一起設(shè)備凝露事故的分析及預(yù)防

袁偉++王獻禮++張莉麗

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.22.038

摘 要：該文主要介紹一起由凝露引起的35 kV母線差動保護動作跳閘事故，根據(jù)現(xiàn)場狀況和事故報告，對事故原因進行了分析，并對如何防止設(shè)備凝露提出建議，為現(xiàn)場人員排查隱患時提供一種參考。

關(guān)鍵詞：凝露 開關(guān)柜 銅綠

中圖分類號：TH17 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）08（a）-0038-02

凝露即凝結(jié)的露珠，是空氣中濕度較大時發(fā)生的一種特有現(xiàn)象，當(dāng)空氣中的水蒸氣達到飽和程度時，在溫度相對較低的物體上凝結(jié)成小水珠。在我國南方地區(qū)雨水充足，所以，在秋、冬兩季陰雨天氣時易發(fā)生凝露現(xiàn)象。凝露對變電站設(shè)備的危害主要是使設(shè)備表面潮濕造成腐蝕或降低絕緣性能，其造成的危害具體表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）在端子箱或機構(gòu)箱內(nèi)凝露會對端子排上的金屬導(dǎo)電部位造成腐蝕，腐蝕較重或混入灰塵等其他雜質(zhì)后易造成交直流短路接地。

（2）室外開關(guān)或刀閘操作、傳動機構(gòu)上凝露會腐蝕機構(gòu)內(nèi)的金屬部件，尤其是軸動部分，影響機構(gòu)的使用壽命，甚至造成機構(gòu)卡澀，導(dǎo)致開關(guān)或刀閘在分合時機構(gòu)不能操作到位[1]。

（3）室內(nèi)高壓開關(guān)柜內(nèi)關(guān)鍵絕緣部位凝露會降低其絕緣性能，甚至可能導(dǎo)致爬電或閃絡(luò)現(xiàn)象，導(dǎo)電部位凝露會造成金屬腐蝕，嚴(yán)重影響設(shè)備正常運行。

1 凝露事故的實例

1.1 事故前運行方式

110 kV某變電站35 kVI段母線上設(shè)備運行方式：#1主變經(jīng)301開關(guān)送電至35 kVI段母線，I段母線4條出線分別為FD373線、LD375線、WZ377線、FDII379線，其中LD375線及FDII379線路運行，F(xiàn)D373開關(guān)及線路冷備用，WZ377開關(guān)冷備用線路檢修，分段300開關(guān)間隔熱備用。LD375線有功負(fù)荷3.72 MW，F(xiàn)DII379線有功負(fù)荷1.42 MW，以上間隔均為室內(nèi)開關(guān)柜設(shè)備，類型為中置式手車。

1.2 事故經(jīng)過

2016-09-30T00：14， 35 kVI段母線差動保護動作， 現(xiàn)場檢查35 kVI段母線LD375及FDII379開關(guān)跳開，35 kV母差保護屏上顯示B相接地，檢查I段母線上設(shè)備外觀無異常，無特殊氣味，也無放電聲響。調(diào)整負(fù)荷后，將#1主變及301開關(guān)，35 kVI段母線由運行轉(zhuǎn)檢修，LD375、FDII379、FD373、WZ377開關(guān)及線路由運行轉(zhuǎn)檢修，繼續(xù)檢查母線倉室及開關(guān)手車，并對手車進行絕緣耐壓試驗均無異常，最后檢查開關(guān)柜內(nèi)觸頭盒發(fā)現(xiàn)WZ377開關(guān)柜內(nèi)母線側(cè)B相靜觸頭燒毀，觸頭整體被銅綠嚴(yán)重覆蓋，隔離WZ377開關(guān)間隔后，恢復(fù)送電。

1.3 事故原因分析

35 kV側(cè)為中性點不接地系統(tǒng)且未接消弧裝置，母線上單點接地不會造成母差動作。從35 kV母線差動保護裝置上看，保護啟動到I母差動出口時間為28 ms，其中負(fù)序電壓二次值11.937 V，達到差動負(fù)序電壓定值（6 V），啟動開放電壓；B相故障電流22.965 A超過整定電流（7.5 A）使保護動作。說明在母差動作前，存在另外一點或多點接地，從#1主變中壓側(cè)報告上看，故障前A、B、C三相相電壓均正常，排除了不接地系統(tǒng)因線路單相長時間接地導(dǎo)致相電壓上升而使絕緣擊穿的可能。推斷在母差動作前，某相發(fā)生了瞬時性接地，使該相電壓瞬時升高，由于線路的絕緣等級高于該變電站開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備絕緣等級，使柜內(nèi)已腐蝕的B相絕緣擊穿。報告上AB相幾乎同時出現(xiàn)事故電流且相位相反，B相接地后C相電壓向線電壓方向發(fā)展而A相電壓呈現(xiàn)下降趨勢，仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)B相電流波形峰值要提前A相幾毫秒，判斷B相除了擊穿還迅速發(fā)展并對A相非金屬性放電，使A相產(chǎn)生電流并且相電壓降低。

發(fā)生事故的WZ377開關(guān)間隔長期處于開關(guān)冷備用線路檢修狀態(tài)，動、靜觸頭長期不接觸，能夠產(chǎn)生嚴(yán)重的銅綠應(yīng)是某段時間集中在觸頭盒的凝露所致：銅觸頭先在部分表面生成堿式碳酸銅，使得光滑的觸頭變得粗糙，有利于水分的黏著，又加速了銅生成堿式碳酸銅的過程。今年7月份持續(xù)半月的暴雨，加上最近連續(xù)臺風(fēng)下雨，應(yīng)是導(dǎo)致觸頭環(huán)境潮濕的原因，且時間越長觸頭積累的水分越大。

