10 kV開閉所的全方位防潮

孫 偉，胡小紅，董繼明

（紹興電力局，浙江 紹興 312000）

在日常10 kV開閉所管理中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有些開閉所由于房頂漏水、空氣潮悶、通風(fēng)效果差、電纜溝積水等原因，造成開關(guān)柜內(nèi)濕度大、站內(nèi)臭氧濃度高、電暈放電嚴(yán)重、絕緣被破壞、設(shè)備易被氧化等問題，存在潛在的安全隱患，直接影響到開閉所內(nèi)電氣設(shè)備的使用壽命和安全運(yùn)行。

1 開閉所高壓設(shè)備絕緣性能下降的主要原因

1.1 高壓設(shè)備絕緣性能下降的過程

高壓設(shè)備絕緣下降的原因在于臭氧、弱酸性腐蝕氣體和結(jié)晶水對絕緣材料（環(huán)氧樹脂）的破壞。水汽在電磁場的作用下（特別是電纜和銅排連接處尖端放電的作用下）被電解為氫離子和氧離子，氧離子和空氣中的氧氣結(jié)合形成臭氧（O3）。臭氧是不穩(wěn)定分子，它會(huì)破壞環(huán)氧樹脂的雙分子鏈結(jié)構(gòu)；水汽還會(huì)在絕緣材料表面形成結(jié)晶水使其表面絕緣能力下降，當(dāng)空氣中粉塵溶解于結(jié)晶水后，由于局部電子的快速運(yùn)動(dòng)和結(jié)合會(huì)在絕緣材料表面形成小電弧燃燒，破壞絕緣材料的表面絕緣，隨著不斷的累積，會(huì)在絕緣表面形成灰白色的粉末印痕，徹底破壞絕緣性能并最終導(dǎo)致設(shè)備相間或?qū)Φ囟搪贰?/p>

為此需要盡可能減少開閉所中水汽、臭氧和弱酸性氣體的濃度，防止電纜溝積水的同時(shí)保持自然有效的通風(fēng)，以保證開閉所內(nèi)臭氧和弱酸性腐蝕氣體能向外排泄、降低氣體濃度，避免（減少）設(shè)備絕緣的破壞。高壓設(shè)備性能下降過程如圖1所示。

1.2 高壓設(shè)備絕緣性能下降的主要因素

影響電氣絕緣的最主要因素是濕度和溫度。設(shè)備長期暴露大氣試驗(yàn)結(jié)果顯示，濕、熱環(huán)境很容易引起電氣設(shè)備的快速腐蝕。對于一般的電氣設(shè)備來說，相對濕度在30%～60%比較適宜，當(dāng)相對濕度超過60%時(shí)，對電氣設(shè)備就會(huì)產(chǎn)生不良影響。在潮濕環(huán)境中，電氣設(shè)備極易造成表面凝露甚至淌水，絕緣嚴(yán)重下降，直至腐蝕損壞，由此會(huì)引起觸電、合閘拉弧、設(shè)備起火、爆炸等嚴(yán)重事故。

溫度低于“露點(diǎn)”時(shí)，就會(huì)發(fā)生凝露（見圖2）。溫度的波動(dòng)和大氣塵埃中的吸濕性雜質(zhì)容易引起水分冷凝，在含有污染物的大氣中，金屬都有臨界相對濕度。在臨界值之前，腐蝕速度很小或幾乎不腐蝕，超過這一臨界值時(shí)腐蝕速度就會(huì)突然猛增。出現(xiàn)臨界相對濕度，標(biāo)志著金屬表面上產(chǎn)生了一層吸附的電解液膜，這層液膜的存在使金屬從化學(xué)腐蝕轉(zhuǎn)為電化學(xué)腐蝕，由于腐蝕性質(zhì)發(fā)生了突變，因而腐蝕大大增強(qiáng)。電氣設(shè)備是間斷運(yùn)行的，在設(shè)備內(nèi)部的溫差變化大和相對濕度較大時(shí)，容易形成水膜，而金屬在水膜下的腐蝕速度極快。

外部環(huán)境對設(shè)備的正常運(yùn)行影響也很大。如開閉所電纜溝長期積水，會(huì)造成電纜溝潮濕，使開閉所空氣濕度過大，超過正常運(yùn)行環(huán)境。

2 開閉所內(nèi)潮濕問題的解決

2.1 使用硅橡膠均壓罩

為了更好地應(yīng)對潮濕環(huán)境，可選用硅橡膠均壓罩來替代鋁合金均壓罩。硅橡膠是一種由硅-氧（...-Si-O-Si-O-Si-O-）為主鏈，在硅原子上直接連接有機(jī)基團(tuán)的聚合物。某些有機(jī)基團(tuán)可用于連接其中一些主鏈（...Si-O-），最常見的類型是線性聚合物（二甲基硅氧烷）或硅氧烷（PDMS）。硅酮材料的一個(gè)重要基團(tuán)是硅樹脂，它由氧化硅衍生而來。疏水性化合物不能利用水分子形成氫化連接，因此通常是非極性的,這意味著它不能與水等物質(zhì)進(jìn)行靜電相互作用。

硅橡膠均壓罩實(shí)際使用效果如圖3所示。在硅膠和環(huán)氧樹脂上沒有結(jié)露痕跡，硅膠部件或環(huán)氧樹脂芯上沒有破損，帶電運(yùn)行效果良好。

圖3 硅膠均壓罩的應(yīng)用

2.2 新建開閉所地面抬（墊）高

對新建開閉所應(yīng)將開閉所地面土建抬（墊）高約40 cm以上（如圖4所示）。這能非常有效地改善地下水形成的潮氣對開閉所地面和電纜溝的影響，是保持開閉所運(yùn)行環(huán)境干燥非常有效的措施之一。由于開閉所地面抬高40 cm，開閉所內(nèi)地面和電纜溝比較干燥，空氣濕度較低，將減少臭氧的產(chǎn)生。

