變電站高壓開關柜防潮除濕分析及對策

【摘要】變電站高壓開關柜因內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊，如長期運行在濕度較大的環(huán)境中，會造成金屬銹蝕、絕緣下降，導致事故發(fā)生。本文以一起變電站開關柜爆炸事故為例，分析了開關柜內(nèi)濕度較大的可能原因，提出了安裝除濕機、開設通風孔等幾種解決措施。

【關鍵詞】開關柜;除濕;治理

1.引言

高壓開關柜由于占地面積小、結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便等優(yōu)點在變電站35kV及以下系統(tǒng)中得到廣泛的應用。但在實際運行中，由于開關柜內(nèi)部采用過于緊湊的布置，導致絕緣距離小，受環(huán)境、運行等條件的影響會發(fā)生由于潮濕導致絕緣下降，引起內(nèi)部放電閃絡、絕緣擊穿甚至爆炸的，影響對用戶的正常供電。

2.案例分析

2.1 事故經(jīng)過

2014年8月3日16：10，當班監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)某110kV變電站1號主變低后備保護動作，跳開主變低壓側(cè)201開關，10kVⅠ母失電，通知運維人員現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)10kV264開關柜燒毀;檢修人員到現(xiàn)場處理263開關柜過程中，18：41 10kVⅡ母上272開關柜爆炸，2號主變低后備保護動作跳開202開關，10kVⅡ段母線失電;2014年8月4日3：52，10kVⅡ段母線故障點隔離工作結(jié)束，調(diào)度下令進行10kVⅡ段母線恢復運行操作時，10kV273開關柜發(fā)生爆炸，2號主變低后備保護動作再次跳開202開關。檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)生爆炸的三臺開關柜內(nèi)部損壞嚴重，柜內(nèi)有多部位包括絕緣支柱、穿墻套管、觸頭盒、母排、靜觸頭擋板、二次接線槽板、電纜倉防火板等均有不同程度的受潮凝露現(xiàn)象。

圖1 開關柜內(nèi)母線凝露

圖2 開關動觸頭上出現(xiàn)銅綠

2.2 事故分析

開關柜絕緣件老化、性能下降，擊穿放電引起相間短路故障，是造成此次開關柜爆炸的直接原因?，F(xiàn)場檢查264開關柜開關上觸頭盒根部連接排熔斷，相鄰部位設備受損最重;272開關柜開關上動觸頭及觸頭盒受損最重;273開關柜母線及四周隔板受損最重，故障是由母線間的絕緣擊穿引起，三起爆炸的起始都是因為絕緣件相間或?qū)Φ亟^緣擊穿。

絕緣件受潮和產(chǎn)品自身質(zhì)量不高是造成絕緣件性能下降的主要原因。檢查發(fā)現(xiàn)柜內(nèi)設備大部分有凝露現(xiàn)象，爆炸開關柜內(nèi)其它未受損部件也均有不同程度的凝露，部分還很嚴重。由于絕緣件的防潮能力有限，因此受潮絕緣件隨著運行時間的加長，絕緣電阻逐步降低，以至于絕緣能力喪失。同時在絕緣能力的下降過程中，會發(fā)生局部放電，局部放電也促使絕緣件的絕緣能力進一步下降，從而加速了絕緣事故的發(fā)生。

3.潮濕原因分析

從這個事故案例可以看出，空氣濕度對室內(nèi)開關柜的運行有較大影響，在柜內(nèi)部件表面產(chǎn)生凝露，會導致絕緣降低、設備受損，嚴重時甚至造成事故。開關柜內(nèi)濕度較大及產(chǎn)生凝露的原因有以下幾點：

（1）夏季雷雨天氣較多，變電站開關室一般設有百葉窗來通風散熱，這種設計使得在開關室門窗關閉時室內(nèi)外的空氣也能相通，使得室外潮濕空氣進入到開關室內(nèi)。

（2）電纜溝封堵因材料老化、施工工藝等原因出現(xiàn)損壞、脫落，在暴雨導致市政排水不暢水位較高時候會出現(xiàn)積水往變電站內(nèi)倒灌現(xiàn)象，由于開關柜底部的封堵并不能做到完全密封，積聚在電纜溝內(nèi)水產(chǎn)生水汽從開關柜底部進入到柜內(nèi)。

