孫 偉，胡小紅，董繼明

（紹興電力局，浙江 紹興 312000）

在日常10 kV開閉所管理中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有些開閉所由于房頂漏水、空氣潮悶、通風(fēng)效果差、電纜溝積水等原因，造成開關(guān)柜內(nèi)濕度大、站內(nèi)臭氧濃度高、電暈放電嚴(yán)重、絕緣被破壞、設(shè)備易被氧化等問題，存在潛在的安全隱患，直接影響到開閉所內(nèi)電氣設(shè)備的使用壽命和安全運(yùn)行。

1 開閉所高壓設(shè)備絕緣性能下降的主要原因

1.1 高壓設(shè)備絕緣性能下降的過程

高壓設(shè)備絕緣下降的原因在于臭氧、弱酸性腐蝕氣體和結(jié)晶水對(duì)絕緣材料（環(huán)氧樹脂）的破壞。水汽在電磁場(chǎng)的作用下（特別是電纜和銅排連接處尖端放電的作用下）被電解為氫離子和氧離子，氧離子和空氣中的氧氣結(jié)合形成臭氧（O3）。臭氧是不穩(wěn)定分子，它會(huì)破壞環(huán)氧樹脂的雙分子鏈結(jié)構(gòu)；水汽還會(huì)在絕緣材料表面形成結(jié)晶水使其表面絕緣能力下降，當(dāng)空氣中粉塵溶解于結(jié)晶水后，由于局部電子的快速運(yùn)動(dòng)和結(jié)合會(huì)在絕緣材料表面形成小電弧燃燒，破壞絕緣材料的表面絕緣，隨著不斷的累積，會(huì)在絕緣表面形成灰白色的粉末印痕，徹底破壞絕緣性能并最終導(dǎo)致設(shè)備相間或?qū)Φ囟搪贰?/p>

為此需要盡可能減少開閉所中水汽、臭氧和弱酸性氣體的濃度，防止電纜溝積水的同時(shí)保持自然有效的通風(fēng)，以保證開閉所內(nèi)臭氧和弱酸性腐蝕氣體能向外排泄、降低氣體濃度，避免（減少）設(shè)備絕緣的破壞。高壓設(shè)備性能下降過程如圖1所示。

1.2 高壓設(shè)備絕緣性能下降的主要因素

影響電氣絕緣的最主要因素是濕度和溫度。設(shè)備長(zhǎng)期暴露大氣試驗(yàn)結(jié)果顯示，濕、熱環(huán)境很容易引起電氣設(shè)備的快速腐蝕。對(duì)于一般的電氣設(shè)備來說，相對(duì)濕度在30%～60%比較適宜，當(dāng)相對(duì)濕度超過60%時(shí)，對(duì)電氣設(shè)備就會(huì)產(chǎn)生不良影響。在潮濕環(huán)境中，電氣設(shè)備極易造成表面凝露甚至淌水，絕緣嚴(yán)重下降，直至腐蝕損壞，由此會(huì)引起觸電、合閘拉弧、設(shè)備起火、爆炸等嚴(yán)重事故。

溫度低于“露點(diǎn)”時(shí)，就會(huì)發(fā)生凝露（見圖2）。溫度的波動(dòng)和大氣塵埃中的吸濕性雜質(zhì)容易引起水分冷凝，在含有污染物的大氣中，金屬都有臨界相對(duì)濕度。在臨界值之前，腐蝕速度很小或幾乎不腐蝕，超過這一臨界值時(shí)腐蝕速度就會(huì)突然猛增。出現(xiàn)臨界相對(duì)濕度，標(biāo)志著金屬表面上產(chǎn)生了一層吸附的電解液膜，這層液膜的存在使金屬?gòu)幕瘜W(xué)腐蝕轉(zhuǎn)為電化學(xué)腐蝕，由于腐蝕性質(zhì)發(fā)生了突變，因而腐蝕大大增強(qiáng)。電氣設(shè)備是間斷運(yùn)行的，在設(shè)備內(nèi)部的溫差變化大和相對(duì)濕度較大時(shí)，容易形成水膜，而金屬在水膜下的腐蝕速度極快。

