关于变电站高压开关柜防潮除湿分析与防范措施探讨

施 启 张 杰 肖一帆 杨文益 陈岳生

（1.云南电网有限责任公司怒江供电局 2.广东联航智能科技有限公司）

0 引言

从实际情况看，我国很多地区的变电站高压开关柜都面临防潮除湿效果差的问题。这一方面是因为变电站高压开关柜因散热需要而导致的结构设计弊端，也因为一些地方空气湿度大，增加了开关柜防潮除湿的难度。尤其是在我国南方地区的梅雨季节，即使变电站高压开关柜做好了封闭措施，还是会导致外界空气进入到高压开关柜内。这些外界空气往往带有大量的水汽，使得高压开关柜内的湿度增大。而且，我国多数变电站高压开关柜都布置在一楼，地面潮气和电缆潮气更严重，这就加重了高压开关柜的潮湿程度，从而严重威胁到了其内部一些电气设备的运行安全。

在南方地区，一些变电站高压开关柜在返潮天气，其湿度甚至超过了95%。变电站高压开关柜湿度过高的一个直接后果，就是高压设备的绝缘效果大大降低。因湿度过大而造成的凝露问题，也会诱导高压开关柜内出现放电，严重的还可能引起开关柜爆炸。除此之外，若是变电站高压开关柜内部湿度过大持续时间长，一些重要的设备中的金属材料也会受到严重的腐蚀，其直接后果就是开关出现拒动，刀闸也不能正常工作。而且，一些变电站开关柜内部也会采取单列布置，还有可能增加潮湿空气的对流范围，凝露导致的影响将会更大。

1 变电站高压开关柜的主要防潮措施

当前，为了解决高压开关柜湿度过大的问题，主要采用三种措施。一是在高压开关室内安装排风风扇，以排除潮湿的空气；二是安装加热器，通过加热的方法，除掉湿气；三是将上述两种方法结合起来使用。而随着技术的进步和条件的改善，很多变电站都经过了无人化改造。变电站内部不仅可以安装加热器，还可以利用传感器装置来监控凝露情况，一旦高压开关柜内的湿度接近凝露条件，系统就会自动启动加热器。加热器启动后，就可以通过热量增加使得高压开关柜内的温度上升，从而有利于降低开关柜的湿度。但是，这种方式有着明显的滞后效应。这是因为加热器启动后，高压开关柜内的温度上升需要经过一段较长的时间，因而，这种除湿的方法并不是很明显。尤其是高压开关柜内部和外部湿度都很高的时候，一旦排风扇启动，反而会又把外面的高湿度空气输送到开关柜内部，起到了反效果。因此，寻求高效的防潮除湿方法仍是变电站高压开关柜保护急需解决的问题。

由于防潮除湿工作不到位，变电站高压开关柜成为事故的高发地。2015年7月份，某变电站就出现了因为开关柜被烧毁而导致的主变低后备保护动作和母线失电等问题。开关柜出现内部严重损坏事故，并引发爆炸，导致严重的安全事故，经维修人员检查发现，高压开关柜内部出现了不同程度的受潮凝露现象，诸如二次接线槽板、绝缘支柱、静触头挡板、穿墙套条、电缆仓防火板等都会因为湿度过大而损坏，使得很多部件的功能不能正常发挥。

事后，经过专业人员的检查和分析，发现此次事故的主要原因有两方面。一是高压开关柜绝缘件老化严重，绝缘性能降低，开关柜爆炸的短路故障就是因为母线间的绝缘层被破坏，进而引起安全事故。从根本上讲，此次事故的 “始作俑者”则是变电站高压开关柜的防潮除湿工作没有做到位。后续检查中发现，高压开关柜内部很多设备都出现了凝露现象，有些部位的凝露程度还非常严重。那些防潮能力有限的绝缘部件长时间在潮湿环境下，其绝缘电阻就会不断降低，绝缘性能出现严重下降。更为重要的是，这些绝缘部件在绝缘性能降低的过程中，还会发生局部放电的现象，而这种局部放电就可能导致严重的短路故障，这起安全事故就是因为短路故障导致的。

