变电站高压开关柜防潮除湿分析及对策

变电站高压开关柜防潮除湿分析及对策

【摘要】变电站高压开关柜因内部结构紧凑，如长期运行在湿度较大的环境中，会造成金属锈蚀、绝缘下降，导致事故发生。本文以一起变电站开关柜爆炸事故为例，分析了开关柜内湿度较大的可能原因，提出了安装除湿机、开设通风孔等几种解决措施。

【关键词】开关柜;除湿;治理

1.引言

高压开关柜由于占地面积小、结构紧凑、操作方便等优点在变电站35kV及以下系统中得到广泛的应用。但在实际运行中，由于开关柜内部采用过于紧凑的布置，导致绝缘距离小，受环境、运行等条件的影响会发生由于潮湿导致绝缘下降，引起内部放电闪络、绝缘击穿甚至爆炸的，影响对用户的正常供电。

2.案例分析

2.1 事故经过

2014年8月3日16：10，当班监控人员发现某110kV变电站1号主变低后备保护动作，跳开主变低压侧201开关，10kVⅠ母失电，通知运维人员现场检查发现10kV264开关柜烧毁;检修人员到现场处理263开关柜过程中，18：41 10kV Ⅱ母上272开关柜爆炸，2号主变低后备保护动作跳开202开关，10kVⅡ段母线失电;2014年8月4日3：52，10kVⅡ段母线故障点隔离工作结束，调度下令进行10kVⅡ段母线恢复运行操作时，10kV273开关柜发生爆炸，2号主变低后备保护动作再次跳开202开关。检查发现发生爆炸的三台开关柜内部损坏严重，柜内有多部位包括绝缘支柱、穿墙套管、触头盒、母排、静触头挡板、二次接线槽板、电缆仓防火板等均有不同程度的受潮凝露现象。

图1 开关柜内母线凝露

图2 开关动触头上出现铜绿

2.2 事故分析

开关柜绝缘件老化、性能下降，击穿放电引起相间短路故障，是造成此次开关柜爆炸的直接原因。现场检查264开关柜开关上触头盒根部连接排熔断，相邻部位设备受损最重;272开关柜开关上动触头及触头盒受损最重;273开关柜母线及四周隔板受损最重，故障是由母线间的绝缘击穿引起，三起爆炸的起始都是因为绝缘件相间或对地绝缘击穿。

绝缘件受潮和产品自身质量不高是造成绝缘件性能下降的主要原因。检查发现柜内设备大部分有凝露现象，爆炸开关柜内其它未受损部件也均有不同程度的凝露，部分还很严重。由于绝缘件的防潮能力有限，因此受潮绝缘件随着运行时间的加长，绝缘电阻逐步降低，以至于绝缘能力丧失。同时在绝缘能力的下降过程中，会发生局部放电，局部放电也促使绝缘件的绝缘能力进一步下降，从而加速了绝缘事故的发生。

3.潮湿原因分析

从这个事故案例可以看出，空气湿度对室内开关柜的运行有较大影响，在柜内部件表面产生凝露，会导致绝缘降低、设备受损，严重时甚至造成事故。开关柜内湿度较大及产生凝露的原因有以下几点：

（1）夏季雷雨天气较多，变电站开关室一般设有百叶窗来通风散热，这种设计使得在开关室门窗关闭时室内外的空气也能相通，使得室外潮湿空气进入到开关室内。

（2）电缆沟封堵因材料老化、施工工艺等原因出现损坏、脱落，在暴雨导致市政排水不畅水位较高时候会出现积水往变电站内倒灌现象，由于开关柜底部的封堵并不能做到完全密封，积聚在电缆沟内水产生水汽从开关柜底部进入到柜内。

（3）由于开关柜为密封结构，没有通风口，进入柜中的水汽没有办法排出，一般会聚集到柜体的上部空间即母线仓，在温度较低的柜体内表面或者绝缘件表面上形成凝露。此外，开关柜内部件表面脏污也是凝露形成的条件之一。

4.防范措施

4.1 雷雨季节时，室外电缆沟积水是很常见的现象，可以通过对电缆沟进行封堵修复，在电缆沟进入开关柜室的墙壁交界处采取防水措施，防止室外水位高倒灌到室内电缆沟内;对于室内电缆沟到开关柜之间的封堵可结合开关停电的机会进行修复，对可能进入潮气的柜底用阻燃材料进行封堵，以防止潮气进入;同时可以在室内电缆沟内放入生石灰等干燥剂。

4.2 安装工业除湿机。10kV开关柜上一般装有保护装置，保护装置对环境温度要求比较高，所以大多数高压开关柜室内都装有空调，但是空调的除湿效果差，尤其在夏天时候吹冷风，反而可能导致开关柜内外冷热不均匀产生凝露，因此空调不能代替除湿机。建议空气湿度较大的地区在开关室内安装合适功率的工业除湿机，将启动值设定在60%～65%，当空气湿度大于启动值时启动抽湿。上文变电站事故后在10kV开关室内安装了两台除湿机，室内湿度由之前的85%降低到65%，效果明显。

4.3 在开关柜内加装小型抽湿机。原理是利用湿度传感器监测开关柜内湿

度，当湿度达到启动值时，抽湿机开始启动，将开关柜内的潮湿空气抽到抽湿机的凝露室进行水、气分离，再将冷凝出来的水通过排水管排到柜外。安装柜内抽湿机可以显著降低开关柜内空气湿度，但是因为开关柜内结构紧凑，安装时应考虑到绝缘距离等因素，目前大多数是安装在开关柜下部的电缆仓内。

图3 开关柜内抽湿机

4.4 在开关柜母线仓顶部加装排风装置或开设通风孔，加快开关柜内空气循环，当柜内水汽受热上升时，可通过该装置排出到柜体外，能有效起到除湿效果，但是在柜顶开孔需满足防尘、防爆等相关要求。

4.5 在雨天应对高压室门窗、外墙进行检查，要求墙体无渗漏，门窗密封良好，防止雨水或户外湿气渗入。对于安装了百叶窗的高压开关室，可在百叶窗上加装玻璃或者改装为可关闭式，在梅雨季节时关闭百叶窗，防止湿气入侵;在正常天气时，打开百叶窗，保证高压室内的通风散热，有条件者可以加装自动开窗机，实现远程遥控开窗关窗。

4.6 加强变电站高压开关室运维管理。一方面在雨天时，运维人员应及时检查站内水泵运转是否正常、电缆沟内有无积水、室内除湿机是否正常工作;另一方面运维人员在日常巡视进出开关室时应随手关门，并定时巡视记录室内温湿度仪数值。

除了做好高压开关室的除湿防潮管理外，对开关柜设备定期进行耐压测试的试验，使用质量较好的绝缘件，对触头盒连接排做圆角处理等都可以防止开关柜绝缘故障的发生。

5.结束语

为防止变电站高压开关柜发生绝缘故障，一方面要重视开关室内潮湿问题，采取多种手段降低湿度，排除隐患;另一方面设备运行维护单位要深入了解开关柜内部结构原理，联系设计、基建、检修等各个部门共同进行分析，讨论如何从根本上预防开关柜的绝缘故障，提高设备健康水平，保证变电站安全运行。