變電站開關柜防潮除濕策略分析

文/馬益平 金權 任建煒 周東杰 王樸炎

變電站內開關柜內含斷路器、隔離開關、互感器等諸多部件，且尺寸趨向緊湊化，因此在設計上首重絕緣性能的保證。我國多地空氣濕度大(尤其梅雨季節)，開關柜多布置于一樓。基于以上兩點，開關柜在運行中將面臨：柜體自身的防潮除濕處置不足以對抗外界濕氣進入并積累，長時間運行后可能出現柜內嚴重凝露，進而致使開關柜發生故障。探討開關柜防潮除濕策略刻不容緩。

1 當前主要防潮措施

當下模式：

（1）在開關室安裝排風扇以祛除整個環境的潮濕空氣；

（2）在柜內端子箱布置加熱器以改善弱電回路干燥性；

（3）以上兩者兼用。

此外，還有基于傳感器感應的加熱器自動控制，即：傳感器采集參數→中控判斷→若達凝露條件啟動加熱器和排風扇→狀況改善后斷開除濕設備。這種方式帶一定智能化，缺點是滯后效應明顯，且遇梅雨季不靈。

2017年7月份，某多雨地帶的一座35kV變電站在經歷近半個月的梅雨季后，一面10kV 開關柜發生事故。事后對其檢查：

（1）母線間絕緣層有老化現象；

（2）多個部位有凝露、腐蝕痕跡，見圖1所示；

（3）柜內加熱器可正常工作。事故原因分析：開關柜防潮除濕措施不完善致使其長期運行于高濕環境，加劇了絕緣部件老化速度，最終引發局部放電。

2 開關柜防潮除濕策略的全面分析

開關柜防潮除濕是一個系統工程，應該從設計、運行、施工等層面作統籌考量。

2.1 優化防潮除濕設備

即選擇小型化、低功耗的新型設備安裝于柜內。

（1）工業除濕機。由控制器、蒸發器、冷凝器、風扇等部分組成。工作機制：風扇吸入空氣并過濾→蒸發器將水汽結晶析出→冷凝器加熱維持柜內溫度于正常區間。安裝示意見圖2。

（2）配電柜空調。與工業除濕機相近，該類空調內部的蒸發器可冷卻柜內空氣并以結晶方式析出水汽，從而達成除濕目標。

2.2 做好電纜溝的封堵

城市排水不暢極易引發積水倒灌進電纜溝道。當電纜溝封堵材料出現老化，就會喪失封堵功效，從而導致溝中水汽進入開關柜內部。為規避以上風險，應同時做好“放水”和“封堵”，即一方面安排專員適時檢查電纜溝積水狀況(尤其雨季)，在確保電纜溝與外部真正隔絕前提下清空溝內積水；另一方面要查驗開關柜電纜穿孔的防堵泥是否有松動，以防潮氣直接滲入。

2.3 設計時墊高開關室地面基礎

水汽上行有一定高度制約(即不會無限上升)，為提升開關柜防潮能力，可在設計時考慮將開關室地面墊高40cm 以上，這樣可提升地面干燥度，從而從源頭降低運行環境中的濕度。

2.4 確保合理的維修通道

開關柜與墻體之間的通道以1.5 米左右寬為宜。好處：

（1）方便巡檢。

（2）有利于結晶水和吸附水向外揮發。

墻體受太陽直射、又暴露于自然風中，1.5米左右的通道可確保內外溫差驅使下空氣的合理流動速率，進而使水汽不凝集于某幾個點。

2.5 完善開關柜加熱器工作系統

溫度低是凝露發生的必要條件，使開關柜內的溫度高于柜外可大幅降低凝露幾率。為消除當下加熱器工作中存在的時間滯后問題，可設計開關柜防潮除濕控制系統，主要內容：

（1）加熱器與溫度傳感器組合使用。即以若干溫度傳感器監測柜內外溫度，當兩者溫差在2～3℃以內時(柜內高于柜外)，啟動加熱器，直至溫差大于2～3℃；

（2）加熱器與濕度傳感器組合使用。與上類似，基于一定濕度閾值來啟動或切斷加熱器電源。

3 結語

圖1：長時間凝露造成的柜內腐蝕

圖2：開關柜內工業除濕機安裝示意

保證開關柜內環境良好是達成“多供電、供好電”戰略的重要支撐。應從開關室除濕、柜內智能防潮等方向綜合考量，依托設計、施工、運維等層面作改進，使緊湊型結構趨勢下的開關柜內部始終維持干燥態勢，從而確保開關柜的正常使用壽命。