2 預(yù)防凝露事故的建議

開關(guān)室一般注重通風(fēng)，所以，室內(nèi)溫濕度受室外環(huán)境影響較大，高壓開關(guān)柜內(nèi)易產(chǎn)生凝露。除此之外，地下電纜溝內(nèi)的潮氣和電纜內(nèi)部積累的水分也會通過開關(guān)柜底部進入柜內(nèi)。開關(guān)柜為封閉式系統(tǒng)，空氣流動性差，濕氣易凝結(jié)，而且柜內(nèi)絕緣瓷瓶多沒考慮防水性，在瓷瓶上凝露會降低其絕緣性，甚至可能導(dǎo)致爬電或閃絡(luò)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響設(shè)備正常運行。采取的措施有以下幾種。

（1）建址時避開山區(qū)、湖泊、低洼地帶[2]。

（2）對設(shè)備進行改造，加強設(shè)備內(nèi)空氣流通，讓空氣帶走設(shè)備內(nèi)的水分?？梢詫⒁郧皢螌拥母綦x擋板增加為雙層，兩層擋板之間留有1 cm左右的縫隙，再在開關(guān)柜的側(cè)壁上安裝小風(fēng)扇，然后在靠近靜觸頭的擋板，也就是內(nèi)側(cè)隔離擋板開個方槽，裝上金屬鐵絲網(wǎng)。這樣，當(dāng)手車開關(guān)拉出后，隔離帶電部位的上下?lián)醢宸忾]，風(fēng)扇啟動往縫隙中吹，觸頭盒內(nèi)的空氣通過鐵絲網(wǎng)與外界交換；當(dāng)手車搖至工作位置，上下隔離擋板分離，風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動。風(fēng)扇裝在側(cè)面而不正對觸頭盒是為了防止直接吹風(fēng)使觸頭盒積灰，并且正面裝風(fēng)扇接線十分復(fù)雜。通過對設(shè)備進行改造可以使設(shè)備處于冷備用時不再因為難以發(fā)現(xiàn)的凝露腐蝕而造成事故。

（3）提高設(shè)備本身的抗凝露能力。室內(nèi)高壓開關(guān)柜內(nèi)應(yīng)考慮絕緣瓷瓶的防水性，提高絕緣性能。

（4）降低柜體內(nèi)的濕度。銅在常溫下成堿式碳酸銅的化學(xué)式為2Cu+H2O+CO2+O2=Cu2（OH）2CO3，由產(chǎn)生堿式碳酸銅的條件上看，對水分子控制的可行性要優(yōu)于氧氣和二氧化碳的控制，對此有兩種方法：一是加裝除濕劑吸水；二是加強開關(guān)柜前后柜門的密封性防水。由于除濕劑效果有限，增強柜門的密封性防水也阻止了柜內(nèi)水分蒸發(fā)出來，可以結(jié)合兩種方法，加裝除濕劑的同時在柜門加裝橡膠墊防水，并且在柜體上方屋頂采取措施防止水滴滴入設(shè)備。

（5）提高柜體內(nèi)部溫度。隨著溫度的提升空氣中水蒸氣露點也會隨之提高，阻止凝露的產(chǎn)生。加熱器的安裝很重要，不能讓熱的水蒸氣還沒從柜內(nèi)出來就又凝結(jié)在其他的地方，一般加熱器安裝在開關(guān)柜的出線倉內(nèi)?？梢栽诠駜?nèi)將小風(fēng)扇和加熱器組合起來提高除濕效果，例如：先在開關(guān)柜母線室后柜門、母線室與電纜室各開一方槽，布上鐵絲網(wǎng)（或者焊接一塊帶小孔的鐵板），使開關(guān)柜內(nèi)外有明顯的空氣流通路徑，然后在電纜室布置一加熱器及風(fēng)扇組合元件，使空氣向母線室流動，再在母線室布置一個組合元件，使空氣向母線室后柜門流動。這樣，箱體內(nèi)的水蒸氣更容易隨空氣流動到柜外，從而被開關(guān)室的除濕機吸收。

（6）減少長期冷備用狀態(tài)和檢修狀態(tài)的開關(guān)柜。停運的開關(guān)柜其內(nèi)部溫度更低，更易在其表面形成凝露，并且很難發(fā)現(xiàn)，一旦送電則極易發(fā)生事故。

（7）運維人員應(yīng)積極巡視，做好開關(guān)室內(nèi)溫濕度控制，并保存好設(shè)備線路保護資料，完善現(xiàn)場保護定值單，以備故障時能夠及時查找資料。

3 結(jié)語

從這起事故可以看出，由于開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備長期處于冷備用狀態(tài)，加之最近下雨頻繁，開關(guān)柜母線側(cè)靜觸頭凝露導(dǎo)致觸頭表面嚴(yán)重腐蝕，造成母線差動保護動作跳閘。因此，應(yīng)主動加強開關(guān)室、開關(guān)柜內(nèi)濕度控制。運維人員巡視應(yīng)認(rèn)真檢查開關(guān)室內(nèi)溫度濕度，提高安全意識，并有針對性地對不同環(huán)境的變電站加裝凝露控制裝置和除濕裝置，保證站內(nèi)設(shè)備安全運行。

參考文獻

[1] 張全元.變電運行現(xiàn)場技術(shù)問答[M].2版.北京：中國電力出版社，2009：745-750.

[2] 李治祥.工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊[M].3版.北京：中國電力出版社，2005：203-206.endprint