变电站35kV封闭母线桥绝缘与除湿分析及预防

高建伟 杨晓彤 陈晓旭 杜志敏（国网天津市电力公司滨海供电分公司，天津 300450）



变电站35kV封闭母线桥绝缘与除湿分析及预防

高建伟 杨晓彤 陈晓旭 杜志敏
（国网天津市电力公司滨海供电分公司，天津 300450）

摘 要：变电站的电源进出线间隔及主变间隔引线均采用母线桥架连接，由于结构紧凑，对运行环境提出更高的要求，当运行环境湿度更大时，将会引起电气绝缘强度降低，局部放电现象更加明显。从多种方面对造成母线桥架的绝缘故障的原因进行分析，以便采取相应措施，消除因导体的湿度升高的故障隐患，保证母线桥架安全可靠运行。

关键词：变电站；母线桥架；绝缘；凝露；热电冷凝除湿

全封闭金属母线桥架由于其结构紧凑、使用方便的优点，已经在电网变电站的35kV、10kV电压等级中广泛应用。但是生产厂家较多、结构类型较多、地域环境差异、施工工艺不满足技术要求、现场维护不到位等因素，现役母线桥架在实际运行中经常发现局部闪络、绝缘件受潮、绝缘件积灰、空气绝缘距离减小等缺陷，严重时甚至造成母线桥架烧损事故，造成严重的经济损失，影响对用户的正常供电。

1　母线桥架绝缘性能下降的原因分析

（1）通过对母线桥架实际运行情况和事故案例的分析，影响母线桥架安全运行的主要因素之一就是母线桥架内部设备的空气净距离不够造成导体绝缘性能的降低。厂家为缩短柜体尺寸，减少了相间、对地距离，采用在母线桥架内加装绝缘隔板来加强绝缘。母线桥架增加绝缘隔板能够起到增加绝缘强度的作用，但是并没有从本质上改善母线桥架的绝缘结构。在实际运行中发现，在每年的梅雨季节，开关室内潮气较重，导致母线桥架内很容易积灰受潮，水气附着在绝缘隔板上，在高电压长时间作用下，反而容易引发放电，导致事故的发生。

（2）现役母线桥架，因外部环境恶劣，绝缘件积污严重，如果空气湿度突然变大且持续的较长时间（一般2～3小时），污秽吸收水份，易引发雾闪、绝缘击穿的安全事故。对于空气绝缘，绝缘强度降低的主要原因是湿度导致固体绝缘本身及表面放电电压下降，空气湿度对表面绝缘的放电电压影响很大，当湿度超过90%时，放电电压迅速下降；当湿度接近100%时，放电电压仅为湿度较小时的20%。带电部分间固体绝缘材料表面的凝露对绝缘表面放电电压有重要影响。当屏障表面凝露时，间隙的绝缘强度明显下降。对35kV有绝缘隔板的母线桥架导体在空气湿度为60%时，可用湿布擦拭法模拟凝露，此时的试验表明正极性雷电冲击耐压下降约25kV （12%～14%）。当空气中有水气存在且固体绝缘表面附着污秽时，放电电压下降更为明显。

（3）母线桥架内无任何加热或驱潮装置，虽然母线桥架开设有不同形式的通风孔，但由于其大多设在母线桥架两侧，而且相对较小，母线桥架内外气压相同，加之室内空气不流通，利用自然通风的原理实现通风驱潮的用意基本达不到，所以通风孔的设置作用不大，无法实现良好的通风及降低空气湿度的作用。致使母线桥架内的潮气越积越多，严重的母线桥架内各处均出现凝露现象，是带电设备运行的一大隐患。

长期对母线桥架运行环境监测，并对湿度环境较大或雨季时，进行数据采集记录。见以下温湿度变化曲线图，可见母线桥架内相对湿度居高不下，且在此期间内部绝缘性能降低，放电现象非常严重。

对于电气设备的绝缘性，最大的影响因素温度和湿度。试验证明，电气设备长时间暴露在大气中，最容易造成设备绝缘劣化的就是湿、热环境。一般对于电气设备而言，保持30%～60%的相对湿度最为适宜，一旦超过了60%，将会对电气设备运行造成不利影响，并造成严重的经济损失，影响对用户的正常供电。