圖4 開閉所地面墊高

2.3 對電纜溝進(jìn)行有效封堵

在墻體內(nèi)外對電纜溝進(jìn)行有效封堵，杜絕電纜溝內(nèi)有明顯長期的積水。這能直接減少開關(guān)柜內(nèi)空氣濕度，減少包括臭氧在內(nèi)的腐蝕性氣體的產(chǎn)生。對于開閉所電纜溝，建議在設(shè)計(jì)時(shí)外部電纜溝應(yīng)低于開閉所內(nèi)部電纜溝（如圖5所示），以防止電纜溝長期積水。

圖5 內(nèi)外電纜溝的高差

2.4 長期運(yùn)行開關(guān)柜內(nèi)加熱器

開關(guān)柜內(nèi)加熱器的長期運(yùn)行，能夠?qū)﹂_關(guān)柜內(nèi)氣體進(jìn)行加熱，通過氣體熱漲作用將開關(guān)柜內(nèi)的水汽、臭氧等向柜外排出，大大降低柜內(nèi)氣體的密度，并和柜外空氣形成熱平衡，在沒有外力（如強(qiáng)空氣對流）作用下，柜外潮濕氣體和腐蝕性氣體也無法向柜內(nèi)侵入，使得開關(guān)柜內(nèi)部處在低濕度、低臭氧的良好安全環(huán)境中運(yùn)行，防止開關(guān)柜內(nèi)部凝露、氧化和絕緣破壞情況的產(chǎn)生。

2.5 保持開閉所有效的自然通風(fēng)

開閉所保持適當(dāng)?shù)淖匀煌L(fēng)是為了讓所內(nèi)渾濁空氣（特別是潮氣、臭氧和因長期氧化、發(fā)酵而產(chǎn)生的其他弱酸性腐蝕性氣體）和所外清新空氣有一個(gè)自然交換的通道，降低開閉所內(nèi)渾濁氣體的濃度。如圖6所示在10 kV開閉所上或下部開百葉窗后，開閉所內(nèi)空氣清新，沒有強(qiáng)烈的潮濕和渾濁性氣味，在加熱器未投運(yùn)的情況下設(shè)備被氧化情況輕微。在保持開閉所有效自然通風(fēng)時(shí)應(yīng)注意通風(fēng)口應(yīng)盡量遠(yuǎn)離開關(guān)柜；通風(fēng)應(yīng)避免強(qiáng)對流（風(fēng)速過大），并考慮防塵、防水濺。

圖6 開閉所上、下部的百葉窗

鑒于上述考慮，提出開閉所的通風(fēng)方案：在開閉所開關(guān)柜對面的墻體上部開2個(gè)通風(fēng)百葉窗，每個(gè)窗面積約1 m2。百葉窗可考慮加裝防護(hù)鐵絲網(wǎng)，眼睛平視百葉窗時(shí)不可透視，使得百葉窗在既能保持通風(fēng)又能起到防水濺、防灰塵、減低風(fēng)速等作用。也可在開閉所鐵門下部開百葉窗（80 cm×30 cm），百葉窗要求同上。百葉窗上部距地約80 cm高度，同時(shí)在開閉所門內(nèi)距鐵門約30 cm處安裝高度為30～40 cm的防鼠隔欄，起到防鼠和擋塵作用。對于新建開閉所，建議統(tǒng)一采用該方案。當(dāng)開閉所靠近灌木或者樹林等潮濕環(huán)境時(shí)，則只能在開閉所鐵門上部開百葉窗。

2.6 開閉所內(nèi)電纜溝蓋板不能密封

由于電纜溝是整個(gè)開閉所中最陰潮、臭氧等腐蝕性氣體最易產(chǎn)生和濃度最高的地方，需要在開關(guān)柜兩側(cè)（或背后通道）留有電纜溝通氣孔，使得溝內(nèi)過濃的有害氣體能通過通氣孔排放，降低其濃度。散發(fā)到開閉所空氣中的有害氣體，通過開閉所和外部的自然通風(fēng)向開閉所外部進(jìn)行排放。通過這樣不斷的自然循環(huán)，能很好地避免設(shè)備受到損害。

2.7 開閉所墻體四周留有1.5 m維護(hù)通道

在開閉所內(nèi)四周沿墻體留出約1.5 m的維護(hù)通道（水泥地面），不僅有利于運(yùn)行維護(hù)人員的巡檢，還非常有利于墻體在陽光和風(fēng)的作用下將墻體外表面的水分向外部自然揮發(fā)，并通過墻體的吸附作用不斷將水氣從開閉所內(nèi)部向外部排放，這能很好地降低開閉所內(nèi)的空氣濕度（如圖7所示），相反則會(huì)使得墻體常年陰潮。

3 結(jié)語

給開關(guān)設(shè)備提供一個(gè)干燥、清潔的良好運(yùn)行環(huán)境是設(shè)備長期安全運(yùn)行的基本條件，也是電網(wǎng)長期安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。為此，10 kV開閉所投運(yùn)前必須符合各項(xiàng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)收嚴(yán)格把關(guān)。在實(shí)際運(yùn)行中，加強(qiáng)設(shè)備和運(yùn)行環(huán)境的維護(hù)，才能確保設(shè)備安全運(yùn)行。

圖7 1.5 m維護(hù)通道

[1]王秋梅.10 kV開關(guān)站的設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行和檢修[M].北京：中國電力出版社，2005.