环境潮湿导致高压配电柜内设备凝露的分析与处理

环境潮湿导致高压配电柜内设备凝露的分析与处理

马宏伟

成都职业技术学院后勤产业处 611433

在本文中，配电室是一个用来在变电设施中调节电压、供电和配电的专用高压变电站。它是电能进入用户的通道，也是供电全过程中的一个重要环节。如果配电室出现故障，传输和工作就不能顺利进行。

关键词：

配电室、高压开关柜、潮湿、凝露、放电

摘要：

配电室在运行工每日检查中，经常遇到高压开关柜内的湿度较大和冷凝现象，在设备柜内产生潮湿空气，大大降低了绝缘材料的表面绝缘特性，进一步损坏了绝缘材料的表面绝缘性能导致高压电弧产生形成电压波动，严重的直接影响整个供电系统的正常运行。

高压开关柜内的湿度和冷凝问题对电力系统的安全运行有重要影响，需要进行有效的分析和处理。

高压开关柜的分类很多，是电力供电系统中一种关键的电力必要设备，高压开关柜的正常工作对整个电力系统的稳定运行有着决定性的影响。然而，高压开关由于运行负荷是不允许长时间高温状态运行的，因此潮湿和凝露现象时有发生在一定程度上对高压开关的正常工作产生了干扰，甚至可能导致设备损坏，引发严重的电力供、变电系统故障，造成极大损失。

潮湿和凝露的出现往往也受到环境因素的影响。例如，设备安装环境的湿度、温度、气压、地形、通风条件等都是能引发潮湿和凝露的因素。这些因素的长期影响将对高压开关的性能和质量都产生了一定的负面影响。

在日常进行配电室巡检的时候经常会遇到高压开关柜内潮湿、凝露，这种现象导致绝缘构件的表面产生了大量的冷凝结晶水珠，也曾经遇到高压开关柜内因为潮湿、凝露而产生放电。

空气的潮湿会导致绝缘材料表面的绝缘性能大幅度降低。当空气中的灰尘杂质掺杂于冷凝水中，随着水珠数量的增多，就会在绝缘材料表面形成一个个密布的导电体，这些密密麻麻的导电体会遍布整个设备表面，从而进一步对设备绝缘构件的表面绝缘层产生破坏，表面绝缘的消失就会发生导通引起高压打火现象，长时间的高压打火必然会导致设备构件的绝缘性能逐渐消失直至绝缘击穿造成设备损坏，直接影响整个供电系统的正常运行。

综上所述，配电室要特别重视做好除湿工作，然而处理这个看似简单的配电室潮湿现象并没有想象中那么容易和简单。因此这个现象引出的问题令人深思且不容忽视。

一、凝露的产生

分析原因凝露的产生与物体表面特性、地形、天气、风速、环境湿度和温度密切相关。柜体内湿度是指柜体内空气中所含水蒸气的含量，简单来说湿度越高空气中的水蒸气含量就越大，形成凝露的可能性也就越大。

在密闭空间的温度湿度较高的情况下，柜内空气中的湿度相对越高时，结露、凝露的温度也就越是接近于周围环境空气的温度，不管空气中的温度是如何的，形成结露点温度是一定会低于环境温度的。也就是说，在高湿度的情况下环境温度越是接近于凝结露点的温度，凝露化成水珠凝结的现象也就越容易产生。在温度较低的环境中，空气中的水蒸气容易达到饱和状态，当空气中的水蒸气饱和度达到100%时，会发生凝结现象形成凝露，湿度越大形成的水量越多。

凝露产生的原因由于高压柜各器室封闭式结构，且相互独立，柜内没有强制通风装置，柜内外空气交流不顺畅。故本文中主要叙述潮湿、无明显进水电的高压柜内因温差变化较大，因安装环境潮气重而产生的的高压柜内潮湿或因箱柜底部与电缆沟连接孔洞未封堵好，使得潮气通过孔洞或缝隙导入箱内及部分箱柜内元器件发热通过柜内外温差使湿气蒸发极易成为柜内蒸汽未能够及时排除产生了凝露现象，从而形成了柜体内壁、顶板及柜壁上大量液态水珠也就是凝露。

经过对部分事故中材料的检验，由于开关柜的绝缘部件受潮以及开关柜绝缘部件的自身质量引起设备起火或爆炸。这是在对爆炸后的开关柜进行检查的过程中，发现了其内部设备具有较为严重的凝露现象，而且没有发生爆炸的设备也存在不同程度的凝露问题。

二、凝露的危害

产生凝露的后果由于绝缘件的防潮能力较低不足以抵御这些凝露的形成，在长时间的运行过程中凝露现象的存在将导致其绝缘性能不断下降直至丧失绝缘，这样就会引起局部放电现象的发生，局部放电会对供、变电设备的绝缘部件的绝缘性能造成一定程度的破坏，因此长时间的局部放电就加速了高压设备绝缘性能的下降，从而将导致高压开关设备的绝缘防护被击穿直至事故的发生。

