變電站35kV封閉母線(xiàn)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(guó)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(xiàn)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(guó)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(xiàn)間隔及主變間隔引線(xiàn)均采用母線(xiàn)橋架連接，由于結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)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(duì)造成母線(xiàn)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(xiàn)橋架安全可靠運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：變電站；母線(xiàn)橋架；絕緣；凝露；熱電冷凝除濕

全封閉金屬母線(xiàn)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(chǎng)家較多、結(jié)構(gòu)類(lèi)型較多、地域環(huán)境差異、施工工藝不滿(mǎn)足技術(shù)要求、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)不到位等因素，現(xiàn)役母線(xiàn)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(xiàn)橋架燒損事故，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，影響對(duì)用戶(hù)的正常供電。

1　母線(xiàn)橋架絕緣性能下降的原因分析

（1）通過(guò)對(duì)母線(xiàn)橋架實(shí)際運(yùn)行情況和事故案例的分析，影響母線(xiàn)橋架安全運(yùn)行的主要因素之一就是母線(xiàn)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(chǎng)家為縮短柜體尺寸，減少了相間、對(duì)地距離，采用在母線(xiàn)橋架內(nèi)加裝絕緣隔板來(lái)加強(qiáng)絕緣。母線(xiàn)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(méi)有從本質(zhì)上改善母線(xiàn)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(kāi)關(guān)室內(nèi)潮氣較重，導(dǎo)致母線(xiàn)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(zhǎng)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(xiàn)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(zhǎng)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(duì)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(duì)表面絕緣的放電電壓影響很大，當(dāng)濕度超過(guò)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(duì)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(duì)35kV有絕緣隔板的母線(xiàn)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(xiàn)橋架內(nèi)無(wú)任何加熱或驅(qū)潮裝置，雖然母線(xiàn)橋架開(kāi)設(shè)有不同形式的通風(fēng)孔，但由于其大多設(shè)在母線(xiàn)橋架兩側(cè)，而且相對(duì)較小，母線(xiàn)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(wú)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(xiàn)橋架內(nèi)的潮氣越積越多，嚴(yán)重的母線(xiàn)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(zhǎng)期對(duì)母線(xiàn)橋架運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)，并對(duì)濕度環(huán)境較大或雨季時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集記錄。見(jiàn)以下溫濕度變化曲線(xiàn)圖，可見(jiàn)母線(xiàn)橋架內(nèi)相對(duì)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(duì)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(zhǎng)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(duì)于電氣設(shè)備而言，保持30%～60%的相對(duì)濕度最為適宜，一旦超過(guò)了60%，將會(huì)對(duì)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(duì)用戶(hù)的正常供電。

2　母線(xiàn)橋架防潮除濕及預(yù)防

根據(jù)母線(xiàn)橋架運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)及分析，改善母線(xiàn)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(xiàn)橋架的運(yùn)行環(huán)境改善方案如下：

（1）新材料及新工藝

對(duì)現(xiàn)役母線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)包裹絕緣材料，采用新工藝、新無(wú)溶劑環(huán)保絕緣材料對(duì)母線(xiàn)進(jìn)行360°全絕緣無(wú)縫包裹處理，同時(shí)將導(dǎo)體搭接部位和固定螺栓，采用專(zhuān)用隔離劑和專(zhuān)門(mén)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(xiàn)之間的接觸。在保證導(dǎo)體無(wú)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(guò)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(duì)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(xiàn)的絕緣性能。

（2）加裝外置式排水型除濕裝置

母線(xiàn)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(wú)法安裝到柜體內(nèi)部。而現(xiàn)役母線(xiàn)橋架是通過(guò)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(xiàn)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(guò)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(duì)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(guò)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(chǎng)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(xiàn)橋架在無(wú)人值守的情況下安全可靠的運(yùn)行。

3　現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

在天津?yàn)I海地區(qū)變電站35kV母線(xiàn)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(duì)被技改的母線(xiàn)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(duì)導(dǎo)體進(jìn)行360°全絕緣無(wú)縫無(wú)溶劑環(huán)保絕緣材料包裹。經(jīng)過(guò)此次的技改，可更好地提升母線(xiàn)橋架的運(yùn)行質(zhì)量：

（1）提高母線(xiàn)橋架運(yùn)行可靠性

在役母線(xiàn)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(guò)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(xiàn)橋架故障率和缺陷發(fā)生率

母線(xiàn)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(xiàn)橋架，共有126段母線(xiàn)橋架，其中66段母線(xiàn)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(lèi)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(jiǎn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(lái)做好母線(xiàn)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(wú)溶劑環(huán)保絕緣材料360°無(wú)縫包裹等。可以有力地減少母線(xiàn)橋架內(nèi)由于潮濕引發(fā)的事故。此外，還要嚴(yán)把母線(xiàn)橋架的驗(yàn)收關(guān)，保證母線(xiàn)橋架在投運(yùn)前必須符合各項(xiàng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足高壓母線(xiàn)橋架各項(xiàng)運(yùn)行要求的需要。同時(shí)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中還要加強(qiáng)對(duì)高壓母線(xiàn)橋架運(yùn)行環(huán)境的維護(hù)，以保證高壓母線(xiàn)橋架的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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