10 kV開閉所的全方位防潮

孫 偉，胡小紅，董繼明

（紹興電力局，浙江 紹興 312000）

在日常10 kV開閉所管理中，經常發現有些開閉所由于房頂漏水、空氣潮悶、通風效果差、電纜溝積水等原因，造成開關柜內濕度大、站內臭氧濃度高、電暈放電嚴重、絕緣被破壞、設備易被氧化等問題，存在潛在的安全隱患，直接影響到開閉所內電氣設備的使用壽命和安全運行。

1 開閉所高壓設備絕緣性能下降的主要原因

1.1 高壓設備絕緣性能下降的過程

高壓設備絕緣下降的原因在于臭氧、弱酸性腐蝕氣體和結晶水對絕緣材料（環氧樹脂）的破壞。水汽在電磁場的作用下（特別是電纜和銅排連接處尖端放電的作用下）被電解為氫離子和氧離子，氧離子和空氣中的氧氣結合形成臭氧（O3）。臭氧是不穩定分子，它會破壞環氧樹脂的雙分子鏈結構；水汽還會在絕緣材料表面形成結晶水使其表面絕緣能力下降，當空氣中粉塵溶解于結晶水后，由于局部電子的快速運動和結合會在絕緣材料表面形成小電弧燃燒，破壞絕緣材料的表面絕緣，隨著不斷的累積，會在絕緣表面形成灰白色的粉末印痕，徹底破壞絕緣性能并最終導致設備相間或對地短路。

為此需要盡可能減少開閉所中水汽、臭氧和弱酸性氣體的濃度，防止電纜溝積水的同時保持自然有效的通風，以保證開閉所內臭氧和弱酸性腐蝕氣體能向外排泄、降低氣體濃度，避免（減少）設備絕緣的破壞。高壓設備性能下降過程如圖1所示。

1.2 高壓設備絕緣性能下降的主要因素

影響電氣絕緣的最主要因素是濕度和溫度。設備長期暴露大氣試驗結果顯示，濕、熱環境很容易引起電氣設備的快速腐蝕。對于一般的電氣設備來說，相對濕度在30%～60%比較適宜，當相對濕度超過60%時，對電氣設備就會產生不良影響。在潮濕環境中，電氣設備極易造成表面凝露甚至淌水，絕緣嚴重下降，直至腐蝕損壞，由此會引起觸電、合閘拉弧、設備起火、爆炸等嚴重事故。

溫度低于“露點”時，就會發生凝露（見圖2）。溫度的波動和大氣塵埃中的吸濕性雜質容易引起水分冷凝，在含有污染物的大氣中，金屬都有臨界相對濕度。在臨界值之前，腐蝕速度很小或幾乎不腐蝕，超過這一臨界值時腐蝕速度就會突然猛增。出現臨界相對濕度，標志著金屬表面上產生了一層吸附的電解液膜，這層液膜的存在使金屬從化學腐蝕轉為電化學腐蝕，由于腐蝕性質發生了突變，因而腐蝕大大增強。電氣設備是間斷運行的，在設備內部的溫差變化大和相對濕度較大時，容易形成水膜，而金屬在水膜下的腐蝕速度極快。

外部環境對設備的正常運行影響也很大。如開閉所電纜溝長期積水，會造成電纜溝潮濕，使開閉所空氣濕度過大，超過正常運行環境。

2 開閉所內潮濕問題的解決

2.1 使用硅橡膠均壓罩

為了更好地應對潮濕環境，可選用硅橡膠均壓罩來替代鋁合金均壓罩。硅橡膠是一種由硅-氧（...-Si-O-Si-O-Si-O-）為主鏈，在硅原子上直接連接有機基團的聚合物。某些有機基團可用于連接其中一些主鏈（...Si-O-），最常見的類型是線性聚合物（二甲基硅氧烷）或硅氧烷（PDMS）。硅酮材料的一個重要基團是硅樹脂，它由氧化硅衍生而來。疏水性化合物不能利用水分子形成氫化連接，因此通常是非極性的,這意味著它不能與水等物質進行靜電相互作用。

