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工业电气设计|高压开关柜长期处在潮湿环境中会怎么样?

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摘要

高压开关柜长期处在潮湿环境中会怎样?变电站高压开关柜长期处于潮湿环境中,易造成开关柜绝缘件老化、性能下降,击穿放电引起相间短路的故障,严重时还可能引发电力事故。如何保障高压开关柜不受潮湿所影响是多数运行人员十分关心的问题。下面赛普瑞就通过事故案例来分析一下高压开关柜潮湿原因并给予电力运行人员高压开关柜潮湿处理建议。

案例事故

2018年8月3日16:10,站内当班监控人员发现某110kV变电站1号主变低后备保护动作,跳开主变低压侧201开关,10kVⅠ母失电,通知运维人员现场检查发10kV264开关柜烧毁;检修人员到现场处理263开关柜过程中,18:41 10kVⅡ母上272开关柜爆炸,2号主变低后备保护动作跳开202开关,10kVⅡ段母线失电;2018年8月4日3:52,10kVⅡ段母线故障点隔离工作结束,调度下令进行10kVⅡ段母线恢复运行操作时,10kV273开关柜发生爆炸,2号主变低后备保护动作再次跳开202开关。检查发现发生爆炸的三台开关柜内部损坏严重,柜内有多部位包括绝缘支柱、穿墙套管、触头盒、母排、静触头挡板、二次接线槽板、电缆仓防火板等均有不同程度的受潮凝露现象。

开关柜爆炸事故分析

开关柜绝缘件老化、性能下降,击穿放电引起相间短路故障,是造成此次开关柜爆炸的直接原因。现场检查264开关柜开关上触头盒根部连接排熔断,相邻部位设备受损最重;272开关柜开关上动触头及触头盒受损最重;273开关柜母线及四周隔板受损最重,故障是由母线间的绝缘击穿引起,三起爆炸的起始都是因为绝缘件相间或对地绝缘击穿。

绝缘件受潮和产品自身质量不高是造成绝缘件性能下降的主要原因。检查发现柜内设备大部分有凝露现象,爆炸开关柜内其它未受损部件也均有不同程度的凝露,部分还很严重。由于绝缘件的防潮能力有限,因此受潮绝缘件随着运行时间的加长,绝缘电阻逐步降低,以至于绝缘能力丧失。同时在绝缘能力的下降过程中,会发生局部放电,局部放电也促使绝缘件的绝缘能力进一步下降,从而加速了绝缘事故的发生。从这个事故案例可以看出,空气湿度对室内开关柜的运行有较大影响,在柜内部件表面产生凝露,会导致绝缘降低、设备受损,严重时甚至造成电力事故。

开关柜内湿度较大及产生凝露的原因有以下几点:

(1)夏季雷雨天气较多,变电站开关室一般设有百叶窗来通风散热,这种设计使得在开关室门窗关闭时室内外的空气也能相通,使得室外潮湿空气进入到开关室内。

(2)电缆沟封堵因材料老化、施工工艺等原因出现损坏、脱落,在暴雨导致市政排水不畅水位较高时候会出现积水往变电站内倒灌现象,由于开关柜底部的封堵并不能做到完全密封,积聚在电缆沟内水产生水汽从开关柜底部进入到柜内。

(3)由于开关柜为密封结构,没有通风口,进入柜中的水汽没有办法排出,一般会聚集到柜体的上部空间即母线仓,在温度较低的柜体内表面或者绝缘件表面上形成凝露。此外,开关柜内部件表面脏污也是凝露形成的条件之一。

