濕度對高壓封閉開關柜的影響及應對措施分析

蘇振業

摘要：濕度過大是造成高壓封閉開關柜故障的重要原因之一。高壓封閉開關柜是變電站的重要設備之一，在維護電力系統正常運行中起到了重要的作用，但是由于氣候的影響，高壓封閉開關柜在運行過程中可能會因為空氣含水量過高，導致開關故障的發生。因此文章主要針對濕度對該設備造成的影響以及應對措施展開探討，從而為實際工作提供一定的參考依據，確保高壓封閉開關柜的正常運行，避免對電力系統運行狀態的影響。

關鍵詞：濕度;高壓封閉開關柜;應對措施

高壓封閉開關柜具有穩定性高、操作便捷且體積小的優勢，在開閉站點、配電室以及變電站等場所都有廣泛應用。但是由于該設備為了確保使用安全，需要具備高度密閉性，其中使用了大量的有機材料以及絕緣材料，內部組織結構緊密，一旦水汽進入設備中會對其正常運行造成較大的影響[1]。而高壓封閉開關柜一旦發生故障，將會對整個電力系統造成直接影響，因此需要重視開關柜的除濕工作。

一、高壓封閉開關柜濕度變化原因分析

在目前市政規劃方案中，城市開閉站點、配電室以及變電站通常都是敷設在道路兩邊的電纜溝中，因此容易出現積水的問題，多余水分會通過電纜溝進入開關柜，導致內壁上出現凝露，該現象存在普遍性，導致開關柜內部濕度增加[2]。隨著我國城市的快速發展，各種地下管道鋪設不斷增加，導致電纜溝經常被破壞，雨雪天氣容易引起管道滲漏，同時排水系統故障也可能導致電纜溝中積蓄了較多的積水，而電纜入口容易進水，從而導致水汽進入開關柜之中，若不盡早采取有效的干預措施很可能導致內部水汽逐漸增多而引起故障，影響電力系統的運行狀況。

二、濕度升高對高壓封閉開關柜造成的負面影響

高壓封閉開關柜內部水汽過多會導致內壁出現凝露，從而引起開關柜故障的發生，尤其是梅雨季節，故障頻發會對整個電力系統運行造成較大的影響，因此需要正確了解濕度升高對高壓封閉開關柜造成的負面影響[3]。

1.影響設備運行狀況

高壓封閉開關柜對于絕緣性能有著較高的要求，當內部濕度不斷升高至一定水平時，將影響內部空氣絕緣性能。雖然潮濕環境不一定會導致放電電壓的快速下降，但是在水汽含量達到一定濃度時，使得開關柜內壁上出現凝露，就會導致電壓不穩定，影響設備的運行狀況，甚至出現異常放電，誘發安全事故，最好盡早采取有效的除濕措施。

2.影響導體性能

開關柜故障中最常見原因為斷路器觸頭氧化而影響其正常運行，氧化原因主要是由于水汽含量過高引起。斷路器觸頭氧化之后氧化物影響觸頭的性能，從而影響設備運行。同時會導致電阻降低，使得設備過熱，設備過熱會影響絕緣材料性能，影響設備的運行。

3.影響絕緣材料性能

高壓封閉開關柜內部存在大量絕緣材料，通常是由環氧樹脂制作。由于絕緣材料的理化特性決定其容易與水汽結合形成氫鍵，在潮濕的情況下容易引起電阻降低，從而引發觸電情況，如圖1所示。空氣潮濕度過高可能導致絕緣材料表面存在大量結晶水質，若有雜質進入其中可能發生溶解的情況，絕緣材料溫度升高會影響其絕緣性能，且隨著粉塵的不斷積累，容易引起短路問題。

三、高壓封閉開關柜除濕措施

1.柜外除濕措施

高壓封閉開關柜要想保持柜內空氣干燥，首先就需要解決電纜溝積水問題，為了減少積水可以調整電纜溝的坡度，一般情況下采取10～20°即可預防積水，同時還需要合理設計排水系統，尤其是降雨量較大的地區。室內電纜溝的高度需要超過室外電纜溝高度，一般高出20cm即可預防積水。在設計室內電纜溝時需要合理設置防水墻位置，盡可能隔絕外界積水，并且可以不設置排氣扇，在實際調查中發現排氣扇發揮的作用不如預期效果好。同時內部還需要安裝初始設置，在配合室內空調的使用，從而有效預防室內濕氣進入高壓封閉開關柜，確保電力系統的正常運行。室內可以安裝溫度及，同時下雨時要關閉門窗，避免濕冷空氣進入室內，經常開窗通風，促進空氣流通。梅雨季節前需要檢查排水系統的運行情況，確保積水可以順利排出，避免積水的情況發生。

