电气设备二次电缆绝缘受潮故障分析

王岩

摘要：户外端子箱电缆入口处封闭不严或端子箱通风不良、无通气孔等原因而造成端子箱内部受潮甚至凝露、端子排锈蚀、电缆绝缘破坏，造成开关误动、拒动、保护异常的事故时有发生，从而引起电气设备故障并且扩大事故范围。本文从本单位220kV变电站的几起电气设备二次电缆绝缘受潮引起故障的案例，分析电气设备二次绝缘受潮原因及如何防止二次电缆绝缘故障，从而提高变电站供电可靠性。

Abstract： Because the outdoor terminal box cable entrance is not tightly sealed or the terminal box is poorly ventilated， no vent hole， etc.， the inside of the terminal box is affected by damp and even condensation，terminal block rust and cable insulation damage， resulting in abnormal switch， refusal and protection exception， so that causing electrical equipment failure and expanding the scope of the accident. This paper analyzes the causes of the secondary insulation of the electrical equipment caused by the damp in the 220kV substation of the unit， and analyzes the causes and how to prevent the secondary cable insulation fault， thus improving the reliability of the substation power supply.

关键词：端子箱通风不良;受潮;电缆绝缘破坏;开关误动、拒动

Key words： bad ventilation of terminal box;damp;cable insulation damage;malfunction and refusal of switch

中图分类号：TM246                                      文献标识码：A                                  文章編号：1006-4311（2019）30-0199-03

0  引言

国家能源局在2014年4月15日发布并实施的《防止电力生产事故的二十五项重点要求及编制释义》中第13.3.5条中明确规定“应在开关柜配电室配置通风、除湿防潮设备，防止凝露导致绝缘事故”。我厂220kV变电站因端子箱运行环境不良而导致的电缆绝缘故障连续发生多起，大大降低了供电可靠性。因此防止户外端子箱、机构箱等设备受潮引起交直流绝缘下降而导致的设备误动和拒动，提高设备安全稳定运行，显得极为重要和紧迫。

1  电气设备二次电缆绝缘故障案例

1.1 母差保护二次回路异常

案例一：

2017年6月10日02：22，220kV变电站220kV母联212开关跳闸，母差保护B柜“开入异常”报警，装置显示“刀闸位置变化、失灵接点变位”。原因：220kV母联212开关跳闸线圈II控制回路到开关本体处电缆绝缘下降导致接地。

案例二：

2017年7月15日18：00，220kV母差保护B柜“开入异常”告警。原因：220kV母联212开关本体端子箱到就地端子箱信号电缆绝缘受损。

1.2 直流系统回路异常、接地

案例一：

2017年7月23日0：03，“保护室I、II段直流馈线柜接地及总报警;“#1、2直流屏直流绝缘告警”。就地检查直流I、II段母线正极接地。原因：220kV母联212开关端子箱到2121刀闸控制箱电缆芯接地。

案例二：

2017年12月27日，#4机直流屏20#支路接地报警，检查为#3发变组保护C柜电源接地故障。原因：220kV变电站2031、2032刀闸至#3机发变组保护C柜电缆接地。

1.3 母差保护直流电源开关跳闸

案例：

2018年6月24日23：40分 220kV #1继保室直流系统瞬间接地，“母联212控制回路II断线”“母联212网络状态消失”等告警。就地#1继保室检查发现母联212保护柜“控制电源II”空开跳闸、“测控电源”空开跳闸。6月25日01：58分220kV #1继保室母差保护A柜“保护电源”空开跳闸、母联212保护柜“控制电源II”空开跳闸。6月25日05：00分220kV母差保护A母联1TWJ开入投入、退出告警。原因：220kV母联212开关端子箱到母联212保护测控柜电缆绝缘受损，长期运行造成绝缘击穿引起电缆短路使母联212保护测控柜“控制电源II”及母差保护A柜“保护电源”跳闸。

2  电气设备二次电缆绝缘故障原因分析

2.1 二次电缆绝缘故障发生的共同点

①因电缆接地引起异常告警或跳闸的设备四次均为母联212开关间隔。

②四个案例事件发生时间紧密，均为雨季。

2.2 产生端子箱凝露原因的查找过程

①为彻底查找电气设备频繁出现电缆接地故障的原因，对220kV变电站控制电缆沟进行了开盖检查发现电缆沟内有潮气，电缆沟内靠近母联212间隔侧有积水，且由于本站先期一期工程所建电缆沟架容量不足，致使1、2、3、4号机及1、2启备变等二期工程的二次电缆直接放置地面，甚至置于积水中。另外，靠近母联212及4号主变电缆沟侧为进线电缆沟，地势偏低，积水多，这也是母联212及4号主变开关端子箱凝露重于其他设备的原因之一。

②雨季，对220kV/110kV各户外端子箱进行专项检查，发现220kV变电站二期工程所建各开关端子箱内凝露严重，均有大量水珠，经手拭控制电缆表面潮湿（包括母联212开关端子箱）。

③我们发现有凝露现象的端子箱均为二期扩建设备，而同等运行环境和条件下，一期所建电气设备端子箱无一有凝露现象。经检查判断，二期建设电气设备端子箱设计不合理。一期各端子箱為不锈钢材质，体积大，并且箱体上方有斜坡，内部有通风孔，散热及驱潮效果非常好。但本站二期设备所有端子箱材质为铁质，体积小，并且无通风孔，箱体上方为平顶，散热效果不好。检修人员曾改造二期所建各端子箱并开设通风孔，但作用微乎其微，潮气仍然无法排除。雷雨季节，加上内蒙古西部气候昼夜温差大，站内地面没有硬化，草多湿气大，造成各户外端子箱内积结大量水气、水珠无法散发出去。