外部環(huán)境對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行影響也很大。如開閉所電纜溝長(zhǎng)期積水，會(huì)造成電纜溝潮濕，使開閉所空氣濕度過大，超過正常運(yùn)行環(huán)境。

2 開閉所內(nèi)潮濕問題的解決

2.1 使用硅橡膠均壓罩

為了更好地應(yīng)對(duì)潮濕環(huán)境，可選用硅橡膠均壓罩來替代鋁合金均壓罩。硅橡膠是一種由硅-氧（...-Si-O-Si-O-Si-O-）為主鏈，在硅原子上直接連接有機(jī)基團(tuán)的聚合物。某些有機(jī)基團(tuán)可用于連接其中一些主鏈（...Si-O-），最常見的類型是線性聚合物（二甲基硅氧烷）或硅氧烷（PDMS）。硅酮材料的一個(gè)重要基團(tuán)是硅樹脂，它由氧化硅衍生而來。疏水性化合物不能利用水分子形成氫化連接，因此通常是非極性的,這意味著它不能與水等物質(zhì)進(jìn)行靜電相互作用。

硅橡膠均壓罩實(shí)際使用效果如圖3所示。在硅膠和環(huán)氧樹脂上沒有結(jié)露痕跡，硅膠部件或環(huán)氧樹脂芯上沒有破損，帶電運(yùn)行效果良好。

圖3 硅膠均壓罩的應(yīng)用

2.2 新建開閉所地面抬（墊）高

對(duì)新建開閉所應(yīng)將開閉所地面土建抬（墊）高約40 cm以上（如圖4所示）。這能非常有效地改善地下水形成的潮氣對(duì)開閉所地面和電纜溝的影響，是保持開閉所運(yùn)行環(huán)境干燥非常有效的措施之一。由于開閉所地面抬高40 cm，開閉所內(nèi)地面和電纜溝比較干燥，空氣濕度較低，將減少臭氧的產(chǎn)生。

圖4 開閉所地面墊高

2.3 對(duì)電纜溝進(jìn)行有效封堵

在墻體內(nèi)外對(duì)電纜溝進(jìn)行有效封堵，杜絕電纜溝內(nèi)有明顯長(zhǎng)期的積水。這能直接減少開關(guān)柜內(nèi)空氣濕度，減少包括臭氧在內(nèi)的腐蝕性氣體的產(chǎn)生。對(duì)于開閉所電纜溝，建議在設(shè)計(jì)時(shí)外部電纜溝應(yīng)低于開閉所內(nèi)部電纜溝（如圖5所示），以防止電纜溝長(zhǎng)期積水。

圖5 內(nèi)外電纜溝的高差

2.4 長(zhǎng)期運(yùn)行開關(guān)柜內(nèi)加熱器

開關(guān)柜內(nèi)加熱器的長(zhǎng)期運(yùn)行，能夠?qū)﹂_關(guān)柜內(nèi)氣體進(jìn)行加熱，通過氣體熱漲作用將開關(guān)柜內(nèi)的水汽、臭氧等向柜外排出，大大降低柜內(nèi)氣體的密度，并和柜外空氣形成熱平衡，在沒有外力（如強(qiáng)空氣對(duì)流）作用下，柜外潮濕氣體和腐蝕性氣體也無法向柜內(nèi)侵入，使得開關(guān)柜內(nèi)部處在低濕度、低臭氧的良好安全環(huán)境中運(yùn)行，防止開關(guān)柜內(nèi)部凝露、氧化和絕緣破壞情況的產(chǎn)生。

2.5 保持開閉所有效的自然通風(fēng)

