減輕了運(yùn)行維護(hù)工作量。
• 4）改善了電纜層的空氣品質(zhì)。由于將開關(guān)室上部的干熱空氣送入電纜夾層，加強(qiáng)了電纜層空氣流通的同時(shí)，降低了電纜層內(nèi)的空氣相對濕度，減小了電纜層與開關(guān)室內(nèi)空氣的溫差，從而有效地防止了凝露的產(chǎn)生。

結(jié)論

本文在現(xiàn)有的地下二層結(jié)構(gòu)變配電站運(yùn)行故障分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)對凝露機(jī)理的分析，總結(jié)出布置在電纜層上的開關(guān)柜室產(chǎn)生凝露的主要因素是外部水分的進(jìn)入和室內(nèi)溫差的出現(xiàn)，從防止水分進(jìn)入和消除溫差兩個(gè)方面，提出了防止開關(guān)室凝露產(chǎn)生的主要措施，并提出了采用以可控弱氣流通風(fēng)技術(shù)為核心，結(jié)合溫濕度傳感器、控制風(fēng)閥、空氣處理設(shè)備等，構(gòu)建智能控制系統(tǒng)，形成變電站智能環(huán)境控制系統(tǒng)。

通過在工程中的應(yīng)用，表明該系統(tǒng)可以有效地控制開關(guān)室內(nèi)的溫度和濕度參數(shù)，消除凝露產(chǎn)生的因素，降低開關(guān)柜因凝露發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)，環(huán)境控制系統(tǒng)運(yùn)行能耗顯著下降，室內(nèi)空氣品質(zhì)得到有效控制，變配電站的運(yùn)行環(huán)境得到有效改善，維護(hù)工作量顯著降低，環(huán)境控制的智能化水平得到提高。