10 kV开闭所的全方位防潮

孙 伟，胡小红，董继明

（绍兴电力局，浙江 绍兴 312000）

在日常10 kV开闭所管理中，经常发现有些开闭所由于房顶漏水、空气潮闷、通风效果差、电缆沟积水等原因，造成开关柜内湿度大、站内臭氧浓度高、电晕放电严重、绝缘被破坏、设备易被氧化等问题，存在潜在的安全隐患，直接影响到开闭所内电气设备的使用寿命和安全运行。

1 开闭所高压设备绝缘性能下降的主要原因

1.1 高压设备绝缘性能下降的过程

高压设备绝缘下降的原因在于臭氧、弱酸性腐蚀气体和结晶水对绝缘材料（环氧树脂）的破坏。水汽在电磁场的作用下（特别是电缆和铜排连接处尖端放电的作用下）被电解为氢离子和氧离子，氧离子和空气中的氧气结合形成臭氧（O3）。臭氧是不稳定分子，它会破坏环氧树脂的双分子链结构；水汽还会在绝缘材料表面形成结晶水使其表面绝缘能力下降，当空气中粉尘溶解于结晶水后，由于局部电子的快速运动和结合会在绝缘材料表面形成小电弧燃烧，破坏绝缘材料的表面绝缘，随着不断的累积，会在绝缘表面形成灰白色的粉末印痕，彻底破坏绝缘性能并最终导致设备相间或对地短路。

为此需要尽可能减少开闭所中水汽、臭氧和弱酸性气体的浓度，防止电缆沟积水的同时保持自然有效的通风，以保证开闭所内臭氧和弱酸性腐蚀气体能向外排泄、降低气体浓度，避免（减少）设备绝缘的破坏。高压设备性能下降过程如图1所示。

1.2 高压设备绝缘性能下降的主要因素

影响电气绝缘的最主要因素是湿度和温度。设备长期暴露大气试验结果显示，湿、热环境很容易引起电气设备的快速腐蚀。对于一般的电气设备来说，相对湿度在30%～60%比较适宜，当相对湿度超过60%时，对电气设备就会产生不良影响。在潮湿环境中，电气设备极易造成表面凝露甚至淌水，绝缘严重下降，直至腐蚀损坏，由此会引起触电、合闸拉弧、设备起火、爆炸等严重事故。

温度低于“露点”时，就会发生凝露（见图2）。温度的波动和大气尘埃中的吸湿性杂质容易引起水分冷凝，在含有污染物的大气中，金属都有临界相对湿度。在临界值之前，腐蚀速度很小或几乎不腐蚀，超过这一临界值时腐蚀速度就会突然猛增。出现临界相对湿度，标志着金属表面上产生了一层吸附的电解液膜，这层液膜的存在使金属从化学腐蚀转为电化学腐蚀，由于腐蚀性质发生了突变，因而腐蚀大大增强。电气设备是间断运行的，在设备内部的温差变化大和相对湿度较大时，容易形成水膜，而金属在水膜下的腐蚀速度极快。

外部环境对设备的正常运行影响也很大。如开闭所电缆沟长期积水，会造成电缆沟潮湿，使开闭所空气湿度过大，超过正常运行环境。

2 开闭所内潮湿问题的解决

2.1 使用硅橡胶均压罩

为了更好地应对潮湿环境，可选用硅橡胶均压罩来替代铝合金均压罩。硅橡胶是一种由硅-氧（...-Si-O-Si-O-Si-O-）为主链，在硅原子上直接连接有机基团的聚合物。某些有机基团可用于连接其中一些主链（...Si-O-），最常见的类型是线性聚合物（二甲基硅氧烷）或硅氧烷（PDMS）。硅酮材料的一个重要基团是硅树脂，它由氧化硅衍生而来。疏水性化合物不能利用水分子形成氢化连接，因此通常是非极性的,这意味着它不能与水等物质进行静电相互作用。