④各户外开关端子箱内防火封堵也不严密，电缆沟内潮气上返也是引起端子箱凝露原因之一。

⑤雨水经由端子箱基座缝隙向电缆沟渗水，造成220kV室外电缆沟内潮湿，甚至有少量积水。

⑥雨水经由电缆沟盖通风孔及地砖缝隙向电缆沟渗水，造成220kV室外电缆沟内有少量积水，电缆沟潮湿。

⑦由于室外电缆沟均为厚重的水泥盖板，需用专用工具开启。没有新敷设电缆等工作，几乎无人开启，造成沟内潮气长期散发不出去，沟内的积水长期积累使各保护、信号、控制等电缆绝缘降低。

⑧开关机构箱（经检查也是二期工程设备存在此类问题）下方控制电缆进入电缆沟穿线封口处密封不严或有孔洞，雨水可通过控制电缆穿线孔进入电缆沟内。

3  户外开关端子箱电缆绝缘故障原因分析

3.1 外部运行环境不良

①电缆沟内潮湿，个别处有积水。

②端子箱基座与电缆沟封堵不严。

③电缆进口处有孔洞等管理漏洞。

④电缆沟没有定期检查通风晾晒。

⑤电缆直接接触潮湿地面等原因造成电缆绝缘下降。

⑥电缆沟封堵不严。

⑦气候及环境原因：每年6-10月份，内蒙地区温差大，若遇上雨雾湿度大天气，极易引起端子箱内返潮。变电站220kV开关站地面没有硬化，杂草多，到雨水充沛时，草地更加潮湿，令端子箱受潮。

3.2 内部运行环境不良

①端子箱内凝露严重。

②端子箱防火层封堵不严密。

③端子箱选型及设计不合理。

④密封不良。

⑤没有除湿通风设备等原因，端子箱内凝露不易排出，造成电缆受潮。

⑥管理缺陷。

4  治理方案

由于潮湿是户外端子箱凝露的主要原因，保证端子箱内干燥是治理的主要方案。为有效的防止箱内设备老化、绝缘强度降低、二次端子击穿、材料霉变等安全隐患，保证电气设备安全运行，必须对端子箱内部环境进行重新整治，从而达到根除变电站端子箱凝露的目的。

4.1 治理端子箱凝露措施

4.1.1 措施一：装设除湿器

端子箱内分别选用SEPRI-CS-NL防凝露装置、JYL-CS-III型电柜专用除湿器。它们均有可实时检测柜内温湿度，并按照温湿度控制条件进行自动或停止除湿功能。（如图2）

4.1.2 措施二：防火泥封堵

选择防潮性能好的封堵材料，将端子箱内与电缆沟进线口处封堵严密。（如图3）

4.1.3 措施三：对端子箱基座进行重新封堵

电缆沟盖及可能进水的部位，全部填埋。对各端子箱基座重新做封堵与防水。（如图4）

4.1.4 措施四：加强运行管理

1）每天对端子箱进行检查。

2）发现凝露提出整改建议。

4.1.5 措施五：端子箱密封

1）端子箱基座延伸到电缆沟盖上方。

2）端子箱周围地面重新硬化。（如图5）

4.1.6 措施六：对端子箱设计缺陷的弥补

①端子箱增加通风孔。

②端子箱加强密封及保温。（如图6）

4.2 治理电缆沟潮湿对策实施

4.2.1 措施一：加强管理

①对电缆沟至少每年两次通风晾晒。

②雨后晴朗天气检查电缆沟，有积水及时清除。

③雨后运行人员检查电缆沟是否塌陷，有塌陷及时填补。

4.2.2 措施二：对电缆沟可能进水处进行重新封堵

①电缆沟盖及可能进水的部位，全部重新封堵。

②对设备二次电缆进线口封堵。（如图7）

4.2.3 措施三：电缆与地面隔离

将220kV电缆沟内电缆用砖头垫起离开潮湿地面，将电缆与潮湿的地面隔离。（如图8）

初期治理的雨后，检查户外端子箱凝露情况，发现母联212开关端子箱凝露现象虽较治理前改善些许，但仍然严重。经仔细研究，除湿器除湿空间说明书规范为1～2m3，端子箱实际空间为1m3左右，经判断除湿器除湿效果不及规范所致。检修人员对母联212开关端子箱加装一台除湿器增加除湿效果。

对母联212开关端子箱加装一台除湿器实施完毕的雨后，检查母联212开关端子箱凝露情况大幅改善，经连续观察整个雨季，母联212开关端子箱内部运行环境大为改善，母联212开关端子箱凝露现象已经解决。

5  总结

我厂220kV变电站经过对户外端子箱的内外运行环境的治理后，电气设备二次电缆绝缘故障率大大降低。对户外端子箱治理后的运行情况跟踪近一年的时间，发现治理凝露效果良好，虽经历雨季，户外端子箱也丝毫没有凝露现象发生。但在冬季时，驱潮器周围干燥，端子箱内部仍有死角部分有极少量凝霜现象。针对这个问题，采取两个方法着手解决：一是根据环境温度及条件，不断调整最佳除湿温度及湿度起动点。如冬季时，除湿器自动启动温度向下调整;雨季时，除湿器自动启动温度向上调整。二是在户外开关端子箱内加装保温纸。另外可考虑根据除湿器有可扩展加热装置的功能，选用带温控器的加热板加装到户外端子箱内改善户外端子箱冬季运行环境。

参考文献：

[1]国家能源局.防止电力生产事故的二十五项重点要求及编制释义[M].北京：中国电力出版社，2014.

[2]山西省电力公司.发供电企业总工必读[M].北京：中国电力出版社，2001.

[3]王传辉.变电站综合自动化现场操作技术与变电运行维护、设备检修标准化作业培训指导手册[M].北京：中国知识出版社，2006.