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摘要:空氣濕度過大、柜內結構設計不合理,會使開關柜絕緣件、帶電體表面凝露,開關柜凝露可以滋生霉菌,從而降低電氣絕緣強度,加快金屬導電件腐蝕。在這種情況下,一個小故障就可能造成大面積停產。現分析開關柜凝露產生及絕緣受潮的原因,并提出相應整改措施。
0引言
高壓開關柜由于受到安裝條件限制,結構日趨小型化,內部結構緊湊、帶電體的相間及對地距離縮小,因此對環境因素等要求就相對較高。由于電氣運行環境、制造等原因,特別是在天氣溫差較大,開關柜極易形成凝露。在高濕度環境中,空氣介質的絕緣性能大大下降,同時高壓電極在髙濕度環境中非常容易發生局部放電;固體絕緣材料在高濕度環境下,其絕緣性能發生了很大變化,且在局部放電的影響下,間體絕緣材料的老化容易加速,而固體絕緣材料的電老化和環境老化通常是不可逆的。因此,開關柜長期在高濕度、高污染環境中運行存在很大的絕緣故障隱患。本文著重分析了開關柜內凝露產生的現象及原因,同時針對種種原因提出了具體解決方案,對提高開關柜運行可靠性有所助益。
1開關柜凝露產生原因分析
從各開關設備內部發生凝露引起爬電、閃絡的亊故現場來看,一般都存在以下幾種情況:開關柜安裝環境差,有些開關柜放置在地下室,濕度高,柜體內溫度特別是接近地面的溫度低于環境溫度;開關柜密封不夠,地區濕度高,氣候溫度變化大, 開關柜底部潮濕,有的電纜溝甚至有積水;有的設備處于暫時停運狀態,柜內小環境溫度就比周圍環境溫度低,在其表面極易形成凝露;開關柜加熱器不合理。在以上情況下,一旦送電投運,放電事故就隨之發生,分析上述幾種現場情況,導致開關柜凝露產生及絕緣受潮的主要是以下兩大因索:開關柜內部結構和開關柜外部(開關室)環境。
1.1開關柜內部結構防潮、除潮缺陷
(1)柜內帶電體相間及對地空氣距離過小。由于空氣絕緣距離明顯縮小,帶電體與地或帶電體之間電場強度明顯增大,絕緣件或帶電體尖端、毛刺等部位容易造成局放超標;在空氣濕度較大、灰塵較多情況下,放電更為嚴重,長時間放電累積作用將損壞絕緣;而35kV、10kV系統多發生內部過電壓,容易造成絕緣擊穿短路、開關柜損壞等嚴重故障。
(2)柜體防護等級低、密封性差。柜體設計制作工藝性差,電氣安裝和電纜出線時,開關柜電纜進柜處封堵不嚴密,地下潮氣易通過孔洞侵入柜體內。潮氣不能及時有效排出,造成柜體整體絕緣降低。
(3)開關柜內的加熱器裝置不合理。開關柜內板式加熱器開啟后,只是產生局部加熱,不能有效去除柜內的潮氣;當熱空氣上升遇到柜體的金屬板后,由于溫差作用,又迅速凝結,沒有實現有效的驅潮作用。另外,自動溫濕度控制器的傳感器故障率較高。造成隔室內加熱除潮裝置不能可靠投運。
1.2開關柜外部(離壓開關室)環境因素
(1)變電站高壓室內無通風除濕設備或除濕設備不能可靠啟停。(2)開關柜電纜通道有積水,電纜半層通風不流暢等。
2開關柜防凝露整改措施
2.1開關柜內部結構因素改進實施方案
改善柜內帶電體對地及相間空氣距離。嚴格按照國家相關法律法規標準執行。目前國內10kV開關設備,柜寬一般都在800?1000mm,斷路器相間距多為210mm或275mm,絕緣裕度較大,即使柜內帶電體不增加絕緣護套或相間、對地增加絕緣隔板,相間及對地空氣凈距都大于125mm,故10kV開關設備出現絕緣放電的悄況相對較少。對于35kV開關設備,受制于開關站場地等因素,開關柜外形尺寸都較小,尤其是手車式鎧裝柜,柜寬多為1200mm或1400mm,斷路器相間距多為300mm甚至更小,柜內帶電體相間、對地空氣凈距很難大于300mm,絕緣裕度很小。在柜寬及斷路器相間不變的情況下,我們可以調整開關柜內上下引排的相間距,通過對A、C相母排向兩側打平彎的工藝,擴大相間距離,使電纜室、母線室內場強更加均衡,從而降低絕緣放電的可能。
2.2改善柜內穿墻套管、觸頭盒等絕緣件。柜內絕緣件應選用帶屏蔽技術的絕緣件,滿足下列要求:采用優質原材料,提高產品抗老化能力;選擇憎水性大的絕緣材料和大爬距絕緣件,可以提髙抗污穢能力;單個絕緣件的局放小于3pC。
2.3改進柜內除濕方法。原板式加熱器只是增加空氣中水蒸氣的不飽和程度,并沒有將柜內的水汽排出。將各個隔室內更換為SEPRI-CS-NL排水型除濕器,功率滿足設計要求。其中電纜式、開關室內配置兩套除濕系統,一套長期投運,另一套由溫濕度自動控制,在每間隔安裝一控制開關。母線室內根據情況選配一套智能電氣運行環境系統,對于冷備用的開關設備,在投運24h前一定要打開加熱器,有效去除絕緣件、帶電體表面凝露后,開關設備方可投人運行。
2.4改善柜內對流通風通道。在滿足防護等級的前提下,應在開關柜頂部開設專用防塵通風孔。可在開關柜面板上改造加裝散熱除濕孔的窗格,便于柜內通風。同時要做好防塵工作
2.5利用停電機會清擦設備,使開關柜內保持清潔。
2.6加強運行巡視,嚴格執行巡視制度,做好維護監控管理工作,防故障與未然。值班員在巡視時要能及時檢査高壓寶內濕度變化,特別是在雨氣天氣,注意有無滲漏情況的發生。利用春檢、秋檢和主回路不帶電時,及時對設備進行淸掃和試驗。
3結論
經過以上綜合治理措施,預防開關設備內部發生凝露現象的能力明顯提高,開關柜內的放電現象也沒有發生,說明本次電氣環境解決方案取得了良好效果。需要說明的是雖然經過整改措施,并安裝使用了智能防凝露裝置,但這并不是一勞永逸。還需要運行人員認真做好巡檢工作,發現問題及時處理。比如進入高濕度季節就加大除濕量;查看絕緣筒有無放電痕跡、絕緣筒內的導電部件是否搗圓柜休通風是否良好、電纜出線柜與電纜溝之間封堵是否良好等進行檢査。對存在的問題及時進行針對性治理,就可防止因潮濕而導致絕緣故障發生。