變電站開關柜防凝露研究

任 力，季金豹

（國網山東省電力公司日照供電公司，山東 日照 276826）

變電站開關柜防凝露研究

任 力，季金豹

（國網山東省電力公司日照供電公司，山東 日照 276826）

變電站開關柜凝露會導致柜內材料霉變、金屬件銹蝕等問題，加速設備老化并降低其絕緣性，長期運行將出現爬電或閃絡現象，造成設備故障，嚴重影響設備安全運行。經過試驗驗證，采用緊貼活門下側柜壁加裝兩個100 W常熱長壽命板式加熱器的優化方案，可降低開關柜各隔室的濕度，有效避免柜內因絕緣件表面附著凝露引起的爬電或放電隱患，提高開關柜運行可靠性。

開關柜；凝露；加熱器

0 引言

開關柜凝露會導致柜內材料霉變、金屬件銹蝕，同時，開關柜內絕緣件（觸頭盒、電流互感器、支撐絕緣子等）多未充分考慮憎水性，如果凝露長期附著，絕緣件絕緣性能劣化明顯，加之灰塵影響，極易出現導電回路上絕緣件爬電或閃絡現象，如圖1所示，從而引發設備故障，嚴重影響供電可靠性［1］。

日照地區多數變電站離海岸線較近，距離海岸線10km以內的35kV及以上電壓等級變電站24座，占日照市變電站總數的26％。隨著帶電檢測技術的應用，近3年來，日照地區稍坡、石井、虎山等7座變電站先后多次發現因凝露導致的開關柜局部放電超標隱患，現場檢查發現，站用電等運行電流較小間隔、母線充電備用間隔較其他運行間隔放電情況明顯更加嚴重，前期幾次處理均未達到理想效果。

圖1 凝露造成的氧化和放電痕跡

圖2 露點溫度與環境溫度、濕度的關系

1 開關柜凝露現狀

目前正在運行的開關柜，柜內通常在電纜室和開關室側壁上各安裝一個加熱器，加熱器受溫濕度控制，安裝于開關柜底部側壁上，根據溫濕度大小啟動，設定啟動值一般為溫度≤15℃或濕度≥60％。但是從對局放超標的開關柜解體情況看，開關柜觸頭盒、母線套管等位置仍然存在明顯的凝露情況，說明當前配置的加熱器不能完全解決柜內驅潮問題［4］。

當開關柜正常運行且接帶適量負載時，導電回路自然發熱，導電回路上的導體及元器件（觸頭盒、互感器等）溫度將高于柜內非導電回路的元器件，在此情況下，即使柜內濕度較大，凝露點也不會出現在導電回路上。反是處于輕載運行或備用狀態的開關柜，在柜內空氣濕度大時，受加熱器位置設計不當的影響，其柜內導電回路上元器件較柜內其他元器件溫度更低，導電回路上凝露的可能性反倒越大，設備發生爬電或放電的概率也就越大，該結論與實際發現的隱患相符［5］。

為充分論證分析結論，優化加熱器安裝方案，對幾種不同加熱除濕方式在不同結構開關柜上的使用效果進行實際驗證和研究。

2 開關柜加熱驅潮裝置安裝方式驗證

2.1 驗證方案

通過分析不同開關柜廠家不同的結構型式，制定了6種不同的結構型式和除濕方式的驗證方案，利用12臺開關柜開展驗證。

在開關柜不同倉室內安裝多個溫濕度傳感器，用于檢測柜內各點溫濕度差異；存放場地安裝溫濕度計；每臺開關柜兩側套管處封閉，確保每臺開關柜檢測數據不受外界干擾；同時對每臺開關柜進行一次加濕試驗，記錄每臺開關柜加濕后的除濕效果，以期獲得不同條件下的驗證結果；循環記錄當日環境及試驗開關柜每個隔室的溫濕度變化［6］。

從外在表現來說，朗讀是從書面文字符號向聲音符號的轉換，那么這其中經歷了怎樣的一個過程呢？朗讀過程中對于單詞的語音形式的提取是僅僅從文字到聲音的一種直接反應還是有其他可能的通道呢？Coltheart（1993）等提出的雙通路瀑布式模型（A Dual Route Cascaded Model,DRC）試圖回答這一問題。該模型認為從書面文字視覺刺激的輸入到獲得語音形式的輸出有兩種通路：心理詞典通路和非心理詞典通路。心理詞典通路是指對于語音形式的提取要經過學習者的心理詞典（也稱為心理詞庫），非心理詞典通路則不通過心理詞典進行提取。

2.2 現場驗證

2.2.1 常規設計方案（方案1）

常規設計，即2×100W普通加熱器布置在開關柜底部側壁，溫濕度啟動，自動投入（濕度>60％、溫度低于10℃啟動加熱器），濕度變化情況如圖3、圖4所示。

2.2.2 加熱器常投方案（方案2）

加熱器常投方式，即開關柜結構保持不變，加熱器位置及功率不變，投入方式改為常投，觀察加熱器對柜內運行狀況的影響。濕度變化情況如圖5、圖6所示。

圖3 方案1正常環境下濕度變化

圖4 方案1加濕后濕度變化

圖5 方案2正常環境下濕度變化

圖6 方案2加濕后濕度變化

2.2.3 加熱器分散安裝方案（方案3）

開關柜結構保持不變，在原有兩個溫濕度啟動加熱器的基礎上，加裝兩個常投型100 W加熱器，緊貼柜壁安裝，1只安裝于活門下側斷路器室；電纜室左右兩側均安裝加熱器，并緊貼柜壁安裝；母線室安裝1只加熱器，觀察加熱器對柜內運行狀況的影響。濕度變化情況如7、圖8所示。