硅橡膠均壓罩實際使用效果如圖3所示。在硅膠和環氧樹脂上沒有結露痕跡，硅膠部件或環氧樹脂芯上沒有破損，帶電運行效果良好。

圖3 硅膠均壓罩的應用

2.2 新建開閉所地面抬（墊）高

對新建開閉所應將開閉所地面土建抬（墊）高約40 cm以上（如圖4所示）。這能非常有效地改善地下水形成的潮氣對開閉所地面和電纜溝的影響，是保持開閉所運行環境干燥非常有效的措施之一。由于開閉所地面抬高40 cm，開閉所內地面和電纜溝比較干燥，空氣濕度較低，將減少臭氧的產生。

圖4 開閉所地面墊高

2.3 對電纜溝進行有效封堵

在墻體內外對電纜溝進行有效封堵，杜絕電纜溝內有明顯長期的積水。這能直接減少開關柜內空氣濕度，減少包括臭氧在內的腐蝕性氣體的產生。對于開閉所電纜溝，建議在設計時外部電纜溝應低于開閉所內部電纜溝（如圖5所示），以防止電纜溝長期積水。

圖5 內外電纜溝的高差

2.4 長期運行開關柜內加熱器

開關柜內加熱器的長期運行，能夠對開關柜內氣體進行加熱，通過氣體熱漲作用將開關柜內的水汽、臭氧等向柜外排出，大大降低柜內氣體的密度，并和柜外空氣形成熱平衡，在沒有外力（如強空氣對流）作用下，柜外潮濕氣體和腐蝕性氣體也無法向柜內侵入，使得開關柜內部處在低濕度、低臭氧的良好安全環境中運行，防止開關柜內部凝露、氧化和絕緣破壞情況的產生。

2.5 保持開閉所有效的自然通風

開閉所保持適當的自然通風是為了讓所內渾濁空氣（特別是潮氣、臭氧和因長期氧化、發酵而產生的其他弱酸性腐蝕性氣體）和所外清新空氣有一個自然交換的通道，降低開閉所內渾濁氣體的濃度。如圖6所示在10 kV開閉所上或下部開百葉窗后，開閉所內空氣清新，沒有強烈的潮濕和渾濁性氣味，在加熱器未投運的情況下設備被氧化情況輕微。在保持開閉所有效自然通風時應注意通風口應盡量遠離開關柜；通風應避免強對流（風速過大），并考慮防塵、防水濺。

圖6 開閉所上、下部的百葉窗

鑒于上述考慮，提出開閉所的通風方案：在開閉所開關柜對面的墻體上部開2個通風百葉窗，每個窗面積約1 m2。百葉窗可考慮加裝防護鐵絲網，眼睛平視百葉窗時不可透視，使得百葉窗在既能保持通風又能起到防水濺、防灰塵、減低風速等作用。也可在開閉所鐵門下部開百葉窗（80 cm×30 cm），百葉窗要求同上。百葉窗上部距地約80 cm高度，同時在開閉所門內距鐵門約30 cm處安裝高度為30～40 cm的防鼠隔欄，起到防鼠和擋塵作用。對于新建開閉所，建議統一采用該方案。當開閉所靠近灌木或者樹林等潮濕環境時，則只能在開閉所鐵門上部開百葉窗。

2.6 開閉所內電纜溝蓋板不能密封

由于電纜溝是整個開閉所中最陰潮、臭氧等腐蝕性氣體最易產生和濃度最高的地方，需要在開關柜兩側（或背后通道）留有電纜溝通氣孔，使得溝內過濃的有害氣體能通過通氣孔排放，降低其濃度。散發到開閉所空氣中的有害氣體，通過開閉所和外部的自然通風向開閉所外部進行排放。通過這樣不斷的自然循環，能很好地避免設備受到損害。

2.7 開閉所墻體四周留有1.5 m維護通道

在開閉所內四周沿墻體留出約1.5 m的維護通道（水泥地面），不僅有利于運行維護人員的巡檢，還非常有利于墻體在陽光和風的作用下將墻體外表面的水分向外部自然揮發，并通過墻體的吸附作用不斷將水氣從開閉所內部向外部排放，這能很好地降低開閉所內的空氣濕度（如圖7所示），相反則會使得墻體常年陰潮。

3 結語

給開關設備提供一個干燥、清潔的良好運行環境是設備長期安全運行的基本條件，也是電網長期安全運行的重要環節。為此，10 kV開閉所投運前必須符合各項設計標準，驗收嚴格把關。在實際運行中，加強設備和運行環境的維護，才能確保設備安全運行。

圖7 1.5 m維護通道

[1]王秋梅.10 kV開關站的設計、安裝、運行和檢修[M].北京：中國電力出版社，2005.