农村电力系统35kV、10kV配电室开关柜防雨装置的应用研究

谭　锐，张琼华，金仲华

农村电力系统35kV、10kV配电室开关柜防雨装置的应用研究

谭锐，张琼华，金仲华

(云南电网有限责任公司红河供电局，云南 蒙自 661100)

近年来，随着农村地区经济的快速发展，农村用电需求不断增加，对电压质量的要求也不断提高。变电站承担着各乡镇电力供应的重要任务，而开关柜作为变电站一个的重要组成设备，直接影响着电网负荷及和电力系统的稳定运行。变电站配电室开关柜顶盖一般都设计有散热孔，容易导致雨水进入到柜体内，造成电器元件的短路和损坏。在日常工作中，运维人员要十分重视开关柜的防水问题，采取有效的措施做好防水工作，可以极大提高开关柜的安全性，保障电网设备的正常运行。

配电室；电力系统；开关柜；防雨装置

变电站配电室开关柜因散热除湿需要，一般设计有通风口，一旦配电室排风口或柜顶出现防水老化等问题，遇到大雨大风等极端天气容易发生雨水渗入开关柜体内的情况。开关柜防水功能的缺陷，容易缩短电气元件的使用寿命，引发短路等电气故障，造成农村大面积停电，所以在保证开关柜散热除湿的同时，提升其防水性能非常重要。

1　35kV、10kV配电柜发展趋势

以特高压输电技术、先进电气设备和集成技术为重点是未来电力系统发展的主要方向，具有良好的市场应用前景。当前，相关电力企业积极开发能应于特殊场合、专用系统的电力设备，努力开展带前瞻性、方向性的技术与设备的研究和开发，深入研究系统与成套设备中的关键技术问题。未来高压配电柜依旧将朝着高性能、小体积、电子化、智能化、模块多、多功能等方向发展，应用范围将会更加广泛。在农村电力系统中推广应用智能化新型的高压配电柜，不但能够提高电网运行质量，还能合理调控用电量，有利于电力企业的升级发展，打造农村智慧电网[1]。

2　传统35kV、10kV配电柜存在的缺点及优化方案

2.1　35kV、10kV配电柜存在的缺点

传统高压配电柜顶盖上均设计有散热孔，若配电室通风不好或环境潮湿，会导致配电柜内部绝缘电阻下降，从而引发漏电甚至短路，对电力系统造成极大的危害。若配电室屋顶防水老化或排风口密封不良导致漏雨，容易引发电气安全事故，进而造成供电中断，甚至会因外壳导电危害操作人员人身安全。

2.2　传统35kV、10kV配电柜的优化方案

2.2.1安装防凝露装置

传统高压配电柜柜体在密封不严的情况下，容易在长时间降雨时让潮湿的空气通过缝隙进入到柜体内部，引发霉变和锈蚀。安装防凝露装置后，可有效控制柜体内部的霉变和锈蚀。

2.2.2安装防水易安装顶盖

传统高压配电柜顶盖防水性能不佳，在恶劣环境下，雨水易从配电柜顶部渗漏进入内部，对电气设备造成损坏，影响电网运行的稳定性。在配电柜顶部安装一种防水易安装顶盖，可有效解决防水问题。

2.3　方案对比及选定

通过对比以上两个方案可知：安装防凝露装置可从内部解决配电柜受雨水侵蚀的情况；安装防水易安装顶盖可从外部防止雨水渗漏到柜体内部。安装防凝露装置虽效果较好，但是成本过高，在柜体内部安装有一定难度，而安装防水易安装顶盖则相对成本较低，操作简便，应用更为广泛[2]。

3　选择合适的防水透气材料

空气潮湿容易造成开关柜、户外端子箱等小型输电设备中的金属体生锈腐蚀，影响设备使用寿命，用传统加热和排风除湿方法都难以奏效，特别是柜内外温差较大或在梅雨潮湿季节，容易发生严重的凝露，直接威胁到输变电设备的安全运行。新型开关柜防水材料的选择应具备防水、透气、强度高、耐老化、重量轻、易铺装、可根据开关柜不同大小进行裁剪加工等特点。在设计时需借鉴电子产品的防水防尘设计理念，使用防水透气膜作为外部防护材料，一方面可以最大程度保护开关柜不受外部水气侵袭，另外一方面又能有效保证开关柜内部的潮气排出。防水透气膜的用途广泛，主要被应用于电子、汽车、包装、小家电、环保等领域，用以保证电子产品的防尘防水透气散热性能。防水透气膜原材料有很好的防尘防水，透气散热性能，可以很好地释放产品内部的水蒸气，避免水蒸气在产品内部冷凝成液体水引发短路而导致故障。防水透气膜的原材料由聚四氟乙烯膨化拉伸形成，有很多微孔，这些微孔孔径比空气分子大，比灰尘等物质的粒径小，因而在实现气体正常交换的同时可带走柜体内部产生的热量，还能起到很好的防尘效果，实现柜体内部温度和气流的动态平衡。