圖7 方案3正常環境下濕度變化

圖8 方案3加濕后濕度變化

2.2.4 開關柜全封閉方案（方案4）

開關柜柜頂泄壓通道封閉，加熱器投入方式為常投，其他不變，用于和加強通風設計進行對比。濕度變化情況圖9、圖10所示。

圖9 方案4正常環境下濕度變化

圖10 方案4加濕后濕度變化

2.2.5 加強通風方案（方案5）

開關柜前柜門增加通風孔，使之與柜頂泄壓通道形成空氣流通通道，觀察通風對凝露的影響。濕度變化情況如圖11、圖12所示。

圖11 方案5正常環境下濕度變化

圖12 方案5加濕后濕度變化

2.2.6 加裝柜內除濕機方案（方案6）

開關柜柜內斷路器室及電纜室均加裝除濕機，觀察除濕機對開關柜影響狀況的改善效果。濕度變化情況如圖13、圖14所示。

圖13 方案6正常環境下濕度變化

圖14 方案6加濕后濕度變化

2.3 方案對比

6種方案效果如表1所示。

加濕情況下，改善效果明顯，改造成本較其他方案高，且破壞了開關柜的防護等級。

通過能比各隔室的數據，可以得出結論，方案3加裝成本低，除濕效果好，長期運行情況下，柜內微正壓環境使得環境濕度對其影響最小。

2.4 實施效果

開關柜結構保持不變，增裝兩個100 W常熱長壽命板式加熱器，緊貼柜壁安裝于簾門下側。選擇安裝于緊貼壁柜的活門下側，因為柜壁為金屬材料，導熱性能是空氣的數百倍，使加熱器可以有效地作用于觸頭盒等導電部分，有效提高開關柜導電部分溫度，減少凝露對開關柜的影響［7］。

針對220kV稍坡、石井站開關柜凝露問題，經過檢修后，加裝了兩個100 W常熱長壽命板式加熱器，與之前兩個受溫濕度控制加熱配合。針對稍坡、石井站的超聲及特高頻復測中，各項指標均在正常范圍，凝露導致的設備放電隱患得到徹底解決。

3 結語

通過實驗驗證，對比了6種開關柜防凝露方案的效果，得出加熱器分散安裝，構造開關柜內微正壓環境是開關柜防凝露最佳方案［8］，確定了加熱器的安裝數量和位置。

為徹底解決開柜凝露問題，除規范開關柜本身加熱安裝以外，更應徹底改善開關柜的運行環境。一是在前期與發展、設計溝通，抬高變電站基礎，將變電站電纜半層建在海平面以上；二是做好出線電纜溝的內高外低的斜面結構設計及驗收監督［9］；三是把變電站內、外排水系統情況納入全面巡視范疇，尤其要注意因站外道路或溝渠改造造成的排水系統堵塞，有效避免水分侵入電纜半層。

［1］ 耿偉，魯永.一起35kV開關柜內部受潮放電的原因分析及處理［J］.電氣開關，2008，46（4）：65-66.

［2］ 潘長明，劉剛，熊炬，等.高壓開關柜絕緣事故的分析及防范措施［J］.高壓電器，2011，47（7）：90-93.

［3］ 蔣曉平，陶劍峰.成套開關柜凝露成因及防范措施淺析［J］.中國新技術新產品，2016，24（22）：54.

［4］ 黎剛，毛文奇，黎治宇.KYN61-40.5型高壓開關柜存在問題與對策［J］.湖南電力，2012，32（4）：36-39.

［5］ 蘇劍，朱迎陽，趙繼東.KYN-40.5開關柜絕緣結構的改進［J］.電氣開關，2011，49（1）：41-43.

［6］ 羅軍，皮志勇，羅皓文，等.高壓開關柜防凝露系統的組成與實踐［J］.現代工業經濟和信息化，2015，5（21）：20-22.

［7］ 李傳江.高壓開關柜新型防凝露系統的研究與應用［J］.華電技術，2016，38（8）：16-18.

［8］ 岳新峰.12kV中置柜加熱除濕方式探討［J］.高壓電器，2002，38（3）：57-58.

［9］ 應兵榮，余永松，王亮.開關柜凝露、絕緣受潮原因及防范措施探討［J］.機電信息，2015，20（30）：63.

Study on Anti Condensation of Substation Switchgear

REN Li，JI Jinbao
（State Grid Rizhao Power Supply Company，Rizhao 276826，China）

The condensation in the substation switch cabinet will lead to mildew，metal corrosion and other problems such as accelerating the aging process of the equipment and reducing the insulation performance.In the long term operation，creepage and flashover phenomenon will occur and cause equipment failure which seriously affects the safe of the system.The solution proposed in this paper is to mount two long-life，100 W plate heater on the wall below the flap inside the cabinet.This would effectively reduce the humidity in each switch compartment，reducing the risk of the cabinet internal insulation creepage and discharge caused by condensation attached to the inner surface of the cabinet.Thus the reliability of switch cabinet is improved.This method has been verified via experimental test.

switch cabinet；condensation；heater

TM591

：A

：1007－9904（2017）07－0017－04

2017-03-24

任 力（1965），男，高級工程師，從事電氣設備管理工作；

季金豹（1982），男，高級工程師，從事變電設備管理工作。