2.柜內除濕措施

柜內濕氣一定要及時排出才能夠預防內壁上出現凝露，因此需要確保柜內的空氣流通，例如通過母線倉導入干燥空氣，并且使用性能好的絕緣材料，避免絕緣材料性能失效。絕緣材料不要使用有機材料，并且要加強定期監測與維護，發生問題之后需要及時排查，監測重點在于室外積水以及柜內濕度，檢查設備是否正常運行，開關柜在使用3年之后需要每年進行一次母線檢查，確保母線的使用性能。

3.安裝自動檢測系統

利用物聯網技術以及PLC控制器組成在線自動檢測設備，能夠觀察開關柜內溫度濕度的變化，進一步提高管理效率，降低事故發生率。自動監測系統目前在變電站中得到了推廣應用，并表現出較好的應用價值。

四、案例分析

2020年7月16號，當天為雷雨天氣，某變電站一條10kV電線顯示B相接地，為了盡早解決故障，公司立即派出檢修人員進行設備檢查，在故障排查中發現一開關柜內出現放電聲音且有火光，在停止該設備工作時發現手車開關已經無法正常使用。打開柜門檢查后發現支撐母線B相支持立瓶出現了明顯的放電現象，由此確定該部位為故障發生位置。持續放電導致電流互感器短路，引起了保護設備的母線切段動作，手車開關無法正常使用也是由于母線觸頭溫度過高變形引起的。為了確保用戶對電能的需求，首先將故障開關柜隔離，使用備用開關柜，在經過一天的檢修工作之后，受損設備成功修復，之后進行性能測試。在正式使用之前對I段母線進行耐壓測試，發現I段母線的耐壓水平達不到相關標準，無法正常使用。并且在實驗中觀察到隨著電壓的升高，母線觸頭盒以及金屬邊緣出現放電現象。在單獨檢測觸頭盒時，耐壓水平低于標準值，經檢查發現是由于絕緣材料表面潮濕，整體絕緣性能下降，因此需要對開關柜中的觸頭盒以及母線進行干燥處理。由于觸頭盒位置拆卸與擦拭不便，因此使用暴風槍輪流吹風干燥處理，在1h之后絕緣性能達到規定范圍，可以正常使用。

該變電站位于工業園，之前是耕田，受到周圍環境以及園區排水系統不合理的影響，變電站內較為潮濕，尤其是高壓室，且室外電纜溝容易出現積水問題。該變電站投入使用時間已經有5年，不完全統計指出同類型事故已經出現4次，在本次事故發生之前，相鄰開關柜也發生過一次類似的事故。高壓封閉開關柜頻繁故障與周圍環境濕度有密切的相關性，梅雨季節或電纜溝積水都會導致室內潮濕程度增加，尤其是雷電天氣，線路容易因雷電發生接地故障，單相接地會由于電壓升高導致設備絕緣損耗程度增加，導致觸頭盒以及母線支持立瓶容易發生放電致使絕緣擊穿故障發生。

濕度過高容易造成高壓封閉開關柜體生銹腐蝕，影響設備的使用壽命，同時導致觸頭生銹降低其使用性能，此外柜內凝露的形成容易引起絕緣擊穿事件，對設備運行造成較大的危害，甚至可導致一條線路故障，嚴重時甚至導致全站故障。故障發生之后，設備容易出現著火的情況，且由于室內空間狹小，設備較多，若不及時滅火容易擴大事故影響范圍。高壓封閉開關柜搶修難度大且維修時間較長，對整個電力系統運行造成了較大的影響。

結束語

柜內柜外濕度過高都會對高壓封閉開關柜的運行狀況造成較大的威脅，因此需要做好除濕管理，并建立自動監控系統，觀察柜內溫度濕度變化，及時發出預警，從而提高管理效率。

參考文獻

[1]徐軍.濕度對高壓封閉開關柜的影響及應對措施[J].南方農機，2018，49 （4）：36.

[2]李元，薛建議，任雙贊，等.高壓開關柜溫濕度分布的三維數值模擬研究[J].電工技術學報，2019，34（24）：5095-5103.

[3]李昊威.論潮濕環境下封閉式高壓開關柜防潮[J].農村電氣化，2016（10）： 23-24.