變電站開關(guān)柜防凝露研究

任 力，季金豹

（國網(wǎng)山東省電力公司日照供電公司，山東 日照 276826）

變電站開關(guān)柜防凝露研究

任 力，季金豹

（國網(wǎng)山東省電力公司日照供電公司，山東 日照 276826）

變電站開關(guān)柜凝露會(huì)導(dǎo)致柜內(nèi)材料霉變、金屬件銹蝕等問題，加速設(shè)備老化并降低其絕緣性，長期運(yùn)行將出現(xiàn)爬電或閃絡(luò)現(xiàn)象，造成設(shè)備故障，嚴(yán)重影響設(shè)備安全運(yùn)行。經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，采用緊貼活門下側(cè)柜壁加裝兩個(gè)100 W常熱長壽命板式加熱器的優(yōu)化方案，可降低開關(guān)柜各隔室的濕度，有效避免柜內(nèi)因絕緣件表面附著凝露引起的爬電或放電隱患，提高開關(guān)柜運(yùn)行可靠性。

開關(guān)柜；凝露；加熱器

0 引言

開關(guān)柜凝露會(huì)導(dǎo)致柜內(nèi)材料霉變、金屬件銹蝕，同時(shí)，開關(guān)柜內(nèi)絕緣件（觸頭盒、電流互感器、支撐絕緣子等）多未充分考慮憎水性，如果凝露長期附著，絕緣件絕緣性能劣化明顯，加之灰塵影響，極易出現(xiàn)導(dǎo)電回路上絕緣件爬電或閃絡(luò)現(xiàn)象，如圖1所示，從而引發(fā)設(shè)備故障，嚴(yán)重影響供電可靠性［1］。

日照地區(qū)多數(shù)變電站離海岸線較近，距離海岸線10km以內(nèi)的35kV及以上電壓等級(jí)變電站24座，占日照市變電站總數(shù)的26％。隨著帶電檢測技術(shù)的應(yīng)用，近3年來，日照地區(qū)稍坡、石井、虎山等7座變電站先后多次發(fā)現(xiàn)因凝露導(dǎo)致的開關(guān)柜局部放電超標(biāo)隱患，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，站用電等運(yùn)行電流較小間隔、母線充電備用間隔較其他運(yùn)行間隔放電情況明顯更加嚴(yán)重，前期幾次處理均未達(dá)到理想效果。

圖1 凝露造成的氧化和放電痕跡

圖2 露點(diǎn)溫度與環(huán)境溫度、濕度的關(guān)系

1 開關(guān)柜凝露現(xiàn)狀

目前正在運(yùn)行的開關(guān)柜，柜內(nèi)通常在電纜室和開關(guān)室側(cè)壁上各安裝一個(gè)加熱器，加熱器受溫濕度控制，安裝于開關(guān)柜底部側(cè)壁上，根據(jù)溫濕度大小啟動(dòng)，設(shè)定啟動(dòng)值一般為溫度≤15℃或濕度≥60％。但是從對(duì)局放超標(biāo)的開關(guān)柜解體情況看，開關(guān)柜觸頭盒、母線套管等位置仍然存在明顯的凝露情況，說明當(dāng)前配置的加熱器不能完全解決柜內(nèi)驅(qū)潮問題［4］。

當(dāng)開關(guān)柜正常運(yùn)行且接帶適量負(fù)載時(shí)，導(dǎo)電回路自然發(fā)熱，導(dǎo)電回路上的導(dǎo)體及元器件（觸頭盒、互感器等）溫度將高于柜內(nèi)非導(dǎo)電回路的元器件，在此情況下，即使柜內(nèi)濕度較大，凝露點(diǎn)也不會(huì)出現(xiàn)在導(dǎo)電回路上。反是處于輕載運(yùn)行或備用狀態(tài)的開關(guān)柜，在柜內(nèi)空氣濕度大時(shí)，受加熱器位置設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)挠绊?，其柜?nèi)導(dǎo)電回路上元器件較柜內(nèi)其他元器件溫度更低，導(dǎo)電回路上凝露的可能性反倒越大，設(shè)備發(fā)生爬電或放電的概率也就越大，該結(jié)論與實(shí)際發(fā)現(xiàn)的隱患相符［5］。

為充分論證分析結(jié)論，優(yōu)化加熱器安裝方案，對(duì)幾種不同加熱除濕方式在不同結(jié)構(gòu)開關(guān)柜上的使用效果進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證和研究。

2 開關(guān)柜加熱驅(qū)潮裝置安裝方式驗(yàn)證

2.1 驗(yàn)證方案

通過分析不同開關(guān)柜廠家不同的結(jié)構(gòu)型式，制定了6種不同的結(jié)構(gòu)型式和除濕方式的驗(yàn)證方案，利用12臺(tái)開關(guān)柜開展驗(yàn)證。

