變電站35kV封閉母線橋絕緣與除濕分析及預(yù)防

高建偉 楊曉彤 陳曉旭 杜志敏（國網(wǎng)天津市電力公司濱海供電分公司，天津 300450）

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變電站35kV封閉母線橋絕緣與除濕分析及預(yù)防

高建偉 楊曉彤 陳曉旭 杜志敏
（國網(wǎng)天津市電力公司濱海供電分公司，天津 300450）

摘 要：變電站的電源進(jìn)出線間隔及主變間隔引線均采用母線橋架連接，由于結(jié)構(gòu)緊湊，對運(yùn)行環(huán)境提出更高的要求，當(dāng)運(yùn)行環(huán)境濕度更大時(shí)，將會(huì)引起電氣絕緣強(qiáng)度降低，局部放電現(xiàn)象更加明顯。從多種方面對造成母線橋架的絕緣故障的原因進(jìn)行分析，以便采取相應(yīng)措施，消除因?qū)w的濕度升高的故障隱患，保證母線橋架安全可靠運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：變電站；母線橋架；絕緣；凝露；熱電冷凝除濕

全封閉金屬母線橋架由于其結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在電網(wǎng)變電站的35kV、10kV電壓等級(jí)中廣泛應(yīng)用。但是生產(chǎn)廠家較多、結(jié)構(gòu)類型較多、地域環(huán)境差異、施工工藝不滿足技術(shù)要求、現(xiàn)場維護(hù)不到位等因素，現(xiàn)役母線橋架在實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)局部閃絡(luò)、絕緣件受潮、絕緣件積灰、空氣絕緣距離減小等缺陷，嚴(yán)重時(shí)甚至造成母線橋架燒損事故，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，影響對用戶的正常供電。

1　母線橋架絕緣性能下降的原因分析

（1）通過對母線橋架實(shí)際運(yùn)行情況和事故案例的分析，影響母線橋架安全運(yùn)行的主要因素之一就是母線橋架內(nèi)部設(shè)備的空氣凈距離不夠造成導(dǎo)體絕緣性能的降低。廠家為縮短柜體尺寸，減少了相間、對地距離，采用在母線橋架內(nèi)加裝絕緣隔板來加強(qiáng)絕緣。母線橋架增加絕緣隔板能夠起到增加絕緣強(qiáng)度的作用，但是并沒有從本質(zhì)上改善母線橋架的絕緣結(jié)構(gòu)。在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，在每年的梅雨季節(jié)，開關(guān)室內(nèi)潮氣較重，導(dǎo)致母線橋架內(nèi)很容易積灰受潮，水氣附著在絕緣隔板上，在高電壓長時(shí)間作用下，反而容易引發(fā)放電，導(dǎo)致事故的發(fā)生。

（2）現(xiàn)役母線橋架，因外部環(huán)境惡劣，絕緣件積污嚴(yán)重，如果空氣濕度突然變大且持續(xù)的較長時(shí)間（一般2～3小時(shí)），污穢吸收水份，易引發(fā)霧閃、絕緣擊穿的安全事故。對于空氣絕緣，絕緣強(qiáng)度降低的主要原因是濕度導(dǎo)致固體絕緣本身及表面放電電壓下降，空氣濕度對表面絕緣的放電電壓影響很大，當(dāng)濕度超過90%時(shí)，放電電壓迅速下降；當(dāng)濕度接近100%時(shí)，放電電壓僅為濕度較小時(shí)的20%。帶電部分間固體絕緣材料表面的凝露對絕緣表面放電電壓有重要影響。當(dāng)屏障表面凝露時(shí)，間隙的絕緣強(qiáng)度明顯下降。對35kV有絕緣隔板的母線橋架導(dǎo)體在空氣濕度為60%時(shí)，可用濕布擦拭法模擬凝露，此時(shí)的試驗(yàn)表明正極性雷電沖擊耐壓下降約25kV （12%～14%）。當(dāng)空氣中有水氣存在且固體絕緣表面附著污穢時(shí)，放電電壓下降更為明顯。