4　开关柜顶盖设计

在设计传统开关柜顶盖部分时一般采用全封闭式，不但散热效果不佳，容易导致凝露，造成跳闸短路，引发设备故障，而且安装拆卸较为繁琐，操作难度大。新型开关柜的顶盖设计应该具备散热好、易安装、重量轻，美观要求等特点[3]。

(1)新型开关柜顶盖应选用具备防水透气功能的材料，能满足柜体顶盖强度高，耐老化，重量轻，易铺装，可根据开关柜不同大小进行裁剪加工的需求。选用可回收利用的环保材料，通过热压合工艺将3层具有防水、透气、防潮的高分子防水材料复合在一起，成品厚度不超过1cm，如图1所示。

图1　防水透气材料结构图

(2)新型开关柜顶盖的外观设计应符合城市乡村建设绿色规划，具备易安装、重量轻、外观美等特点。柜体顶盖板主要为3层构成，顶层为高强度、绝缘、重量轻的板材，可耐磨损、抗老化；中间层为新研究的高分子防水材料；下层为带孔过滤层，当开关柜加上本项目顶盖后，可保留原有开关柜压力释放、透气功能，如图2所示。

图2　顶盖板设计图

(3)新型开关柜选用顶盖四周向上卷曲结构，在保证开关柜顶部防水透气功能的前提下，可解决在恶劣条件下雨水飞溅影响周边设备的问题。开关柜顶盖接收雨水时卷曲结构可防止雨水飞溅，汇集后的雨水从四角安装的专用引流管排放。顶盖支架上使用可调节式卡扣，安装时只需扣在开关柜顶部即可，如图3所示。

图3　顶盖板示意图

5　新型开关柜顶盖的技术关键点及创新点

(1)技术关键点。开关柜顶盖设计选用高分子防水材料；使用高强度、绝缘、重量轻的板材，耐磨损、抗老化；在保证柜内设备安全稳定运行的同时，具备透气、防尘、防水的功能，实现了柜体内部温度和气流的动态平衡。

(2)创新点。柜体盖顶采用顶盖四周向上卷曲结构，并配有专用引流管，提升了柜体在恶劣天气下的防水功能，防止了雨水飞溅影响周边设施。采用便于安装的卡扣式设计，无需焊接，扣件扣紧即可，提高了运维人员的工作效率。

6　新型开关柜顶盖使用的注意事项

新型开关柜防水易安装顶盖在外力作用下容易变形，使用过程中应避免在其顶部放置杂物。顶盖应放在干燥的地方保存，避免其受潮或损坏。安装时应注意带电部位的位置，做好安全防护，防止发生触电事故。在定期、动态巡视时，若发现顶盖有损坏或破损，应及时更换。

7　结语

随着我国电力事业的不断发展，农村地区对电力系统的安全性和稳定性要求越来越高。针对传统开关柜存在的散热性、防水性能不佳，安装不便等问题，采用新型材料和新结构，设计了一款新型开关柜，在保证开关柜内部设备安全同时，又能满足开关柜防水的要求，消除雨水对柜体内部侵蚀所带来的安全隐患，安装维修时便于拆装，提升了运维人员的工作效率，减少了农村地区大面积停电事件的发生，保障了电力系统的稳定运行，具有广阔的应用前景。

[1] 吴振.高低压开关柜的维护[J].现代物业,2013 (8): 136-137.

[2] 张雪峰,石亮亮,石俊杰.防水型电气控制柜的设计[J].职业,2015(6):144-145.

[3] 李志国,智能化低压配电系统的发展与应用[J].城市建设理论研究,2012(35).

Study on the application of rain proof device for switch cabinet in rural power distribution room

TAN Rui, ZHANG Qionghua, JIN Zhonghua

(Honghe Power Supply Bureau of Yunnan Power Grid Co., Ltd., Mengzi,Yunnan 661100, China)

In recent years, with the rapid economic development in rural areas, the demand for electricity in rural areas has continued to increase, and the requirements for voltage quality have also continued to increase. Substations undertake the important task of supplying important power to various towns, and switchgear, as an important component of substations, can directly affect the load of the power grid and the stable operation of the power system. The top cover of the switch cabinet in the power distribution room of the substation is generally designed with heat dissipation holes. Rainwater can easily cause rainwater to enter the cabinet, causing short circuits and damage to electrical components. Therefore, in daily work, operation and maintenance personnel should attach great importance to the waterproof problem of switch cabinets, and take effective waterproof measures to do waterproof work, which can greatly improve the safety of switch cabinets and ensure the normal operation of the power grid equipment.

transformer room; power system; switch cabinet; rain gear

TM45

A

2096–8736(2022)02–0046–03

谭锐(1982—)，男，云南建水人，大学本科，助理工程师，主要研究方向为电气工程(变电运行)。

责任编辑：阳湘晖

英文编辑：唐琦军