電氣設備設施結露的原因分析及應對措施

黃垂崖

摘要：本文分析了海紅公司廠區相關區域配電箱（柜）及配電橋架結露的原因及結露對電氣設備設施的危害，提出了預防電氣設備設施結露的應對措施。

關鍵詞：配電箱（柜）；配電橋架；結露；濕度；溫度

結露對電氣設備的安全穩定運行會帶來極大的危害，如直接造成電氣設備爬電跳閘、電氣元器件短路燒壞、電氣火災及人員傷亡以及金屬構件銹蝕影響使用壽命等。因此，配電設施設計及安裝是否合理、規范直接影響到電氣系統的安全穩定運行，合理的設計及規范的安裝有助于降低企業的維護成本變，提升配電設備運行的可靠性及安全性。本文通過本公司配電系統運行過程中因設計及安裝存在缺陷，導致電氣設備設施因結露問題而造成配電線路短路及配電橋架等銹蝕的原因進行分析，并通過對案例、危害和防治等幾個方面進行結露問題探討，制定應對措施，為解決相關問題提供有益的借鑒。

1地理環境

海南省、湛江及雷州半島等地區在我國溫濕度氣候分區上屬于濕熱地區。海紅公司位于海口市云龍鎮，北緯19°59′，東經110°15′。地處于低緯度熱帶北緣，屬于熱帶海洋性季風氣候。年平均氣溫24.2℃，最高平均氣溫28.6℃，最低平均氣溫17.7℃。極端氣溫最新數據（2000年以后的）：最高40.5℃，最低2.8℃。年平均降水量1684毫米，平均日降雨量在0.1毫米以上的雨日有150天左右，主要集中在夏季，多以午后的熱雷雨天氣為主，偶爾有臺風靠近或登陸時帶來暴雨天氣。年平均蒸發量1834毫米，平均相對濕度在85%左右。因此本地區較潮濕，比較容易形成結露現象。

2結露成因

結露現象的發生與空氣的濕度、溫度密切相關，當物體表面溫度低于附近空氣露點溫度時表面出現冷凝水。如在地下室、地下管廊地勢較低的地方，由于墻體存在裂縫、孔隙滲水，高溫梅雨季節空氣濕度加大等情況造成室內空氣濕度接近甚至超過飽和狀態。另一方面，地下室外側土壤溫度低于墻體溫度及室內溫度，墻體溫度低于室內溫度。根據熱傳導規律，加上混凝土的導熱系數較高，因此濕熱空氣接觸到較冷的內墻面時則易形成結露現象。

同理，濕熱空氣接觸到較冷的配電柜（盤、箱）金屬外殼、電纜橋架支架及連接螺栓、明配電氣管線等金屬表面，當金屬表面溫度低于空氣的露點溫度時，易在金屬表面形成結露，產生凝結水。

3電氣設備及管線結露案例

3.1 案例一

現象：聯合工房二區通道門口ASPY7防排煙風機配電箱電纜外表面及配電橋內壁結露，水珠順著電纜及配電橋架內壁滴到斷路器的進線端造成配電電纜相間短路燒壞斷路器，如圖1所示。

現場環境：高溫梅雨季節，室外空氣潮濕，此通道處25℃左右，空氣中的相對濕度達到85%以上。

原因分析：配電箱設計安裝在通道門口，同時配電箱采用上進線的方式，配電箱的進線口正對著斷路器。根據熱傳導規律，加上金屬材料的導熱系數較高，因此，通道門口當冷熱空氣交匯時，在交匯處相對濕度會增大，濕熱空氣接觸到較冷的配電橋、配電柜（箱）的內外壁時，由于配電橋、配電柜（箱）的內壁溫度為22℃已達到露點溫度形成結露，當水珠達到一定的質量，在地球引力的作用下，水珠從高處往下滴或順著橋架內壁及電纜往下流至斷路器，造成線路相間短路。