（3）由于開關柜為密封結(jié)構(gòu)，沒有通風口，進入柜中的水汽沒有辦法排出，一般會聚集到柜體的上部空間即母線倉，在溫度較低的柜體內(nèi)表面或者絕緣件表面上形成凝露。此外，開關柜內(nèi)部件表面臟污也是凝露形成的條件之一。

4.防范措施

4.1 雷雨季節(jié)時，室外電纜溝積水是很常見的現(xiàn)象，可以通過對電纜溝進行封堵修復，在電纜溝進入開關柜室的墻壁交界處采取防水措施，防止室外水位高倒灌到室內(nèi)電纜溝內(nèi);對于室內(nèi)電纜溝到開關柜之間的封堵可結(jié)合開關停電的機會進行修復，對可能進入潮氣的柜底用阻燃材料進行封堵，以防止潮氣進入;同時可以在室內(nèi)電纜溝內(nèi)放入生石灰等干燥劑。

4.2 安裝工業(yè)除濕機。10kV開關柜上一般裝有保護裝置，保護裝置對環(huán)境溫度要求比較高，所以大多數(shù)高壓開關柜室內(nèi)都裝有空調(diào)，但是空調(diào)的除濕效果差，尤其在夏天時候吹冷風，反而可能導致開關柜內(nèi)外冷熱不均勻產(chǎn)生凝露，因此空調(diào)不能代替除濕機。建議空氣濕度較大的地區(qū)在開關室內(nèi)安裝合適功率的工業(yè)除濕機，將啟動值設定在60%～65%，當空氣濕度大于啟動值時啟動抽濕。上文變電站事故后在10kV開關室內(nèi)安裝了兩臺除濕機，室內(nèi)濕度由之前的85%降低到65%，效果明顯。

4.3 在開關柜內(nèi)加裝小型抽濕機。原理是利用濕度傳感器監(jiān)測開關柜內(nèi)濕度，當濕度達到啟動值時，抽濕機開始啟動，將開關柜內(nèi)的潮濕空氣抽到抽濕機的凝露室進行水、氣分離，再將冷凝出來的水通過排水管排到柜外。安裝柜內(nèi)抽濕機可以顯著降低開關柜內(nèi)空氣濕度，但是因為開關柜內(nèi)結(jié)構(gòu)緊湊，安裝時應考慮到絕緣距離等因素，目前大多數(shù)是安裝在開關柜下部的電纜倉內(nèi)。

圖3 開關柜內(nèi)抽濕機

4.4 在開關柜母線倉頂部加裝排風裝置或開設通風孔，加快開關柜內(nèi)空氣循環(huán)，當柜內(nèi)水汽受熱上升時，可通過該裝置排出到柜體外，能有效起到除濕效果，但是在柜頂開孔需滿足防塵、防爆等相關要求。

4.5 在雨天應對高壓室門窗、外墻進行檢查，要求墻體無滲漏，門窗密封良好，防止雨水或戶外濕氣滲入。對于安裝了百葉窗的高壓開關室，可在百葉窗上加裝玻璃或者改裝為可關閉式，在梅雨季節(jié)時關閉百葉窗，防止?jié)駳馊肭?在正常天氣時，打開百葉窗，保證高壓室內(nèi)的通風散熱，有條件者可以加裝自動開窗機，實現(xiàn)遠程遙控開窗關窗。

4.6 加強變電站高壓開關室運維管理。一方面在雨天時，運維人員應及時檢查站內(nèi)水泵運轉(zhuǎn)是否正常、電纜溝內(nèi)有無積水、室內(nèi)除濕機是否正常工作;另一方面運維人員在日常巡視進出開關室時應隨手關門，并定時巡視記錄室內(nèi)溫濕度儀數(shù)值。

除了做好高壓開關室的除濕防潮管理外，對開關柜設備定期進行耐壓測試的試驗，使用質(zhì)量較好的絕緣件，對觸頭盒連接排做圓角處理等都可以防止開關柜絕緣故障的發(fā)生。

5.結(jié)束語

為防止變電站高壓開關柜發(fā)生絕緣故障，一方面要重視開關室內(nèi)潮濕問題，采取多種手段降低濕度，排除隱患;另一方面設備運行維護單位要深入了解開關柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理，聯(lián)系設計、基建、檢修等各個部門共同進行分析，討論如何從根本上預防開關柜的絕緣故障，提高設備健康水平，保證變電站安全運行。