一起設備凝露事故的分析及預防

袁偉++王獻禮++張莉麗

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.22.038

摘 要：該文主要介紹一起由凝露引起的35 kV母線差動保護動作跳閘事故，根據現場狀況和事故報告，對事故原因進行了分析，并對如何防止設備凝露提出建議，為現場人員排查隱患時提供一種參考。

關鍵詞：凝露 開關柜 銅綠

中圖分類號：TH17 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）08（a）-0038-02

凝露即凝結的露珠，是空氣中濕度較大時發生的一種特有現象，當空氣中的水蒸氣達到飽和程度時，在溫度相對較低的物體上凝結成小水珠。在我國南方地區雨水充足，所以，在秋、冬兩季陰雨天氣時易發生凝露現象。凝露對變電站設備的危害主要是使設備表面潮濕造成腐蝕或降低絕緣性能，其造成的危害具體表現在以下幾個方面。

（1）在端子箱或機構箱內凝露會對端子排上的金屬導電部位造成腐蝕，腐蝕較重或混入灰塵等其他雜質后易造成交直流短路接地。

（2）室外開關或刀閘操作、傳動機構上凝露會腐蝕機構內的金屬部件，尤其是軸動部分，影響機構的使用壽命，甚至造成機構卡澀，導致開關或刀閘在分合時機構不能操作到位[1]。

（3）室內高壓開關柜內關鍵絕緣部位凝露會降低其絕緣性能，甚至可能導致爬電或閃絡現象，導電部位凝露會造成金屬腐蝕，嚴重影響設備正常運行。

1 凝露事故的實例

1.1 事故前運行方式

110 kV某變電站35 kVI段母線上設備運行方式：#1主變經301開關送電至35 kVI段母線，I段母線4條出線分別為FD373線、LD375線、WZ377線、FDII379線，其中LD375線及FDII379線路運行，FD373開關及線路冷備用，WZ377開關冷備用線路檢修，分段300開關間隔熱備用。LD375線有功負荷3.72 MW，FDII379線有功負荷1.42 MW，以上間隔均為室內開關柜設備，類型為中置式手車。

1.2 事故經過

2016-09-30T00：14， 35 kVI段母線差動保護動作， 現場檢查35 kVI段母線LD375及FDII379開關跳開，35 kV母差保護屏上顯示B相接地，檢查I段母線上設備外觀無異常，無特殊氣味，也無放電聲響。調整負荷后，將#1主變及301開關，35 kVI段母線由運行轉檢修，LD375、FDII379、FD373、WZ377開關及線路由運行轉檢修，繼續檢查母線倉室及開關手車，并對手車進行絕緣耐壓試驗均無異常，最后檢查開關柜內觸頭盒發現WZ377開關柜內母線側B相靜觸頭燒毀，觸頭整體被銅綠嚴重覆蓋，隔離WZ377開關間隔后，恢復送電。

1.3 事故原因分析

35 kV側為中性點不接地系統且未接消弧裝置，母線上單點接地不會造成母差動作。從35 kV母線差動保護裝置上看，保護啟動到I母差動出口時間為28 ms，其中負序電壓二次值11.937 V，達到差動負序電壓定值（6 V），啟動開放電壓；B相故障電流22.965 A超過整定電流（7.5 A）使保護動作。說明在母差動作前，存在另外一點或多點接地，從#1主變中壓側報告上看，故障前A、B、C三相相電壓均正常，排除了不接地系統因線路單相長時間接地導致相電壓上升而使絕緣擊穿的可能。推斷在母差動作前，某相發生了瞬時性接地，使該相電壓瞬時升高，由于線路的絕緣等級高于該變電站開關柜內設備絕緣等級，使柜內已腐蝕的B相絕緣擊穿。報告上AB相幾乎同時出現事故電流且相位相反，B相接地后C相電壓向線電壓方向發展而A相電壓呈現下降趨勢，仔細觀察發現B相電流波形峰值要提前A相幾毫秒，判斷B相除了擊穿還迅速發展并對A相非金屬性放電，使A相產生電流并且相電壓降低。

發生事故的WZ377開關間隔長期處于開關冷備用線路檢修狀態，動、靜觸頭長期不接觸，能夠產生嚴重的銅綠應是某段時間集中在觸頭盒的凝露所致：銅觸頭先在部分表面生成堿式碳酸銅，使得光滑的觸頭變得粗糙，有利于水分的黏著，又加速了銅生成堿式碳酸銅的過程。今年7月份持續半月的暴雨，加上最近連續臺風下雨，應是導致觸頭環境潮濕的原因，且時間越長觸頭積累的水分越大。