开关柜潮湿治理措施

1、雷雨季节时,室外电缆沟积水是很常见的现象,可以通过对电缆沟进行封堵修复,在电缆沟进入开关柜室的墙壁交界处采取防水措施,防止室外水位高倒灌到室内电缆沟内;对于室内电缆沟到开关柜之间的封堵可结合开关停电的机会进行修复,对可能进入潮气的柜底用阻燃材料进行封堵,有条件的单位可以安装电缆沟除湿系统,该装置针对室内电缆半层/地沟潮湿、积水等问题而专门研制系统化自控除湿产品,可实时对室内电缆半层、地沟内水位、环境温湿度的集中监测和管理。该装置由智能控制单元、系统供电单元、送风单元、除湿单元、排水单元、温湿度采集单元、数据记录单元、可视观察单元及故障告警单元组成,其温湿度传感器多点布置,水位传感器实时监测,并采用串行采集数据和数据记录,经标准RS485通信接口将数据传远程监测平台。

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赛普瑞电缆沟除湿系统安装实例2、安装工业除湿机。10kV开关柜上一般装有保护装置,保护装置对环境温度要求比较高,所以大多数高压开关柜室内都装有空调,但是空调的除湿效果差,尤其在夏天时候吹冷风,反而可能导致开关柜内外冷热不均匀产生凝露,因此空调不能代替除湿机。建议空气湿度较大的地区在开关室内安装合适功率的SEPRI-CS-L工业除湿机,将启动值设定在45%~55%,当空气湿度大于启动值时启动除湿。

赛普瑞工业除湿机安装实例3、在开关柜内加装SPR-CN-S1智能除湿器。原理是利用湿度传感器监测开关柜内湿度,当湿度达到启动值时,SPR-CN-S1智能除湿器开始启动,将开关柜内的潮湿空气抽到SPR-CN-S1智能除湿器的凝露室进行水、气分离,再将冷凝出来的水通过排水管排到柜外。SPR-CN-S1智能除湿器是赛普瑞技术团队在原有产品的基础上进行升级改造,冷凝除湿效果更佳。

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赛普瑞SPR-CN-S1智能除湿器安装实例4、安装开关柜顶置除湿单元

在开关柜母线仓顶部安装SEPRI-CS-DZ独立式顶置除湿单元,顶置式除湿装置采用微处理器控制技术,针对电力设备内部空间紧凑、环境的湿度高且温差较大,并致力于设备内部环境湿度改善而专门研制的高新技术产品,核心部分由智能控制单元与环境监测单元等组成。该单元可以根据现场情况,自动调节环境湿度,排出的水分采用雾化单元强制蒸发,安全排出。本装置用于电力设备如母线桥架等柜内空间布局紧凑,需要外挂设置且要求自动除湿、防凝露的场合,同时本装置可在复杂电磁场和各种恶劣的自然环境下长期使用。

SEPRI-CS-DZ独立式顶置除湿单元安装现场5、在雨天应对高压室门窗、外墙进行检查,要求墙体无渗漏,门窗密封良好,防止雨水或户外湿气渗入。对于安装了百叶窗的高压开关室,可在百叶窗上加装玻璃或者改装为可关闭式,在梅雨季节时关闭百叶窗,防止湿气入侵;在正常天气时,打开百叶窗,保证高压室内的通风散热,有条件者可以加装自动开窗机,实现远程遥控开窗关窗。

6 、加强变电站高压开关室运维管理。一方面在雨天时,运维人员应及时检查站内水泵运转是否正常、电缆沟内有无积水、室内除湿机是否正常工作;另一方面运维人员在日常巡视进出开关室时应随手关门,并定时巡视记录室内温湿度仪数值。

除了做好高压开关室的除湿防潮管理外,对开关柜设备定期进行耐压测试的试验,使用质量较好的绝缘件,对触头盒连接排做圆角处理等都可以防止开关柜绝缘故障的发生。

总结

为防止变电站高压开关柜发生绝缘故障,一方面要重视开关室内潮湿问题,采取多种手段降低湿度,排除隐患;另一方面设备运行维护单位要深入了解开关柜内部结构原理,联系设计、基建、检修等各个部门共同进行分析,讨论如何从根本上预防开关柜的绝缘故障,提高设备健康水平,保证变电站安全运行。

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