濕度對高壓封閉開關(guān)柜的影響及應(yīng)對措施分析

蘇振業(yè)

摘要：濕度過大是造成高壓封閉開關(guān)柜故障的重要原因之一。高壓封閉開關(guān)柜是變電站的重要設(shè)備之一，在維護電力系統(tǒng)正常運行中起到了重要的作用，但是由于氣候的影響，高壓封閉開關(guān)柜在運行過程中可能會因為空氣含水量過高，導致開關(guān)故障的發(fā)生。因此文章主要針對濕度對該設(shè)備造成的影響以及應(yīng)對措施展開探討，從而為實際工作提供一定的參考依據(jù)，確保高壓封閉開關(guān)柜的正常運行，避免對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的影響。

關(guān)鍵詞：濕度;高壓封閉開關(guān)柜;應(yīng)對措施

高壓封閉開關(guān)柜具有穩(wěn)定性高、操作便捷且體積小的優(yōu)勢，在開閉站點、配電室以及變電站等場所都有廣泛應(yīng)用。但是由于該設(shè)備為了確保使用安全，需要具備高度密閉性，其中使用了大量的有機材料以及絕緣材料，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)緊密，一旦水汽進入設(shè)備中會對其正常運行造成較大的影響[1]。而高壓封閉開關(guān)柜一旦發(fā)生故障，將會對整個電力系統(tǒng)造成直接影響，因此需要重視開關(guān)柜的除濕工作。

一、高壓封閉開關(guān)柜濕度變化原因分析

在目前市政規(guī)劃方案中，城市開閉站點、配電室以及變電站通常都是敷設(shè)在道路兩邊的電纜溝中，因此容易出現(xiàn)積水的問題，多余水分會通過電纜溝進入開關(guān)柜，導致內(nèi)壁上出現(xiàn)凝露，該現(xiàn)象存在普遍性，導致開關(guān)柜內(nèi)部濕度增加[2]。隨著我國城市的快速發(fā)展，各種地下管道鋪設(shè)不斷增加，導致電纜溝經(jīng)常被破壞，雨雪天氣容易引起管道滲漏，同時排水系統(tǒng)故障也可能導致電纜溝中積蓄了較多的積水，而電纜入口容易進水，從而導致水汽進入開關(guān)柜之中，若不盡早采取有效的干預(yù)措施很可能導致內(nèi)部水汽逐漸增多而引起故障，影響電力系統(tǒng)的運行狀況。

二、濕度升高對高壓封閉開關(guān)柜造成的負面影響

高壓封閉開關(guān)柜內(nèi)部水汽過多會導致內(nèi)壁出現(xiàn)凝露，從而引起開關(guān)柜故障的發(fā)生，尤其是梅雨季節(jié)，故障頻發(fā)會對整個電力系統(tǒng)運行造成較大的影響，因此需要正確了解濕度升高對高壓封閉開關(guān)柜造成的負面影響[3]。

1.影響設(shè)備運行狀況

高壓封閉開關(guān)柜對于絕緣性能有著較高的要求，當內(nèi)部濕度不斷升高至一定水平時，將影響內(nèi)部空氣絕緣性能。雖然潮濕環(huán)境不一定會導致放電電壓的快速下降，但是在水汽含量達到一定濃度時，使得開關(guān)柜內(nèi)壁上出現(xiàn)凝露，就會導致電壓不穩(wěn)定，影響設(shè)備的運行狀況，甚至出現(xiàn)異常放電，誘發(fā)安全事故，最好盡早采取有效的除濕措施。

2.影響導體性能

開關(guān)柜故障中最常見原因為斷路器觸頭氧化而影響其正常運行，氧化原因主要是由于水汽含量過高引起。斷路器觸頭氧化之后氧化物影響觸頭的性能，從而影響設(shè)備運行。同時會導致電阻降低，使得設(shè)備過熱，設(shè)備過熱會影響絕緣材料性能，影響設(shè)備的運行。

3.影響絕緣材料性能

高壓封閉開關(guān)柜內(nèi)部存在大量絕緣材料，通常是由環(huán)氧樹脂制作。由于絕緣材料的理化特性決定其容易與水汽結(jié)合形成氫鍵，在潮濕的情況下容易引起電阻降低，從而引發(fā)觸電情況，如圖1所示?？諝獬睗穸冗^高可能導致絕緣材料表面存在大量結(jié)晶水質(zhì)，若有雜質(zhì)進入其中可能發(fā)生溶解的情況，絕緣材料溫度升高會影響其絕緣性能，且隨著粉塵的不斷積累，容易引起短路問題。

三、高壓封閉開關(guān)柜除濕措施

1.柜外除濕措施

高壓封閉開關(guān)柜要想保持柜內(nèi)空氣干燥，首先就需要解決電纜溝積水問題，為了減少積水可以調(diào)整電纜溝的坡度，一般情況下采取10～20°即可預(yù)防積水，同時還需要合理設(shè)計排水系統(tǒng)，尤其是降雨量較大的地區(qū)。室內(nèi)電纜溝的高度需要超過室外電纜溝高度，一般高出20cm即可預(yù)防積水。在設(shè)計室內(nèi)電纜溝時需要合理設(shè)置防水墻位置，盡可能隔絕外界積水，并且可以不設(shè)置排氣扇，在實際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)排氣扇發(fā)揮的作用不如預(yù)期效果好。同時內(nèi)部還需要安裝初始設(shè)置，在配合室內(nèi)空調(diào)的使用，從而有效預(yù)防室內(nèi)濕氣進入高壓封閉開關(guān)柜，確保電力系統(tǒng)的正常運行。室內(nèi)可以安裝溫度及，同時下雨時要關(guān)閉門窗，避免濕冷空氣進入室內(nèi)，經(jīng)常開窗通風，促進空氣流通。梅雨季節(jié)前需要檢查排水系統(tǒng)的運行情況，確保積水可以順利排出，避免積水的情況發(fā)生。

