劉朝根

摘 要：中壓電力設(shè)備在高濕度重污染環(huán)境中使用時(shí)，金屬部件容易受到腐蝕受損，絕緣件容易老化放電。文章探討電力設(shè)備在這些惡劣環(huán)境中使用時(shí)容易導(dǎo)致老化的根源，如何檢測(cè)設(shè)備是否老化，總結(jié)對(duì)設(shè)備在這些環(huán)境中安裝和使用提出建議，并提出設(shè)備已出現(xiàn)老化后的補(bǔ)救措施。

關(guān)鍵詞：中壓電力設(shè)備；高濕度；重污染；凝露；老化

引言

國(guó)際IEC標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家GB標(biāo)準(zhǔn)和電力行業(yè)DL標(biāo)準(zhǔn)對(duì)3kV到35kV中壓電力設(shè)備的常規(guī)使用環(huán)境都有詳細(xì)的要求說(shuō)明。比如在濕度方面，IEC60694就規(guī)定：24小時(shí)內(nèi)測(cè)得的相對(duì)濕度平均值不超過(guò)90%；24小時(shí)內(nèi)測(cè)得的水蒸汽壓力平均值不超過(guò)2.2kPa；一個(gè)月內(nèi)測(cè)得的相對(duì)濕度平均值不超過(guò)90%；一個(gè)月內(nèi)測(cè)得的水蒸汽壓力平均值不超過(guò)1.8kPa。即便是在樣常規(guī)的環(huán)境中使用，電力設(shè)備也有可能由于溫度變化激烈而產(chǎn)生凝露現(xiàn)象。在濕度和污染方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出上述使用的常規(guī)條件的某些惡劣環(huán)境中，即使經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的電氣設(shè)備也可能因?yàn)榻饘俨考目焖俑g以及絕緣部件表面的老化受損。

1 中壓電力設(shè)備老化的根源

1.1 凝露

凝露是將氣體中的水蒸汽轉(zhuǎn)凝結(jié)為液體水而附著于導(dǎo)體和絕緣體表面的過(guò)程。如果空氣環(huán)境溫度恒定不變，而空氣濕度不斷增加，達(dá)到水蒸汽飽和，則會(huì)發(fā)生凝露現(xiàn)象，并生成液態(tài)水?；蛘呖諝庵袧穸群愣?，但溫度驟然下降，也會(huì)產(chǎn)生凝露。凝露的水珠長(zhǎng)時(shí)間附著在導(dǎo)電體和絕緣體上面，會(huì)腐蝕金屬導(dǎo)電體，降低絕緣體的絕緣性能，造成爬電、閃絡(luò)甚至短路，加速用電設(shè)備的老化。在介質(zhì)表面未發(fā)生凝露的條件下，空氣中絕對(duì)濕度增大時(shí)，絕緣件沿面閃絡(luò)電壓會(huì)略有提高。但介質(zhì)表面一旦發(fā)生凝露時(shí)，沿面閃絡(luò)電壓降明顯下降。一般對(duì)于電力設(shè)備而言，保持30%到60%的相對(duì)濕度最為適宜，一旦濕度超過(guò)60%，就容易對(duì)電力設(shè)備造成不利影響。

介質(zhì)是否發(fā)生凝露，不僅取決于絕對(duì)濕度的大小，還與大氣的相對(duì)濕度以及介質(zhì)表面的溫度有很大的關(guān)系。

1.2 空氣污染

空氣污染主要有工業(yè)污染和大自然空氣污染。工業(yè)型污染包括化工廠(chǎng)、冶煉廠(chǎng)及火電廠(chǎng)的排煙，水泥廠(chǎng)、煤礦及礦場(chǎng)的粉塵，循環(huán)水冷卻塔或噴水池的酸化水霧等。來(lái)自大自然的空氣污染包括自然條件下產(chǎn)生的霧氣、鹽堿地區(qū)的水汽蒸發(fā)、海邊地區(qū)的海霧或鹽霧、大風(fēng)吹起的塵土污穢。這些彌漫在空氣中的污染物日積月累的沉積在電力設(shè)備外絕緣表面上，形成污穢層，嚴(yán)重腐蝕金屬件及破壞絕緣件，導(dǎo)致設(shè)備的爬電、放電、絕緣擊穿等故障。

2 電力設(shè)備老化的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的眼望、耳聽(tīng)、鼻聞，可以非常容易地檢測(cè)到中壓電力設(shè)備由于凝露和污染造成的設(shè)備老化問(wèn)題。

眼望，主要是觀(guān)察建筑物和電力設(shè)備是否有凝露，表面是否有污染造成的灰塵和污染物聚集，電力設(shè)備金屬部件比如分壓器、電纜接頭、接線(xiàn)端子是否腐蝕，絕緣部件比如絕緣子、電纜終端、電容分壓器是否出現(xiàn)白色痕跡的粉化現(xiàn)象或者海綿狀金屬淀積的黑色痕跡，光線(xiàn)暗淡的環(huán)境下觀(guān)察開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部是否有出現(xiàn)藍(lán)色熒光的放電現(xiàn)象。

耳聽(tīng)，就是現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)聽(tīng)聽(tīng)是否有“嘶嘶”或“噼噼啪啪”的電暈放電聲。由于凝露或污染導(dǎo)致絕緣件老化后，絕緣件表面電場(chǎng)分布很不均勻，引起尖端電暈放電。當(dāng)局部電場(chǎng)達(dá)到臨界場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，氣體發(fā)生局部電離，出現(xiàn)藍(lán)色熒光并發(fā)出放電聲音。