3.2案例二

現象：地下室、管廊內配電柜金屬外殼、電纜橋架內外殼、明配電氣管線等金屬表面銹跡斑斑，銹蝕嚴重及有結露的情況。如圖2為地下室低壓配電柜出線口結露、圖3、4為地下管廊配電橋架結露銹蝕。

現場環境：地下室及地下管廊內空氣溫度24℃左右，空氣中的相對濕度達到80%以上。

原因分析：地下室及地下管廊內通風條件不暢，沒有安裝除濕設備，空氣潮濕容易形成結露，同時因空中含有酸、堿、鹽等各種雜質對金屬構成化學腐蝕和氧化腐蝕作用，使得金屬管線、配電柜（盤、箱）金屬外殼、電纜橋架支架及連接螺栓、明配電氣管線等被銹蝕。

4電氣設備及管線結露危害

結露問題會引發電氣設備、配電橋架及管線發生銹蝕、電化腐蝕和降低絕緣電阻等，同時會造成電氣線路斷路、短路、設備損壞、電氣火災及人身事故等危害。

4.1銹蝕：原因主要是化學腐蝕和空氣氧化的作用，純凈的金屬或是活潑的金屬主要是由于金屬表面與空氣中的氧氣發生了氧化反應的結果，在金屬表面生成了金屬氧化物，即生銹。科學研究證明，金屬氧化腐蝕的空氣相對濕度臨界值，鋼為70%，銅為60%，鋁為76%，鐵為63%，鋅為60%.將金屬存放于該臨界值以上的環境中，氧化腐蝕速度隨空氣相對濕度值的增加而不斷加速。化學腐蝕則是由水、構成凝結核的粉塵和有腐蝕性的化學物質等三個要素共同構成，腐蝕金屬物體。容易造成電氣設備及管路發生斷路、短路等故障。

4.2電化腐蝕：構成電氣設備的電子元件、電器的觸點及端子間常有電壓加于它們的極間，當潮氣吸附時，極間絕緣表面結露，處于吸濕狀態時，因水份、粉塵和腐蝕性化學物質的作用形成電解質，極間有漏電電流流過，陽極側的金屬即有離子溶出，發生電蝕。日積月累，陽極側的螺釘、引線等金屬往往被腐蝕斷，以致發生斷線故障。電化學反應同時放出的熱量，長期作用在膠木、環氧樹脂等絕緣材料上會使老化加劇，提前喪失絕緣性能。

4.4降低絕緣電阻：空氣濕度較高甚至發生結露時，易使電氣設備的絕緣受潮和絕緣性能下降。造成電氣設備帶電金屬部位與絕緣材料兩極之間的絕緣體表面有輕微的放電、水紋樣電弧沿著外皮爬的現象，嚴重時引起短路故障。對于直接依靠空氣作為絕緣介質的電氣設備，在相對濕度較高甚至飽和條件下絕緣能力將大打折扣。如果在設備絕緣表面或內部形成結露，將直接引發電氣設備的絕緣“閃絡”。

綜上所述，電氣設備及管線受潮結露會降低絕緣性能，同時加劇金屬構件的腐蝕。輕者，會發生控制系統失控和跳電等情況，影響電氣設備安全穩定運行及配電設備、配電橋架及管線的銹蝕縮短其使用壽命。重者，會造成電氣短路，設備燒損、電氣火災及人身安全事故等。因此，電氣設備設施的露問題不容小視。

5電氣設備設施結露防治

鑒于結露現象的發生與空氣的濕度、溫度密切相關，因此、選擇電氣設備及相關材料時用的相對濕度，應采用當地濕度最高月份的平均相對濕度。相對濕度較高的場所，應采用該處實際相對濕度。當相對濕度超過一般產品標準時，應采取改善環境的措施。下文從控制溫差、防潮除濕、提高電氣設備設施防腐能力等三個方面來分析，并制定防治結露的對策。