（3）母線橋架內(nèi)無任何加熱或驅(qū)潮裝置，雖然母線橋架開設(shè)有不同形式的通風(fēng)孔，但由于其大多設(shè)在母線橋架兩側(cè)，而且相對較小，母線橋架內(nèi)外氣壓相同，加之室內(nèi)空氣不流通，利用自然通風(fēng)的原理實(shí)現(xiàn)通風(fēng)驅(qū)潮的用意基本達(dá)不到，所以通風(fēng)孔的設(shè)置作用不大，無法實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)及降低空氣濕度的作用。致使母線橋架內(nèi)的潮氣越積越多，嚴(yán)重的母線橋架內(nèi)各處均出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，是帶電設(shè)備運(yùn)行的一大隱患。

長期對母線橋架運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測，并對濕度環(huán)境較大或雨季時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集記錄。見以下溫濕度變化曲線圖，可見母線橋架內(nèi)相對濕度居高不下，且在此期間內(nèi)部絕緣性能降低，放電現(xiàn)象非常嚴(yán)重。

對于電氣設(shè)備的絕緣性，最大的影響因素溫度和濕度。試驗(yàn)證明，電氣設(shè)備長時(shí)間暴露在大氣中，最容易造成設(shè)備絕緣劣化的就是濕、熱環(huán)境。一般對于電氣設(shè)備而言，保持30%～60%的相對濕度最為適宜，一旦超過了60%，將會(huì)對電氣設(shè)備運(yùn)行造成不利影響，并造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，影響對用戶的正常供電。

2　母線橋架防潮除濕及預(yù)防

根據(jù)母線橋架運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)及分析，改善母線橋架的絕緣性能需從多角度考慮：①環(huán)保絕緣材料；②內(nèi)部結(jié)構(gòu)；③防潮除濕。現(xiàn)役運(yùn)行母線橋架的運(yùn)行環(huán)境改善方案如下：

（1）新材料及新工藝

對現(xiàn)役母線橋架，要將其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及包裹絕緣材料重新調(diào)整，釋放有效空氣絕緣距離和母線固體絕緣材料表面的防凝露性，以避免灰塵的積落，改善橋架內(nèi)部空氣的流通性，進(jìn)一步緩解橋架運(yùn)行環(huán)境，提升了母線的絕緣性能。本次我局嘗試了拆除橋架內(nèi)部絕緣隔板，去除現(xiàn)役母線包裹絕緣材料，采用新工藝、新無溶劑環(huán)保絕緣材料對母線進(jìn)行360°全絕緣無縫包裹處理，同時(shí)將導(dǎo)體搭接部位和固定螺栓，采用專用隔離劑和專門設(shè)計(jì)的絕緣封帽進(jìn)行隔離，同時(shí)導(dǎo)體尖端、固定金具等部位進(jìn)行倒角、圓滑處理，并打磨光滑，消除導(dǎo)體尖端，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體全密閉絕緣，完全隔絕空氣與母線之間的接觸。在保證導(dǎo)體無縫絕緣的同時(shí)，不影響后期設(shè)備的檢修和試驗(yàn)，為后期運(yùn)行創(chuàng)造便利條件。即使在惡劣的環(huán)境條件下（鹽霧、污穢、高濕），依然可以保證帶電設(shè)備的絕緣水平，避免帶電設(shè)備運(yùn)行環(huán)境惡化造成放電、閃絡(luò)等事故。通過新材料、新工藝的嘗試及使用，可進(jìn)一步更大導(dǎo)體三相間的相間距離及邊相對柜壁距離，也改善了內(nèi)部空氣的流通性，進(jìn)一步緩解橋架運(yùn)行環(huán)境，提升了母線的絕緣性能。

