淺談在高濕度重污染環境中運行的中壓電力設備如何避免受損老化

劉朝根

摘 要：中壓電力設備在高濕度重污染環境中使用時，金屬部件容易受到腐蝕受損，絕緣件容易老化放電。文章探討電力設備在這些惡劣環境中使用時容易導致老化的根源，如何檢測設備是否老化，總結對設備在這些環境中安裝和使用提出建議，并提出設備已出現老化后的補救措施。

關鍵詞：中壓電力設備；高濕度；重污染；凝露；老化

引言

國際IEC標準、國家GB標準和電力行業DL標準對3kV到35kV中壓電力設備的常規使用環境都有詳細的要求說明。比如在濕度方面，IEC60694就規定：24小時內測得的相對濕度平均值不超過90%；24小時內測得的水蒸汽壓力平均值不超過2.2kPa；一個月內測得的相對濕度平均值不超過90%；一個月內測得的水蒸汽壓力平均值不超過1.8kPa。即便是在樣常規的環境中使用，電力設備也有可能由于溫度變化激烈而產生凝露現象。在濕度和污染方面遠遠超出上述使用的常規條件的某些惡劣環境中，即使經過精心設計的電氣設備也可能因為金屬部件的快速腐蝕以及絕緣部件表面的老化受損。

1 中壓電力設備老化的根源

1.1 凝露

凝露是將氣體中的水蒸汽轉凝結為液體水而附著于導體和絕緣體表面的過程。如果空氣環境溫度恒定不變，而空氣濕度不斷增加，達到水蒸汽飽和，則會發生凝露現象，并生成液態水。或者空氣中濕度恒定，但溫度驟然下降，也會產生凝露。凝露的水珠長時間附著在導電體和絕緣體上面，會腐蝕金屬導電體，降低絕緣體的絕緣性能，造成爬電、閃絡甚至短路，加速用電設備的老化。在介質表面未發生凝露的條件下，空氣中絕對濕度增大時，絕緣件沿面閃絡電壓會略有提高。但介質表面一旦發生凝露時，沿面閃絡電壓降明顯下降。一般對于電力設備而言，保持30%到60%的相對濕度最為適宜，一旦濕度超過60%，就容易對電力設備造成不利影響。

介質是否發生凝露，不僅取決于絕對濕度的大小，還與大氣的相對濕度以及介質表面的溫度有很大的關系。

1.2 空氣污染

空氣污染主要有工業污染和大自然空氣污染。工業型污染包括化工廠、冶煉廠及火電廠的排煙，水泥廠、煤礦及礦場的粉塵，循環水冷卻塔或噴水池的酸化水霧等。來自大自然的空氣污染包括自然條件下產生的霧氣、鹽堿地區的水汽蒸發、海邊地區的海霧或鹽霧、大風吹起的塵土污穢。這些彌漫在空氣中的污染物日積月累的沉積在電力設備外絕緣表面上，形成污穢層，嚴重腐蝕金屬件及破壞絕緣件，導致設備的爬電、放電、絕緣擊穿等故障。

2 電力設備老化的現場檢測

通過現場的眼望、耳聽、鼻聞，可以非常容易地檢測到中壓電力設備由于凝露和污染造成的設備老化問題。

眼望，主要是觀察建筑物和電力設備是否有凝露，表面是否有污染造成的灰塵和污染物聚集，電力設備金屬部件比如分壓器、電纜接頭、接線端子是否腐蝕，絕緣部件比如絕緣子、電纜終端、電容分壓器是否出現白色痕跡的粉化現象或者海綿狀金屬淀積的黑色痕跡，光線暗淡的環境下觀察開關柜內部是否有出現藍色熒光的放電現象。

耳聽，就是現場仔細聽聽是否有“嘶嘶”或“噼噼啪啪”的電暈放電聲。由于凝露或污染導致絕緣件老化后，絕緣件表面電場分布很不均勻，引起尖端電暈放電。當局部電場達到臨界場強時，氣體發生局部電離，出現藍色熒光并發出放電聲音。