2 預防凝露事故的建議

開關室一般注重通風，所以，室內溫濕度受室外環境影響較大，高壓開關柜內易產生凝露。除此之外，地下電纜溝內的潮氣和電纜內部積累的水分也會通過開關柜底部進入柜內。開關柜為封閉式系統，空氣流動性差，濕氣易凝結，而且柜內絕緣瓷瓶多沒考慮防水性，在瓷瓶上凝露會降低其絕緣性，甚至可能導致爬電或閃絡現象，嚴重影響設備正常運行。采取的措施有以下幾種。

（1）建址時避開山區、湖泊、低洼地帶[2]。

（2）對設備進行改造，加強設備內空氣流通，讓空氣帶走設備內的水分。可以將以前單層的隔離擋板增加為雙層，兩層擋板之間留有1 cm左右的縫隙，再在開關柜的側壁上安裝小風扇，然后在靠近靜觸頭的擋板，也就是內側隔離擋板開個方槽，裝上金屬鐵絲網。這樣，當手車開關拉出后，隔離帶電部位的上下擋板封閉，風扇啟動往縫隙中吹，觸頭盒內的空氣通過鐵絲網與外界交換；當手車搖至工作位置，上下隔離擋板分離，風扇停止轉動。風扇裝在側面而不正對觸頭盒是為了防止直接吹風使觸頭盒積灰，并且正面裝風扇接線十分復雜。通過對設備進行改造可以使設備處于冷備用時不再因為難以發現的凝露腐蝕而造成事故。

（3）提高設備本身的抗凝露能力。室內高壓開關柜內應考慮絕緣瓷瓶的防水性，提高絕緣性能。

（4）降低柜體內的濕度。銅在常溫下成堿式碳酸銅的化學式為2Cu+H2O+CO2+O2=Cu2（OH）2CO3，由產生堿式碳酸銅的條件上看，對水分子控制的可行性要優于氧氣和二氧化碳的控制，對此有兩種方法：一是加裝除濕劑吸水；二是加強開關柜前后柜門的密封性防水。由于除濕劑效果有限，增強柜門的密封性防水也阻止了柜內水分蒸發出來，可以結合兩種方法，加裝除濕劑的同時在柜門加裝橡膠墊防水，并且在柜體上方屋頂采取措施防止水滴滴入設備。

（5）提高柜體內部溫度。隨著溫度的提升空氣中水蒸氣露點也會隨之提高，阻止凝露的產生。加熱器的安裝很重要，不能讓熱的水蒸氣還沒從柜內出來就又凝結在其他的地方，一般加熱器安裝在開關柜的出線倉內。可以在柜內將小風扇和加熱器組合起來提高除濕效果，例如：先在開關柜母線室后柜門、母線室與電纜室各開一方槽，布上鐵絲網（或者焊接一塊帶小孔的鐵板），使開關柜內外有明顯的空氣流通路徑，然后在電纜室布置一加熱器及風扇組合元件，使空氣向母線室流動，再在母線室布置一個組合元件，使空氣向母線室后柜門流動。這樣，箱體內的水蒸氣更容易隨空氣流動到柜外，從而被開關室的除濕機吸收。

（6）減少長期冷備用狀態和檢修狀態的開關柜。停運的開關柜其內部溫度更低，更易在其表面形成凝露，并且很難發現，一旦送電則極易發生事故。

（7）運維人員應積極巡視，做好開關室內溫濕度控制，并保存好設備線路保護資料，完善現場保護定值單，以備故障時能夠及時查找資料。

3 結語

從這起事故可以看出，由于開關柜內設備長期處于冷備用狀態，加之最近下雨頻繁，開關柜母線側靜觸頭凝露導致觸頭表面嚴重腐蝕，造成母線差動保護動作跳閘。因此，應主動加強開關室、開關柜內濕度控制。運維人員巡視應認真檢查開關室內溫度濕度，提高安全意識，并有針對性地對不同環境的變電站加裝凝露控制裝置和除濕裝置，保證站內設備安全運行。

參考文獻

[1] 張全元.變電運行現場技術問答[M].2版.北京：中國電力出版社，2009：745-750.

[2] 李治祥.工業與民用配電設計手冊[M].3版.北京：中國電力出版社，2005：203-206.endprint