在開關(guān)柜不同倉室內(nèi)安裝多個(gè)溫濕度傳感器，用于檢測柜內(nèi)各點(diǎn)溫濕度差異；存放場地安裝溫濕度計(jì)；每臺(tái)開關(guān)柜兩側(cè)套管處封閉，確保每臺(tái)開關(guān)柜檢測數(shù)據(jù)不受外界干擾；同時(shí)對(duì)每臺(tái)開關(guān)柜進(jìn)行一次加濕試驗(yàn)，記錄每臺(tái)開關(guān)柜加濕后的除濕效果，以期獲得不同條件下的驗(yàn)證結(jié)果；循環(huán)記錄當(dāng)日環(huán)境及試驗(yàn)開關(guān)柜每個(gè)隔室的溫濕度變化［6］。

從外在表現(xiàn)來說，朗讀是從書面文字符號(hào)向聲音符號(hào)的轉(zhuǎn)換，那么這其中經(jīng)歷了怎樣的一個(gè)過程呢？朗讀過程中對(duì)于單詞的語音形式的提取是僅僅從文字到聲音的一種直接反應(yīng)還是有其他可能的通道呢？Coltheart（1993）等提出的雙通路瀑布式模型（A Dual Route Cascaded Model,DRC）試圖回答這一問題。該模型認(rèn)為從書面文字視覺刺激的輸入到獲得語音形式的輸出有兩種通路：心理詞典通路和非心理詞典通路。心理詞典通路是指對(duì)于語音形式的提取要經(jīng)過學(xué)習(xí)者的心理詞典（也稱為心理詞庫），非心理詞典通路則不通過心理詞典進(jìn)行提取。

2.2 現(xiàn)場驗(yàn)證

2.2.1 常規(guī)設(shè)計(jì)方案（方案1）

常規(guī)設(shè)計(jì)，即2×100W普通加熱器布置在開關(guān)柜底部側(cè)壁，溫濕度啟動(dòng)，自動(dòng)投入（濕度>60％、溫度低于10℃啟動(dòng)加熱器），濕度變化情況如圖3、圖4所示。

2.2.2 加熱器常投方案（方案2）

加熱器常投方式，即開關(guān)柜結(jié)構(gòu)保持不變，加熱器位置及功率不變，投入方式改為常投，觀察加熱器對(duì)柜內(nèi)運(yùn)行狀況的影響。濕度變化情況如圖5、圖6所示。

圖3 方案1正常環(huán)境下濕度變化

圖4 方案1加濕后濕度變化

圖5 方案2正常環(huán)境下濕度變化

圖6 方案2加濕后濕度變化

2.2.3 加熱器分散安裝方案（方案3）

開關(guān)柜結(jié)構(gòu)保持不變，在原有兩個(gè)溫濕度啟動(dòng)加熱器的基礎(chǔ)上，加裝兩個(gè)常投型100 W加熱器，緊貼柜壁安裝，1只安裝于活門下側(cè)斷路器室；電纜室左右兩側(cè)均安裝加熱器，并緊貼柜壁安裝；母線室安裝1只加熱器，觀察加熱器對(duì)柜內(nèi)運(yùn)行狀況的影響。濕度變化情況如7、圖8所示。

圖7 方案3正常環(huán)境下濕度變化

圖8 方案3加濕后濕度變化

2.2.4 開關(guān)柜全封閉方案（方案4）

開關(guān)柜柜頂泄壓通道封閉，加熱器投入方式為常投，其他不變，用于和加強(qiáng)通風(fēng)設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比。濕度變化情況圖9、圖10所示。

圖9 方案4正常環(huán)境下濕度變化

圖10 方案4加濕后濕度變化

2.2.5 加強(qiáng)通風(fēng)方案（方案5）

開關(guān)柜前柜門增加通風(fēng)孔，使之與柜頂泄壓通道形成空氣流通通道，觀察通風(fēng)對(duì)凝露的影響。濕度變化情況如圖11、圖12所示。

圖11 方案5正常環(huán)境下濕度變化

圖12 方案5加濕后濕度變化

2.2.6 加裝柜內(nèi)除濕機(jī)方案（方案6）

開關(guān)柜柜內(nèi)斷路器室及電纜室均加裝除濕機(jī)，觀察除濕機(jī)對(duì)開關(guān)柜影響狀況的改善效果。濕度變化情況如圖13、圖14所示。

圖13 方案6正常環(huán)境下濕度變化

圖14 方案6加濕后濕度變化

2.3 方案對(duì)比

6種方案效果如表1所示。

加濕情況下，改善效果明顯，改造成本較其他方案高，且破壞了開關(guān)柜的防護(hù)等級(jí)。

通過能比各隔室的數(shù)據(jù)，可以得出結(jié)論，方案3加裝成本低，除濕效果好，長期運(yùn)行情況下，柜內(nèi)微正壓環(huán)境使得環(huán)境濕度對(duì)其影響最小。