（2）加裝外置式排水型除濕裝置

母線橋架內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常緊湊，且使用環(huán)境的特殊性，加熱除濕器是無法安裝到柜體內(nèi)部。而現(xiàn)役母線橋架是通過兩側(cè)不同形式的通風(fēng)孔，利用自然通風(fēng)的原理實(shí)現(xiàn)通風(fēng)驅(qū)潮效果不明顯。要想防止母線橋架中產(chǎn)生凝露，就要使橋架內(nèi)空氣流通，在利用熱電制冷防凝露除濕裝置，通過局部制造凝露條件使柜體內(nèi)潮濕空氣凝結(jié)成水排出，干燥空氣回注，依次循環(huán)，降低空氣相對濕度。可在兩小時(shí)被監(jiān)控的環(huán)境濕度降至50%，重要的是除濕過程不回潮，即使斷電后濕度也是緩慢回升，而且不會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)。該外置式除濕裝置的創(chuàng)新在于將傳統(tǒng)被動(dòng)式的除濕方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)式除濕方式，空氣中的水份含量是逐漸凝結(jié)成水珠排出，相比加熱除濕器效果更加明顯，不僅有效增加了防潮除濕的可靠性，還大大節(jié)約了電能，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目的。此外，裝置可以根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制，不需要認(rèn)為調(diào)整，能夠保證母線橋架在無人值守的情況下安全可靠的運(yùn)行。

3　現(xiàn)場實(shí)施

在天津?yàn)I海地區(qū)變電站35kV母線橋架進(jìn)行導(dǎo)體絕緣與防潮除濕技改，為驗(yàn)證技改效果，對被技改的母線橋架，進(jìn)行以下工作：拆除內(nèi)部隔板、去除導(dǎo)體原包裹絕緣材料、清潔內(nèi)部灰塵，并在頂部加裝外置除濕裝置，及對導(dǎo)體進(jìn)行360°全絕緣無縫無溶劑環(huán)保絕緣材料包裹。經(jīng)過此次的技改，可更好地提升母線橋架的運(yùn)行質(zhì)量：

（1）提高母線橋架運(yùn)行可靠性

在役母線橋架內(nèi)運(yùn)行環(huán)境潮濕，導(dǎo)體相間距離近，加之熱縮絕緣材料工藝粗糙，包裹不嚴(yán)密，已發(fā)生多次上述原因造成的放電、閃絡(luò)等異常情況，經(jīng)過此次技改可基本杜絕異常情況的發(fā)生，大幅度提高運(yùn)行可靠性。

（2）降低母線橋架故障率和缺陷發(fā)生率

母線橋架故障率預(yù)計(jì)降低52%，在役濱海地區(qū)有55座變電站設(shè)置母線橋架，共有126段母線橋架，其中66段母線橋架存在不同程度的異常現(xiàn)象，占52.4%，項(xiàng)目實(shí)施后預(yù)計(jì)可基本杜絕此類現(xiàn)象，降低為0.02%。

（3）減少檢修次數(shù)、縮短檢修時(shí)間

節(jié)省檢修時(shí)間和檢修次數(shù)，由于實(shí)施了導(dǎo)體全密封絕緣和加裝智能除濕裝置，提高了導(dǎo)體絕緣強(qiáng)度和運(yùn)行環(huán)境濕度，按照檢修周期只進(jìn)行簡單的檢查即可，運(yùn)行良好的情況下可不進(jìn)行檢修和維護(hù)，使得檢修時(shí)間和檢修次數(shù)大大降低。

結(jié)論

封閉母線橋架由于其緊湊的結(jié)構(gòu)，在變電站的高壓室得到了廣泛應(yīng)用；但是也是由于其高度的密閉性，使得母線橋架導(dǎo)體絕緣強(qiáng)度與防潮除濕尤為重要。尤其是在每年6月下旬～8月進(jìn)入“梅雨季節(jié)”，母線橋架絕緣放電、擊穿甚至爆炸事故屢有發(fā)生。此外，電氣設(shè)備如果時(shí)間運(yùn)行在高濕度環(huán)境，會(huì)造成各種金屬材料銹蝕，導(dǎo)體放電。因此，要采取多種手段來做好母線橋架導(dǎo)體絕緣與防潮除濕工作，如加裝外置式除濕裝置、新型無溶劑環(huán)保絕緣材料360°無縫包裹等。可以有力地減少母線橋架內(nèi)由于潮濕引發(fā)的事故。此外，還要嚴(yán)把母線橋架的驗(yàn)收關(guān)，保證母線橋架在投運(yùn)前必須符合各項(xiàng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足高壓母線橋架各項(xiàng)運(yùn)行要求的需要。同時(shí)在實(shí)際運(yùn)行過程中還要加強(qiáng)對高壓母線橋架運(yùn)行環(huán)境的維護(hù)，以保證高壓母線橋架的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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