鼻聞，現場是否聞到臭氧的氣味。這是由于電暈放電時，在高壓電場的強電離作用下，具有足夠的動能電力撞擊氧氣分子，使之分解成氧原子。在高溫和強場條件下，離解的氧原子和氧分子反應合成臭氧。臭氧是具有很強的氧化腐蝕性氣體，會進一步破壞絕緣體的絕緣性能。

3 電力設備老化的補救或預防措施

3.1 在中壓開關柜中安裝使用防凝露的加熱裝置

在中壓開關柜中安裝防凝露的加熱裝置，并使其連續運轉，即加熱裝置必須全年每天24小時連續運轉，不設自動或手動控制，使開關柜內部的溫度始終高于開關柜外部的環境溫度2～3度。切勿將加熱器連接到溫度控制或調節系統上，否則可能會造成溫度變化，發生凝露并縮短加熱元件的使用壽命。

3.2 使用足夠高IP防護等級的中壓開關柜

使用IP4X甚至更好防護等級的中壓開關柜，以有效防止污染物進入開關柜內部。開關柜的底板不要留有縫隙，電纜孔及其它縫隙用絕緣膠泥密封好，以防止潮氣從電纜溝涌上來。使用GIS氣體全絕緣柜可以非常有效地杜絕中壓開關柜內部凝露及受污染氣體的影響。

3.3 改善變電站的通風條件

變電站一般需要有足夠的通風，以便驅散變壓器所產生的熱量，并在天氣特別濕潤或濕度大的情況下起到干燥的作用。但是過度的通風會急劇增加凝露的機會，同時還會增加污染和灰塵的進入量。因此，通常只保持變電站變壓器散熱所需的最低通風要求，避免過度通風。盡量使用自然通風而不是強制通風，以便溫度不會突然發生變化，從而避免達到露點。如果一定要強制通風，則應確保使風扇連續運轉。在變電站的通風口安裝人字形擋板也可以減低灰塵進入量以及污染。

3.4 在變電站里加裝空調系統或工業除濕機

如果有條件的話，在變電站安裝空調系統或工業除濕機，可以非常有效地調節變電站室內的溫度和濕度。變電站中常用的防潮除濕設備一般有空調和工業除濕機兩種。其中空調既能制冷又能制熱，還可以進行除濕。其除濕工作原理是當室內空氣流過室內蒸發器時，在蒸發器的冷卻降溫作用下，空氣溫度會降至露點溫度以下，使得空氣中的水汽凝結成結晶水析出，從而達到了除濕的目的；工業除濕機則由壓縮機、熱交換器、風扇、盛水器以及控制器構成，其工作原理是室內空氣由風扇吸入并經空氣過濾網過濾后，在冷卻的蒸發器上進行降溫除濕，將空氣中的水汽凝結為結晶水析出，從而降低空氣的相對濕度。

3.5 新建變電站抬高整體的地基

對于新建變電站，要將其地面基礎抬（墊）高約0.4m以上，這將有效改善地下水及周邊環境所形成的潮氣對變電站的地面以及電纜溝造成的影響，對于保證變電室內中壓開關柜處于干燥的運行環境極為有利。此外，將配電房基礎抬高0.4m后，變電站的地面和電纜溝將比較干燥，空氣濕度的降低也會減少臭氧的產生。

3.6 保持電纜溝干燥

對變電站墻體內外對電纜溝進行有效封堵，杜絕電纜溝由于封閉不嚴出現嚴重的長期積水情況，以確保室內電纜溝在各種條件下都是干燥的。如果在電纜溝的底部放些沙粒，干燥的效果會更好。如果是新建的變電站，要將變電站里電纜溝的設計高度適當高于外部電纜溝，嚴格按照標準要求鋪設電纜。

4 結束語

針對造成電力設備老化的兩大根源，凝露和空氣污染，在安裝和使用中，只要預防措施做到位，就可以為電力設備提供一個清潔而干燥的良好運行環境，確保電力設備在高濕度重污染環境中長期安全、穩定、可靠地運行。

參考文獻

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