探讨钢铁公司高温高湿季节电力系统安全运行的措施

2018-11-23蒋海牙王伟业李贺昌杜建华田冬明

山西冶金 2018年5期

蒋海牙，王伟业，李贺昌，杜建华，田冬明

(首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北唐山 063200)

高温高湿的季节是电气事故的频发期，由于阴暗潮湿导致的电气事故不仅影响本段设备的运行，带来的短时压降也会影响同一母线或同系统的其余设备的停电故障，进而扩大电力故障的影响范围，严重扰乱正常的钢厂生产运行，对钢铁生产造成较大的影响，对于沿海区域湿度较大的改钢铁企业电气设备影响尤甚，甚至对整个区域电力网造成影响。既然高温潮湿成为配电网中无法避免的问题，本文探索性的研究出具体的实践措施和管理方法，本文研究出先期措施来降低因为雨季潮湿引起的电气设备故障率，防患于未然[1,2]。为保证电力系统安全、可靠运行，本文从具体事例出发，着重研究电气设备的除湿防潮、加强运行管理和监督等内容进行展开。

1 具体案例分析

1.1 配电室发生滑环箱电气接地故障分析

2015年6月份该钢铁公司码头配电室发生滑环箱内部电气故障（见图1），造成10 kV高压首先由于绝缘不良造成单相接地，单相接地两周波后由于弧光放电继而引发三相实际性接地，检查该10 kV系统录波电压降至6.3 kV（见图2），瞬间低电压引起部分比较敏感的变频设备以及传、转动电气设备的短时停电问题。专业人员分析主要因为适时连连阴雨，导致箱内空气湿度变大，柜内的加热器未正常开启，白天与黑夜温度变化较大致使箱内雾水蒸汽发生凝露，凝露的水滴附着在绝缘板及绝缘子表面，形成导电层，导致绝缘大幅度降低甚至破坏电气的绝缘性能，促使本来不导电的区域变成了导电区域，进而引起局部放电最终导致金属性电气接地故障。

图1 电滑箱故障图

图2 配电滑环箱电压变化波动图

1.2 梅花触头铜锈及母排放电故障分析

2017年7月5日该钢厂制氢站10 kV配电室由于高温雨季，外加海边潮湿太重，又缺乏专门的空调和除湿装置，仅在密闭开关柜内有自带的加热驱潮装置，导致该10 kV配电室断路器开关的梅花触头处周围以及母排等均有放电，由于点巡检发现的及时，紧急进行停电处理，幸而未造成电气停电故障发生。进行紧急停电处理后，断路器拉出柜外发现断路器三相动触头梅花触头与连接的母排都被青绿色的“铜绿”锈蚀较严重，在断路器三相的上、下静触头的隔板之间[3]，以及开关柜周围亦有明显的烧伤痕迹，具体情况如图3。经检查发现现场湿度高达95%，温度33℃，由于该开关柜采用全封闭结构，变电站10 kV高压室由于季节性的关系导致内部空气湿度较大，开关柜柜内自带的加热驱潮装置长期处于启动状态，10 kV配电室本身没有专门的空调以及除湿装置,因此当该装置启动时，开关柜内潮气受热，在开关柜内各处转移附着，但因该开关柜的全密封性能低，潮气无法排出，故潮气在某地方密集，造成断路器的梅花触头等地方严重氧化，又由于昼夜温差较大，因此可能在触壁外壳、绝缘隔板、连接母排等各类绝缘件上形成凝露，使该绝缘件的绝缘性能严重下降，最终导致局部放电[4，5]。该10 kVⅠ段母线全部停电后检查发现其余柜子潮湿亦形成水雾或者凝露如图4。

图3 制氢站10 kV配电室梅花触头铜锈与局部放电图

图4 制氢站10 kV配电室母排放电图与未放电开关柜的水雾与凝露

1.3 1号制冷机跳机故障分析

2018年7月25日4：48分高炉鼓风机站1号脱湿A机组停机，检查10 kV高压室发现1号脱湿A机组高压柜保护报警，专业人员进一步检查发现1号脱湿A机组现场主电源接线盒内接线柱对电机外壳有放电痕迹，经初步判断主要因为该配电室湿度高达95%，1号脱湿A机组电机接线盒内部接线柱表面凝露，造成绝缘降低沿接线柱表面对地放电，导致高压柜速断保护动作，是造成1号脱湿A机组停机的直接原因（见图5）。