图1 某变电站高压开关柜内设备因潮湿而导致的损害问题

2 变电站高压开关柜防潮除湿防范策略

2.1 安装防潮除湿设备

在变电站高压开关柜安装防潮除湿设备是一种重要的降低湿度的方法。防潮除湿设备主要有工业除湿机和空调两种。工业除湿机主要由控制器、压缩机、风扇、热交换机和盛水器组成，风扇可以将室内的空气吸入，并可以利用空气过滤网将其过滤，利用冷却的蒸发器进行降温和除湿。经过一系列的操作后，空气中的水汽就会通过结晶的方式析出，这样就大大降低了空气中的相对湿度。在降温除湿的过程中，由于水汽冷凝过程会带走一些热量，从而可能降低高压开关柜内部的温度。为了避免开关柜内的温度降低，保证其内部温度和湿度都处于适宜水平，工业除湿机往往还会加热经过冷凝器的空气，这样就会提高空气温度，对提高其除湿效果有着很大的帮助。空调不仅能够制冷，还能制热。一些具备除湿功能的空调也可以起到除湿的效果。这种空调内部设有室内蒸发器，当高压开关柜内的空气进入蒸发器时，其就会被冷却降温，条件合适时，空气中的水汽也会结晶析出，同样可以是实现除湿的目的。

2.2 有效封堵电缆沟

电缆沟也是增加变电站高压开关柜湿度的一种重要因素。一些城市的排水往往会存在不畅通的问题，这就会导致积水倒灌进电缆沟道中。而当电缆沟的封堵材料出现老化问题，其封堵作用就会丧失。这样，那些积聚在电缆沟中的水汽就会进入到高压开关柜内部，进而增加了开关柜内部的湿度。因此，有效封堵电缆沟也是变电站高压开关柜防潮除湿的一项重要工作。实际工作中，可以采用放水和封堵措施，确保电缆沟与外部隔绝。同时，也要封堵每个开关柜的电缆穿孔，避免潮气直接渗透到开关柜内。变电站要在雨季安排专门人员值班，对电缆沟的封堵进行全面检查。

图2 某变电站高压开关柜内安装的工业除湿机

2.3 垫高新建配电房的地面基础

为了保证变电站高压开关柜的防潮除湿效果，对于新建配电房的地面可以适当抬高或者垫高。一般抬高或者垫高的距离大于40cm。这种方式可以有效降低地下水以及电缆沟中的水汽对高压开关柜的影响，从而保证开关柜在较为干燥的环境下工作运行。当配电房的基础被抬高或者垫高后，配电房的地面也干燥很多，这样有利于降低空气湿度，并减少臭氧的发生，对降低绝缘事故有重要的帮助。

2.4 保留足够的维修通道

在配电房建造过程中，也要在墙体四周保留足够的维修通道，一般墙体要留出1.5米左右的通道，用于维修管理。这种做法的好处在于，既可以方便以后维修人员的检查和巡视，也有利于通过墙体实现对结晶水的向外挥发。墙体可以直接受到太阳光和外面自然风的作用，因而能够增加这些结晶水的挥发效果，此外，利用墙体的吸附作用，还可以将室内的水汽不断向外排放，因而也有利于降低变电站高压开关柜内的湿度。

2.5 安装开关柜加热器

安装加热器是变电站高压开关柜防潮除湿的一种有效手段。对于凝露现象而言，温度低是其发生的必要条件。因此，提高高压开关柜的温度是避免凝露的有效方法。通过加热器，可以使得高压开关柜内的温度高于其外部的温度，这样，开关柜内部发生凝露现象的几率就会大幅降低。为了实现对加热器的智能控制，往往可以将加热器与温度传感器组合使用，以组建变电站高压开关柜防潮除湿控制系统。这种系统中，多个温度传感器用来监控高压开关柜内的温度，另一些温度传感器则监控高压开关柜外部温度。当系统检测到高压开关柜内部温度比起外部温度高出2～3℃时，系统就可以停止加热器工作。而当两者的温差小于2～3℃时，系统就会启动加热器，直到高压开关柜内温度高于其外部温度2～3℃。除了温度传感器之外，在变电站高压开关柜内同样可以安装湿度传感器。当湿度传感器检测到高压开关柜内的湿度超过设定值时，系统同样可以启动加热器。利用新的传感技术和自动化技术，有利于实现对变电站高压开关柜防潮除湿的智能化控制，这样既可以实现对高压开关柜的防潮除湿效果，也能起到节约电能的作用。更为重要的是，这种控制系统可以实现在无人值班的情况下，保证高压开关柜的安全运行，因而是未来变电站高压开关柜防潮除湿的重要发展方向。

3 结束语

综上所述，为变电站高压开关柜创造良好的工作环境，降低其内部湿度是保证开关柜正常工作、安全运行的重要基础，也是整个电力系统可靠运行的基础保障。变电站高压开关柜湿度升高的影响因素有很多。而在实际工作中，为了避免事故的发生，就必须做好高压开关柜的防潮除湿工作。安装防潮除湿设备、有效封堵电缆沟、垫高新建配电房的地面基础、保留足够的维修通道、安装开关柜加热器是重要的变电站高压开关柜防潮除湿措施。而在未来，随着技术的进一步创新，传感技术、自动化控制技术、远程监控技术等的应用，将会有效提高变电站高压开关柜防潮除湿的效率。