5.1 控制溫差

5.1.1對地下室進行外墻保溫及防水處理，這樣的施工處理地下室與外界的溫度差不會過大，對地下室內的空氣起到整體保溫作用。

5.1.2 利用空調、加熱器、通風設備來控制配電房、發電機機房等重要設備房間內的電氣設備表面與空氣的溫差，保證電氣設備表面溫度不低于結露溫度。

5.2 防潮除濕

5.2.1在設計和施工過程中應充分考慮通風防潮除濕措施。如采用在建筑物外側做通風井，地下室內設通風管道等。

5.2.2 當室內或配電柜（箱）內濕度較大，而室外空氣相對干燥時，可采用通風的方式實現除濕，也可以利用空調除濕功能或除濕機將室內濕氣排除。

5.2.3 從溫度與相對濕度的關系可知，提高溫度可降低空氣的相對濕度。為此 ，在潮濕的天氣，常用加熱降濕方式。方式一：利用高、低壓配電柜（箱）等電器內自帶加熱器進行加熱。方式二：沒有加熱器的設備，可用白熾燈、電加熱器、紅外燈具等加熱設備對電氣設備進行加熱降濕。方式三：潮濕天氣，電氣設備盡量不要停電，利用電氣設備運行時的自身熱量驅潮降濕。

5.3 提高電氣設備及管線防腐能力

5.3.1 設備、材料選型及施工安裝

（1）鑒于海南、湛江等沿海地區屬于濕熱帶地區，地下室內濕度大，通風條件不暢，易結露等原因，因此，設備及材料的選型應選擇相應的濕熱帶產品，并根據當地運行經驗加強防潮、防水及防銹等措施。

（2）正確的施工方法和施工質量對電氣設備、配電橋架及管線結露能起到良好的防治作用。1）在潮濕易結露的場所，配電箱（或柜）不宜采用上進線的方式安裝，應采用下進線的方式安裝，避免水從配電箱（或柜）的進線口處滴到電器元件上造成短路；2）對因切割、焊接等原因造成橋架、管線表面防銹層遭到破壞的情況，應及時做好外露金屬部件防銹防腐處理。3）配電柜（盤、箱）、端子箱及接線盒等穿完線纜后要用密封橡膠圈或防火泥進行密封；管路的兩端電線出線處用防火堵料進行封堵。特別是封堵被破壞后要及時修復，以防潮氣進入。

5.3.2質量監督管理

在工程設計及建設過程中，要抓好質量監督工作。主要從施工設計圖紙、工程材料和施工質量等方面進行開展監管工作。1）抓好落實施工設計圖的圖審工作，設計圖紙應符合國家現行《人防地下室設計規范》對電氣設備及管線防潮功能的要求。對不符合設計要求的設計圖紙應由原設計單位進行變更，直到符合要求為止。2）抓好電氣設備、電纜橋架、管線及鋼材等施工原材料出廠證明、檢驗報告等資料的檢查及取樣復檢工作，確認材料是否具備防潮性能及滿足施工設計圖的要求。對不合格的材料，堅決清退出場。3）抓好施工質量，施工單位必須按現行施工規范、標準和圖紙要求進行施工，確保施工質量。

6結語

本文僅從本單位地下室等區域電氣設備設施結露及防治方面進行揭開和闡述電氣設施防潮問題。全國各地的氣候溫濕度差異很大，特別是海南、湛江等沿海地區，濕度比較大，電氣設備結露比較顯著，若忽視防潮問題，就會影響電氣設備的安全運行、使用壽命及危急人身安全。因此，在工程設計、施工時要充分考慮地下室、地下管廊及頻繁有冷熱潮濕空氣交換的場所進行設備設施的保溫、封堵及安裝除濕設備等，以降低電氣設備設施結露的頻次，保障電氣設備運行的安全、穩定性及可靠性。

參考文獻：

[1]《工業與民用配電設計手冊》（第三版） 北京：中國電力出版社，2005

[2]《全國民用建筑工程設計技術措施—防空地下室》北京：中國計劃出版社，2009