图5 现场放电图以及保护装置跳闸图

2 具体防范措施和管理方案

2.1 具体防范措施

实践经验得知高压电气设备如长时间在湿度超过70%以上的高湿环境下运行，再加上高温设备散热不好，可导致固体绝缘物层表面的暴露部分持续吸收湿气而形成一层水膜，而水中含有的离子由于电场的作用会在绝缘层面不断的持续运动，并向正负电极附近积聚，从而加大局部电场强度，导致局部放电，并引起表面闪络下降了电压。沿面闪络电压随着湿度越来越大而下降的越来越多，这种绝缘物表面放电现象会使得绝缘表面局部过热甚至碳化，并发出放电声、胶臭味。如果上述现象得不到合理的发现和处理，持续的放电最终会造成绝缘降低，最终形成相对地和相间短路等故障，从而发生重大电气事故。

为了减轻环境温度、湿度对高压电气设备运行的影响，本文建议采取以下措施进行防范。

1）全面封堵变配电室与室外连接的进出电缆保护套管的所有接口及相关连地方，尤其是带有地下电缆夹层的封堵工作，双管齐下的防小动物也防水及潮气进入室内电气相关的设备。

2）变配电室、电气相关室均宜安装空调，在高湿季节，按实际情况适时选择“除湿”模式运行。

3）在空调除湿及普通除湿机效果不理想时，建议考虑安装工业智能除湿机，其最小除湿为30%左右（这是普通空调除湿所达不到的），并可定时自主除湿。智能型除湿装置是采用半导体制冷除湿方式，智能的将密闭空间的潮湿空气在风扇的吸引力作用下引入除湿风道，空气中的水汽经过半导体制冷机构制冷后冷凝成水，再通过导水管排出柜体，可达到很好的除湿效果。通过减低空气中含水量，同时降低相对湿度和绝对湿度，同时不升高温度，避免了温差所带来的负面影响如凝露的产生，从根本上杜绝或减少了事故的发生，也不会因高温而加速柜内器件及柜体的老化。智能型除湿装置把被动防止凝露方式改为主动引导凝露，有效的防止柜内设备老化、绝缘强度降低、二次端子击穿、材料霉变及钢结构件锈蚀等安全隐患，保证电网安全运行。适用于各种体积、各种安装条件的多种产品，安装方便，可自主控制。因此各配电室建议按照工业智能除湿机，降低电气故障率，确保电力系统安全运行。

4）电气设备区、室内全部悬挂温湿度双显测量仪，实时监测，定时记录，及时分析湿度程度，找出高湿的具体原因，采取有效去湿、除湿措施，改善设备运行环境。

5）任何季节都要杜绝电气相关设备室、区域内屋顶出现雨、雪水渗漏的情况。

6）室内外电缆沟井，电缆夹层，要做到逢雨必查，有水及时抽，严防潮湿气、水分进入电气设备区域。

7）新建变配电室应要求生产厂家选择耐湿特性好的优质绝缘配件。不同的设备厂家生产的绝缘材料品质也不尽相同，各种设备对环境湿度的耐受程度也不一致，质量较好的可在湿度70%～80%及以上的环境湿度，质量较差的可能在50%～60%时将耐受不住湿度的影响绝缘性能降低，继而产生放电声并伴有异常气味。

8）关于户外瓷绝缘设备如变压器绝缘瓷瓶、线路的绝缘子串等喷洒RTV(一种新型绝缘子防污涂料)，同时使用憎水性能力强的设备，提高瓷绝缘等电气设备的防污防闪性能。同时室外线路使用复合绝缘子，复合绝缘子主要由引拔棒、伞裙及金具三部分组成。其伞裙采用整体注压工艺，从而解决影响复合绝缘子可靠性的关键问题界面击穿，具有良好的憎水性，耐老化性，机械强度高，耐污性能强，强有力的提高了设备稳定运行水平。

9）短路故障基本可瞬时切除，所以为了降低电气故障对电力系统范围影响，本文建议可按现场实际运行情况，可选择性的摘除低压配电室低压脱扣线圈。

10）检修时务必做好电气设备的灰尘、杂质清扫清理等工作，提高电气设备的绝缘性能。

11）室外配电箱选用建议采用防护等级IP67及更高（不透灰尘、防护浸水），同时柜内需带有加热器及温度传感器装置，防止配电箱内由于温湿度原因发生凝露现象。

12）对于建议更换铜编织线的软连接线及接地线为铜箔或铜棒以提高防腐蚀能力。

13）室外配电箱体密封采用硅酮密封胶密封，此胶在室温下与空气中的水发生应固化形成弹性硅橡胶，从而有着良好的密封性能。

14）在室外配电箱相间加装绝缘板，避免单相接地故障演变为三相短路故障。