鼻聞，現(xiàn)場(chǎng)是否聞到臭氧的氣味。這是由于電暈放電時(shí)，在高壓電場(chǎng)的強(qiáng)電離作用下，具有足夠的動(dòng)能電力撞擊氧氣分子，使之分解成氧原子。在高溫和強(qiáng)場(chǎng)條件下，離解的氧原子和氧分子反應(yīng)合成臭氧。臭氧是具有很強(qiáng)的氧化腐蝕性氣體，會(huì)進(jìn)一步破壞絕緣體的絕緣性能。

3 電力設(shè)備老化的補(bǔ)救或預(yù)防措施

3.1 在中壓開(kāi)關(guān)柜中安裝使用防凝露的加熱裝置

在中壓開(kāi)關(guān)柜中安裝防凝露的加熱裝置，并使其連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，即加熱裝置必須全年每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，不設(shè)自動(dòng)或手動(dòng)控制，使開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的溫度始終高于開(kāi)關(guān)柜外部的環(huán)境溫度2～3度。切勿將加熱器連接到溫度控制或調(diào)節(jié)系統(tǒng)上，否則可能會(huì)造成溫度變化，發(fā)生凝露并縮短加熱元件的使用壽命。

3.2 使用足夠高IP防護(hù)等級(jí)的中壓開(kāi)關(guān)柜

使用IP4X甚至更好防護(hù)等級(jí)的中壓開(kāi)關(guān)柜，以有效防止污染物進(jìn)入開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部。開(kāi)關(guān)柜的底板不要留有縫隙，電纜孔及其它縫隙用絕緣膠泥密封好，以防止潮氣從電纜溝涌上來(lái)。使用GIS氣體全絕緣柜可以非常有效地杜絕中壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部凝露及受污染氣體的影響。

3.3 改善變電站的通風(fēng)條件

變電站一般需要有足夠的通風(fēng)，以便驅(qū)散變壓器所產(chǎn)生的熱量，并在天氣特別濕潤(rùn)或濕度大的情況下起到干燥的作用。但是過(guò)度的通風(fēng)會(huì)急劇增加凝露的機(jī)會(huì)，同時(shí)還會(huì)增加污染和灰塵的進(jìn)入量。因此，通常只保持變電站變壓器散熱所需的最低通風(fēng)要求，避免過(guò)度通風(fēng)。盡量使用自然通風(fēng)而不是強(qiáng)制通風(fēng)，以便溫度不會(huì)突然發(fā)生變化，從而避免達(dá)到露點(diǎn)。如果一定要強(qiáng)制通風(fēng)，則應(yīng)確保使風(fēng)扇連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。在變電站的通風(fēng)口安裝人字形擋板也可以減低灰塵進(jìn)入量以及污染。

3.4 在變電站里加裝空調(diào)系統(tǒng)或工業(yè)除濕機(jī)

如果有條件的話(huà)，在變電站安裝空調(diào)系統(tǒng)或工業(yè)除濕機(jī)，可以非常有效地調(diào)節(jié)變電站室內(nèi)的溫度和濕度。變電站中常用的防潮除濕設(shè)備一般有空調(diào)和工業(yè)除濕機(jī)兩種。其中空調(diào)既能制冷又能制熱，還可以進(jìn)行除濕。其除濕工作原理是當(dāng)室內(nèi)空氣流過(guò)室內(nèi)蒸發(fā)器時(shí)，在蒸發(fā)器的冷卻降溫作用下，空氣溫度會(huì)降至露點(diǎn)溫度以下，使得空氣中的水汽凝結(jié)成結(jié)晶水析出，從而達(dá)到了除濕的目的；工業(yè)除濕機(jī)則由壓縮機(jī)、熱交換器、風(fēng)扇、盛水器以及控制器構(gòu)成，其工作原理是室內(nèi)空氣由風(fēng)扇吸入并經(jīng)空氣過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾后，在冷卻的蒸發(fā)器上進(jìn)行降溫除濕，將空氣中的水汽凝結(jié)為結(jié)晶水析出，從而降低空氣的相對(duì)濕度。

3.5 新建變電站抬高整體的地基

對(duì)于新建變電站，要將其地面基礎(chǔ)抬（墊）高約0.4m以上，這將有效改善地下水及周邊環(huán)境所形成的潮氣對(duì)變電站的地面以及電纜溝造成的影響，對(duì)于保證變電室內(nèi)中壓開(kāi)關(guān)柜處于干燥的運(yùn)行環(huán)境極為有利。此外，將配電房基礎(chǔ)抬高0.4m后，變電站的地面和電纜溝將比較干燥，空氣濕度的降低也會(huì)減少臭氧的產(chǎn)生。

3.6 保持電纜溝干燥

對(duì)變電站墻體內(nèi)外對(duì)電纜溝進(jìn)行有效封堵，杜絕電纜溝由于封閉不嚴(yán)出現(xiàn)嚴(yán)重的長(zhǎng)期積水情況，以確保室內(nèi)電纜溝在各種條件下都是干燥的。如果在電纜溝的底部放些沙粒，干燥的效果會(huì)更好。如果是新建的變電站，要將變電站里電纜溝的設(shè)計(jì)高度適當(dāng)高于外部電纜溝，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求鋪設(shè)電纜。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)造成電力設(shè)備老化的兩大根源，凝露和空氣污染，在安裝和使用中，只要預(yù)防措施做到位，就可以為電力設(shè)備提供一個(gè)清潔而干燥的良好運(yùn)行環(huán)境，確保電力設(shè)備在高濕度重污染環(huán)境中長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。

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