2.4 實(shí)施效果

開關(guān)柜結(jié)構(gòu)保持不變，增裝兩個(gè)100 W常熱長壽命板式加熱器，緊貼柜壁安裝于簾門下側(cè)。選擇安裝于緊貼壁柜的活門下側(cè)，因?yàn)楣癖跒榻饘俨牧?，?dǎo)熱性能是空氣的數(shù)百倍，使加熱器可以有效地作用于觸頭盒等導(dǎo)電部分，有效提高開關(guān)柜導(dǎo)電部分溫度，減少凝露對(duì)開關(guān)柜的影響［7］。

針對(duì)220kV稍坡、石井站開關(guān)柜凝露問題，經(jīng)過檢修后，加裝了兩個(gè)100 W常熱長壽命板式加熱器，與之前兩個(gè)受溫濕度控制加熱配合。針對(duì)稍坡、石井站的超聲及特高頻復(fù)測中，各項(xiàng)指標(biāo)均在正常范圍，凝露導(dǎo)致的設(shè)備放電隱患得到徹底解決。

3 結(jié)語

通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)比了6種開關(guān)柜防凝露方案的效果，得出加熱器分散安裝，構(gòu)造開關(guān)柜內(nèi)微正壓環(huán)境是開關(guān)柜防凝露最佳方案［8］，確定了加熱器的安裝數(shù)量和位置。

為徹底解決開柜凝露問題，除規(guī)范開關(guān)柜本身加熱安裝以外，更應(yīng)徹底改善開關(guān)柜的運(yùn)行環(huán)境。一是在前期與發(fā)展、設(shè)計(jì)溝通，抬高變電站基礎(chǔ)，將變電站電纜半層建在海平面以上；二是做好出線電纜溝的內(nèi)高外低的斜面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及驗(yàn)收監(jiān)督［9］；三是把變電站內(nèi)、外排水系統(tǒng)情況納入全面巡視范疇，尤其要注意因站外道路或溝渠改造造成的排水系統(tǒng)堵塞，有效避免水分侵入電纜半層。

［1］ 耿偉，魯永.一起35kV開關(guān)柜內(nèi)部受潮放電的原因分析及處理［J］.電氣開關(guān)，2008，46（4）：65-66.

［2］ 潘長明，劉剛，熊炬，等.高壓開關(guān)柜絕緣事故的分析及防范措施［J］.高壓電器，2011，47（7）：90-93.

［3］ 蔣曉平，陶劍峰.成套開關(guān)柜凝露成因及防范措施淺析［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016，24（22）：54.

［4］ 黎剛，毛文奇，黎治宇.KYN61-40.5型高壓開關(guān)柜存在問題與對(duì)策［J］.湖南電力，2012，32（4）：36-39.

［5］ 蘇劍，朱迎陽，趙繼東.KYN-40.5開關(guān)柜絕緣結(jié)構(gòu)的改進(jìn)［J］.電氣開關(guān)，2011，49（1）：41-43.

［6］ 羅軍，皮志勇，羅皓文，等.高壓開關(guān)柜防凝露系統(tǒng)的組成與實(shí)踐［J］.現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2015，5（21）：20-22.

［7］ 李傳江.高壓開關(guān)柜新型防凝露系統(tǒng)的研究與應(yīng)用［J］.華電技術(shù)，2016，38（8）：16-18.

［8］ 岳新峰.12kV中置柜加熱除濕方式探討［J］.高壓電器，2002，38（3）：57-58.

［9］ 應(yīng)兵榮，余永松，王亮.開關(guān)柜凝露、絕緣受潮原因及防范措施探討［J］.機(jī)電信息，2015，20（30）：63.

Study on Anti Condensation of Substation Switchgear

REN Li，JI Jinbao
（State Grid Rizhao Power Supply Company，Rizhao 276826，China）

The condensation in the substation switch cabinet will lead to mildew，metal corrosion and other problems such as accelerating the aging process of the equipment and reducing the insulation performance.In the long term operation，creepage and flashover phenomenon will occur and cause equipment failure which seriously affects the safe of the system.The solution proposed in this paper is to mount two long-life，100 W plate heater on the wall below the flap inside the cabinet.This would effectively reduce the humidity in each switch compartment，reducing the risk of the cabinet internal insulation creepage and discharge caused by condensation attached to the inner surface of the cabinet.Thus the reliability of switch cabinet is improved.This method has been verified via experimental test.

switch cabinet；condensation；heater

TM591

：A

：1007－9904（2017）07－0017－04

2017-03-24

任 力（1965），男，高級(jí)工程師，從事電氣設(shè)備管理工作；

季金豹（1982），男，高級(jí)工程師，從事變電設(shè)備管理工作。