2.柜內(nèi)除濕措施

柜內(nèi)濕氣一定要及時排出才能夠預(yù)防內(nèi)壁上出現(xiàn)凝露，因此需要確保柜內(nèi)的空氣流通，例如通過母線倉導入干燥空氣，并且使用性能好的絕緣材料，避免絕緣材料性能失效。絕緣材料不要使用有機材料，并且要加強定期監(jiān)測與維護，發(fā)生問題之后需要及時排查，監(jiān)測重點在于室外積水以及柜內(nèi)濕度，檢查設(shè)備是否正常運行，開關(guān)柜在使用3年之后需要每年進行一次母線檢查，確保母線的使用性能。

3.安裝自動檢測系統(tǒng)

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及PLC控制器組成在線自動檢測設(shè)備，能夠觀察開關(guān)柜內(nèi)溫度濕度的變化，進一步提高管理效率，降低事故發(fā)生率。自動監(jiān)測系統(tǒng)目前在變電站中得到了推廣應(yīng)用，并表現(xiàn)出較好的應(yīng)用價值。

四、案例分析

2020年7月16號，當天為雷雨天氣，某變電站一條10kV電線顯示B相接地，為了盡早解決故障，公司立即派出檢修人員進行設(shè)備檢查，在故障排查中發(fā)現(xiàn)一開關(guān)柜內(nèi)出現(xiàn)放電聲音且有火光，在停止該設(shè)備工作時發(fā)現(xiàn)手車開關(guān)已經(jīng)無法正常使用。打開柜門檢查后發(fā)現(xiàn)支撐母線B相支持立瓶出現(xiàn)了明顯的放電現(xiàn)象，由此確定該部位為故障發(fā)生位置。持續(xù)放電導致電流互感器短路，引起了保護設(shè)備的母線切段動作，手車開關(guān)無法正常使用也是由于母線觸頭溫度過高變形引起的。為了確保用戶對電能的需求，首先將故障開關(guān)柜隔離，使用備用開關(guān)柜，在經(jīng)過一天的檢修工作之后，受損設(shè)備成功修復(fù)，之后進行性能測試。在正式使用之前對I段母線進行耐壓測試，發(fā)現(xiàn)I段母線的耐壓水平達不到相關(guān)標準，無法正常使用。并且在實驗中觀察到隨著電壓的升高，母線觸頭盒以及金屬邊緣出現(xiàn)放電現(xiàn)象。在單獨檢測觸頭盒時，耐壓水平低于標準值，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是由于絕緣材料表面潮濕，整體絕緣性能下降，因此需要對開關(guān)柜中的觸頭盒以及母線進行干燥處理。由于觸頭盒位置拆卸與擦拭不便，因此使用暴風槍輪流吹風干燥處理，在1h之后絕緣性能達到規(guī)定范圍，可以正常使用。

該變電站位于工業(yè)園，之前是耕田，受到周圍環(huán)境以及園區(qū)排水系統(tǒng)不合理的影響，變電站內(nèi)較為潮濕，尤其是高壓室，且室外電纜溝容易出現(xiàn)積水問題。該變電站投入使用時間已經(jīng)有5年，不完全統(tǒng)計指出同類型事故已經(jīng)出現(xiàn)4次，在本次事故發(fā)生之前，相鄰開關(guān)柜也發(fā)生過一次類似的事故。高壓封閉開關(guān)柜頻繁故障與周圍環(huán)境濕度有密切的相關(guān)性，梅雨季節(jié)或電纜溝積水都會導致室內(nèi)潮濕程度增加，尤其是雷電天氣，線路容易因雷電發(fā)生接地故障，單相接地會由于電壓升高導致設(shè)備絕緣損耗程度增加，導致觸頭盒以及母線支持立瓶容易發(fā)生放電致使絕緣擊穿故障發(fā)生。

濕度過高容易造成高壓封閉開關(guān)柜體生銹腐蝕，影響設(shè)備的使用壽命，同時導致觸頭生銹降低其使用性能，此外柜內(nèi)凝露的形成容易引起絕緣擊穿事件，對設(shè)備運行造成較大的危害，甚至可導致一條線路故障，嚴重時甚至導致全站故障。故障發(fā)生之后，設(shè)備容易出現(xiàn)著火的情況，且由于室內(nèi)空間狹小，設(shè)備較多，若不及時滅火容易擴大事故影響范圍。高壓封閉開關(guān)柜搶修難度大且維修時間較長，對整個電力系統(tǒng)運行造成了較大的影響。

結(jié)束語

柜內(nèi)柜外濕度過高都會對高壓封閉開關(guān)柜的運行狀況造成較大的威脅，因此需要做好除濕管理，并建立自動監(jiān)控系統(tǒng)，觀察柜內(nèi)溫度濕度變化，及時發(fā)出預(yù)警，從而提高管理效率。

參考文獻

[1]徐軍.濕度對高壓封閉開關(guān)柜的影響及應(yīng)對措施[J].南方農(nóng)機，2018，49 （4）：36.

[2]李元，薛建議，任雙贊，等.高壓開關(guān)柜溫濕度分布的三維數(shù)值模擬研究[J].電工技術(shù)學報，2019，34（24）：5095-5103.

[3]李昊威.論潮濕環(huán)境下封閉式高壓開關(guān)柜防潮[J].農(nóng)村電氣化，2016（10）： 23-24.