開閉所保持適當(dāng)?shù)淖匀煌L(fēng)是為了讓所內(nèi)渾濁空氣（特別是潮氣、臭氧和因長(zhǎng)期氧化、發(fā)酵而產(chǎn)生的其他弱酸性腐蝕性氣體）和所外清新空氣有一個(gè)自然交換的通道，降低開閉所內(nèi)渾濁氣體的濃度。如圖6所示在10 kV開閉所上或下部開百葉窗后，開閉所內(nèi)空氣清新，沒有強(qiáng)烈的潮濕和渾濁性氣味，在加熱器未投運(yùn)的情況下設(shè)備被氧化情況輕微。在保持開閉所有效自然通風(fēng)時(shí)應(yīng)注意通風(fēng)口應(yīng)盡量遠(yuǎn)離開關(guān)柜；通風(fēng)應(yīng)避免強(qiáng)對(duì)流（風(fēng)速過大），并考慮防塵、防水濺。

圖6 開閉所上、下部的百葉窗

鑒于上述考慮，提出開閉所的通風(fēng)方案：在開閉所開關(guān)柜對(duì)面的墻體上部開2個(gè)通風(fēng)百葉窗，每個(gè)窗面積約1 m2。百葉窗可考慮加裝防護(hù)鐵絲網(wǎng)，眼睛平視百葉窗時(shí)不可透視，使得百葉窗在既能保持通風(fēng)又能起到防水濺、防灰塵、減低風(fēng)速等作用。也可在開閉所鐵門下部開百葉窗（80 cm×30 cm），百葉窗要求同上。百葉窗上部距地約80 cm高度，同時(shí)在開閉所門內(nèi)距鐵門約30 cm處安裝高度為30～40 cm的防鼠隔欄，起到防鼠和擋塵作用。對(duì)于新建開閉所，建議統(tǒng)一采用該方案。當(dāng)開閉所靠近灌木或者樹林等潮濕環(huán)境時(shí)，則只能在開閉所鐵門上部開百葉窗。

2.6 開閉所內(nèi)電纜溝蓋板不能密封

由于電纜溝是整個(gè)開閉所中最陰潮、臭氧等腐蝕性氣體最易產(chǎn)生和濃度最高的地方，需要在開關(guān)柜兩側(cè)（或背后通道）留有電纜溝通氣孔，使得溝內(nèi)過濃的有害氣體能通過通氣孔排放，降低其濃度。散發(fā)到開閉所空氣中的有害氣體，通過開閉所和外部的自然通風(fēng)向開閉所外部進(jìn)行排放。通過這樣不斷的自然循環(huán)，能很好地避免設(shè)備受到損害。

2.7 開閉所墻體四周留有1.5 m維護(hù)通道

在開閉所內(nèi)四周沿墻體留出約1.5 m的維護(hù)通道（水泥地面），不僅有利于運(yùn)行維護(hù)人員的巡檢，還非常有利于墻體在陽光和風(fēng)的作用下將墻體外表面的水分向外部自然揮發(fā)，并通過墻體的吸附作用不斷將水氣從開閉所內(nèi)部向外部排放，這能很好地降低開閉所內(nèi)的空氣濕度（如圖7所示），相反則會(huì)使得墻體常年陰潮。

3 結(jié)語

給開關(guān)設(shè)備提供一個(gè)干燥、清潔的良好運(yùn)行環(huán)境是設(shè)備長(zhǎng)期安全運(yùn)行的基本條件，也是電網(wǎng)長(zhǎng)期安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。為此，10 kV開閉所投運(yùn)前必須符合各項(xiàng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)收嚴(yán)格把關(guān)。在實(shí)際運(yùn)行中，加強(qiáng)設(shè)備和運(yùn)行環(huán)境的維護(hù)，才能確保設(shè)備安全運(yùn)行。

圖7 1.5 m維護(hù)通道

[1]王秋梅.10 kV開關(guān)站的設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行和檢修[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.