2　母线桥架防潮除湿及预防

根据母线桥架运行维护经验及分析，改善母线桥架的绝缘性能需从多角度考虑：①环保绝缘材料；②内部结构；③防潮除湿。现役运行母线桥架的运行环境改善方案如下：

（1）新材料及新工艺

对现役母线桥架，要将其内部结构及包裹绝缘材料重新调整，释放有效空气绝缘距离和母线固体绝缘材料表面的防凝露性，以避免灰尘的积落，改善桥架内部空气的流通性，进一步缓解桥架运行环境，提升了母线的绝缘性能。本次我局尝试了拆除桥架内部绝缘隔板，去除现役母线包裹绝缘材料，采用新工艺、新无溶剂环保绝缘材料对母线进行360°全绝缘无缝包裹处理，同时将导体搭接部位和固定螺栓，采用专用隔离剂和专门设计的绝缘封帽进行隔离，同时导体尖端、固定金具等部位进行倒角、圆滑处理，并打磨光滑，消除导体尖端，实现导体全密闭绝缘，完全隔绝空气与母线之间的接触。在保证导体无缝绝缘的同时，不影响后期设备的检修和试验，为后期运行创造便利条件。即使在恶劣的环境条件下（盐雾、污秽、高湿），依然可以保证带电设备的绝缘水平，避免带电设备运行环境恶化造成放电、闪络等事故。通过新材料、新工艺的尝试及使用，可进一步更大导体三相间的相间距离及边相对柜壁距离，也改善了内部空气的流通性，进一步缓解桥架运行环境，提升了母线的绝缘性能。

（2）加装外置式排水型除湿装置

母线桥架内部结构非常紧凑，且使用环境的特殊性，加热除湿器是无法安装到柜体内部。而现役母线桥架是通过两侧不同形式的通风孔，利用自然通风的原理实现通风驱潮效果不明显。要想防止母线桥架中产生凝露，就要使桥架内空气流通，在利用热电制冷防凝露除湿装置，通过局部制造凝露条件使柜体内潮湿空气凝结成水排出，干燥空气回注，依次循环，降低空气相对湿度。可在两小时被监控的环境湿度降至50%，重要的是除湿过程不回潮，即使断电后湿度也是缓慢回升，而且不会产生热效应。该外置式除湿装置的创新在于将传统被动式的除湿方式转变为主动式除湿方式，空气中的水份含量是逐渐凝结成水珠排出，相比加热除湿器效果更加明显，不仅有效增加了防潮除湿的可靠性，还大大节约了电能，达到了节能环保的目的。此外，装置可以根据现场的实际情况进行自动调节和控制，不需要认为调整，能够保证母线桥架在无人值守的情况下安全可靠的运行。

3　现场实施

在天津滨海地区变电站35kV母线桥架进行导体绝缘与防潮除湿技改，为验证技改效果，对被技改的母线桥架，进行以下工作：拆除内部隔板、去除导体原包裹绝缘材料、清洁内部灰尘，并在顶部加装外置除湿装置，及对导体进行360°全绝缘无缝无溶剂环保绝缘材料包裹。经过此次的技改，可更好地提升母线桥架的运行质量：

（1）提高母线桥架运行可靠性

在役母线桥架内运行环境潮湿，导体相间距离近，加之热缩绝缘材料工艺粗糙，包裹不严密，已发生多次上述原因造成的放电、闪络等异常情况，经过此次技改可基本杜绝异常情况的发生，大幅度提高运行可靠性。

（2）降低母线桥架故障率和缺陷发生率

母线桥架故障率预计降低52%，在役滨海地区有55座变电站设置母线桥架，共有126段母线桥架，其中66段母线桥架存在不同程度的异常现象，占52.4%，项目实施后预计可基本杜绝此类现象，降低为0.02%。

（3）减少检修次数、缩短检修时间

节省检修时间和检修次数，由于实施了导体全密封绝缘和加装智能除湿装置，提高了导体绝缘强度和运行环境湿度，按照检修周期只进行简单的检查即可，运行良好的情况下可不进行检修和维护，使得检修时间和检修次数大大降低。

结论

封闭母线桥架由于其紧凑的结构，在变电站的高压室得到了广泛应用；但是也是由于其高度的密闭性，使得母线桥架导体绝缘强度与防潮除湿尤为重要。尤其是在每年6月下旬～8月进入“梅雨季节”，母线桥架绝缘放电、击穿甚至爆炸事故屡有发生。此外，电气设备如果时间运行在高湿度环境，会造成各种金属材料锈蚀，导体放电。因此，要采取多种手段来做好母线桥架导体绝缘与防潮除湿工作，如加装外置式除湿装置、新型无溶剂环保绝缘材料360°无缝包裹等。可以有力地减少母线桥架内由于潮湿引发的事故。此外，还要严把母线桥架的验收关，保证母线桥架在投运前必须符合各项设计标准，满足高压母线桥架各项运行要求的需要。同时在实际运行过程中还要加强对高压母线桥架运行环境的维护，以保证高压母线桥架的安全稳定运行。

参考文献

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中图分类号：TM63

文献标识码：A