开关柜内接线排上形成的凝露水珠对接线排上的金属导电部位也会造成一定的锈蚀，锈蚀严重的就会产生一定的金属屑这些物质将和灰尘等其它杂质混入凝露水珠里直接减小了凝露水珠的绝缘阻值形成导体，极易造成高压设备交、直流高压绝缘击穿短路或接地，短路和接地对变电站的稳定运行都是具有极大危害性的。

高压设备箱体内的高压开关构件上形成的凝露结晶水会一定程度腐蚀、锈蚀构件的金属部件，这也直接影响设备的使用寿命，甚至因腐蚀、锈蚀而造成开关或设备构件的卡涩，导致高压开关在执行分合闸动作时时构件不能顺利运行到指定位置，如果因此使得开关的动、静触头慢分慢合又或者分合时构件规定动作不到位，就会造成设备损坏造成人身安全酿成电力事故，尤其是开关在长时间没有进行操作及动作时腐蚀、锈蚀会引起机构的卡涩现象就会更加严重。

开关柜内在产生凝露现象的时候大大的会降低设备的绝缘性能，时常产生高压闪络或高压爬电现象，严重时会直接影响设备的正常运行，这个时候若该设备遇到外部市电停电，没有了使用负荷也就导致其内部温度将更低，极易在其表面形成凝露水珠，则该设备的绝缘性将急剧下降，当市电恢复后运行电工送电时非常容易发生事故。
三、凝露的处理
1. 改善环境：首先要考虑更换安装位置或更换设备箱体，其次才是对于由环境因素导致的高压开关潮湿和凝露问题，最直接的解决办法是改善设备安装环境。例如，增加设备室的通风量，降低室内湿度或在室内安装除湿设备，进一步降低湿度。
2. 优化设备：对于由设备自身因素导致的问题，应从设备的质量控制和维护方面入手。一方面，加强对设备制造过程的监督，确保设备在制造过程中充分干燥；另一方面，定期对设备进行维护和检查，发现凝露现象及时处理。
3. 采取防潮措施：可以在高压开关的表面涂覆一层防潮材料，以防止水分子滞留在设备表面。同时，应定期检查防水材料的完好性与绝缘性，如果发现有破损或者脱落的现象，应该立即进行修补或更换。
4. 设计排水结构：在高压开关的设计阶段，可以考虑增加排水结构，使得内部的水分可以顺利排出。这种结构可以防止水分在设备内部凝结，从而有效防止凝露现象的发生。
5. 安装监控系统：可以安装湿度和温度监控系统，实时监测高压开关的环境湿度和温度。一旦发现湿度或温度异常，就可以立即采取相应的防潮或升温措施，防止潮湿和凝露的发生。

通过应用和分析相关实际案列与文献及实践，常见的技术范措施与通常做法有以下几种：
1.柜底封堵

柜底封堵一定程度上可防止潮气从下方向上进入柜内，这种方法只是减少部分了地面以下的水汽进入柜体，无法杜绝潮湿空气和地面以下小部分水汽的进入。
2.柜内加热器具

柜内安装加热器只是提高柜内温度以期解决凝露现象，根据实际使用来看，这种方法其实并不能从完全消除凝露现象，这种方法虽然一定程度上增加了空气中水蒸气量的不饱和程度，但是由于顶部开口大小与密封程度的限制导致柜内经过加热的潮湿空气，而形成的水汽实际上并没有被完全排出柜体而滞留在顶部，如遇冷空气则形成凝露。
3.抽风机

配电室在使用抽风机以达到降低开关柜内湿度时，通常起不到理想的效果，这是因为高压开关柜的箱体较为密封通风性能不达标，室内环境湿度较大时空气的湿度和比重与箱体外形成了相对的独立比重，箱体内空气不容易被带出，在此现象中极易造成箱体内尘土、污秽的吸附不能实现防潮目的。
4.驱潮剂

在高压开关柜的柜体内不论采用哪种方式加装的驱潮剂或者加装的可吸水的其他材料以期实现或达到防潮目的。然而在实际操作中因为这种方法和材料的吸水效果非常有限，而且这些吸水材料吸收的水分根本无法自然流出柜体，因此干燥和解决凝露现象的效果实际并不明显，而且增加了停电检修的维护工作量和成本。
结言：

高压开关柜内的潮湿和凝露问题对供、配电系统的安全运行构成了严重威胁，导致的后果也是残酷而血腥的。要解决这个问题，我们需要从地理、天气与环境因素和设备自身因素几个方面出发进行分析，并采取相应的处理措施。

参考文献：
[1]《户内交流高压开关柜和元部件凝露及污秽试验技术条件》(DT/T539-93)
[2]王梁.10kV高压开关柜的检修和维护对策[J].中国新技术新产品，2019