硅橡胶均压罩实际使用效果如图3所示。在硅胶和环氧树脂上没有结露痕迹，硅胶部件或环氧树脂芯上没有破损，带电运行效果良好。

图3 硅胶均压罩的应用

2.2 新建开闭所地面抬（垫）高

对新建开闭所应将开闭所地面土建抬（垫）高约40 cm以上（如图4所示）。这能非常有效地改善地下水形成的潮气对开闭所地面和电缆沟的影响，是保持开闭所运行环境干燥非常有效的措施之一。由于开闭所地面抬高40 cm，开闭所内地面和电缆沟比较干燥，空气湿度较低，将减少臭氧的产生。

图4 开闭所地面垫高

2.3 对电缆沟进行有效封堵

在墙体内外对电缆沟进行有效封堵，杜绝电缆沟内有明显长期的积水。这能直接减少开关柜内空气湿度，减少包括臭氧在内的腐蚀性气体的产生。对于开闭所电缆沟，建议在设计时外部电缆沟应低于开闭所内部电缆沟（如图5所示），以防止电缆沟长期积水。

图5 内外电缆沟的高差

2.4 长期运行开关柜内加热器

开关柜内加热器的长期运行，能够对开关柜内气体进行加热，通过气体热涨作用将开关柜内的水汽、臭氧等向柜外排出，大大降低柜内气体的密度，并和柜外空气形成热平衡，在没有外力（如强空气对流）作用下，柜外潮湿气体和腐蚀性气体也无法向柜内侵入，使得开关柜内部处在低湿度、低臭氧的良好安全环境中运行，防止开关柜内部凝露、氧化和绝缘破坏情况的产生。

2.5 保持开闭所有效的自然通风

开闭所保持适当的自然通风是为了让所内浑浊空气（特别是潮气、臭氧和因长期氧化、发酵而产生的其他弱酸性腐蚀性气体）和所外清新空气有一个自然交换的通道，降低开闭所内浑浊气体的浓度。如图6所示在10 kV开闭所上或下部开百叶窗后，开闭所内空气清新，没有强烈的潮湿和浑浊性气味，在加热器未投运的情况下设备被氧化情况轻微。在保持开闭所有效自然通风时应注意通风口应尽量远离开关柜；通风应避免强对流（风速过大），并考虑防尘、防水溅。

图6 开闭所上、下部的百叶窗

鉴于上述考虑，提出开闭所的通风方案：在开闭所开关柜对面的墙体上部开2个通风百叶窗，每个窗面积约1 m2。百叶窗可考虑加装防护铁丝网，眼睛平视百叶窗时不可透视，使得百叶窗在既能保持通风又能起到防水溅、防灰尘、减低风速等作用。也可在开闭所铁门下部开百叶窗（80 cm×30 cm），百叶窗要求同上。百叶窗上部距地约80 cm高度，同时在开闭所门内距铁门约30 cm处安装高度为30～40 cm的防鼠隔栏，起到防鼠和挡尘作用。对于新建开闭所，建议统一采用该方案。当开闭所靠近灌木或者树林等潮湿环境时，则只能在开闭所铁门上部开百叶窗。

2.6 开闭所内电缆沟盖板不能密封

由于电缆沟是整个开闭所中最阴潮、臭氧等腐蚀性气体最易产生和浓度最高的地方，需要在开关柜两侧（或背后通道）留有电缆沟通气孔，使得沟内过浓的有害气体能通过通气孔排放，降低其浓度。散发到开闭所空气中的有害气体，通过开闭所和外部的自然通风向开闭所外部进行排放。通过这样不断的自然循环，能很好地避免设备受到损害。

2.7 开闭所墙体四周留有1.5 m维护通道

在开闭所内四周沿墙体留出约1.5 m的维护通道（水泥地面），不仅有利于运行维护人员的巡检，还非常有利于墙体在阳光和风的作用下将墙体外表面的水分向外部自然挥发，并通过墙体的吸附作用不断将水气从开闭所内部向外部排放，这能很好地降低开闭所内的空气湿度（如图7所示），相反则会使得墙体常年阴潮。

3 结语

给开关设备提供一个干燥、清洁的良好运行环境是设备长期安全运行的基本条件，也是电网长期安全运行的重要环节。为此，10 kV开闭所投运前必须符合各项设计标准，验收严格把关。在实际运行中，加强设备和运行环境的维护，才能确保设备安全运行。

图7 1.5 m维护通道

[1]王秋梅.10 kV开关站的设计、安装、运行和检修[M].北京：中国电力出版社，2005.