有效控制环境温湿度对配电系统安全运行的积极影响

白晓华

1 放电现象简介及初步判断

1.1 放电现象简介

我企业工业园区110kV变电站的35kV配电室共有8面柜体，分别为进线柜2面（357开关、358开关）、出线柜3面（新一开关、新园开关、备用开关），母联柜1面（350开关）、PT柜2面，进、出线全部采用电缆，高压开关柜属于金属全密封式柜体。

自2010年因投产的要求紧急投入运行，运行后不久35KV配电柜内即有不同程度的放电现象。放电分布情况：母排套管处、开关柜静触头处、PT熔断器的套管处、以及电缆头均出现过不同程度的放电声和电晕现象。

针对此类放电现象，由厂家做了大量消缺工作，例如，缺陷电缆头增加绝缘层、更换耐压等级更高的母线套管及支柱，但是效果均不理想，没有彻底解决问题。

1.2 原因初步判断

2014年2月24日，工业园区变电站35KV备用柜母线侧静触头B相对其套管放电，使整段母排声音异常，在停电检查处理的过程中，发现35KV母排上凝结有一层水雾，备用柜位于配电室的地势最低处，其竖母排处已凝结成结露，A、C相竖母排与电流互感器连接，结露附着在电流互感器的根部，有放电烧黑的痕迹，而B相为套管直通至静触头，所以在B相静触头处直接表现出来放电火花现象。

经过初步分析认为，一直以来困扰大家的放电现象很有可能与这些水雾及结露有关，即可能与环境的温湿度的变化有关。

2 原因分析

2.1 资料汇总分析

根据初步判断的方向，整理工业园区变电站的运行记录及缺陷记录本，经过对现场记录情况汇总分析，剔除无关因素，抽取某一时期的典型记录，制作天气变化与放电现象的关系（由于前期对环境温湿度的信息记录不具体，只能看到天气与放电现象的变化趋势）如下表所示：

日期	天气	相关记录描述	分析
2013.7.15	晴	35KV配电室有放电声，园新开关、园三开关、358开关柜内有放电声	较干燥，放电不明显
2013.7.16	晴
2013.7.17	雨	35KV配电室有明显严重的放电声，母排非常大的振动声，园新开关、园三开关、358开关静触头处有明显的放电弧光，园三电缆头处有放电火花	天气骤变，湿度持续上升，放电现象非常严重
2013.7.18	雨
2013.7.19	雨
2013.7.20	阴	35KV配电室有明显的放电声、母排振动声，园新开关、园三开关、358开关静触头处有轻微的放电弧光，园三电缆头处有放电火花	湿度达到一定的饱和状态，放电现象稍有减弱
2013.7.21	雨
2013.7.22	雨
2013.7.23	阴
……	晴 ……	……	随着环境湿度逐渐降低，放电现象有所减弱
2013.7.28	晴	35KV配电室有放电声，园新开关、园三开关、358开关柜内有放电声	环境较干燥，放电现象不明显
2013.7.29	晴

通过上表内容总结出一种趋势：天气干燥的时候，放电现象不太明显；天气转阴雨，空气中湿度增加的过程中，放电现象最为严重；当湿度保持在某一个水平的时候，放电现象稍有减弱。

2.2 结露的产生

在缺陷处理的过程中，发现并总结，此配电室中，在高压配电柜中结露产生的方式主要有以下三个方面：

①柜体内部通风缺失，配电室内温度骤变、湿度上升时，导致配电柜内水雾凝结，附着在电气元件表面形成结露。

②变电站中电缆地沟内的积水外排不畅，长期积水，天气变化后预热蒸发，通过电缆沟缝隙进入配电柜的电缆室，并可通过柜体缝隙及导体表面进入开关室及母线室，遇冷凝结成结露。

③配电室与室外直接相通，当天气变化时，配电室的温度、湿度变化会比较大，稳定性差，尤其是高湿度的环境中，水蒸气通过配电柜缝隙进入柜体内部，在柜体内表面及导体、绝缘体周围遇冷形成结露。

2.3 温湿度控制设备检查并分析

经过现场检查，发现工业园区变电站35kV配电室的每台高压配电柜面板上安装一套YB-CK-B智能操控仪，内部包含温湿度控制器；仪表室、电缆室、手车室装设有150W加热器各一组；母排室、电缆室以及手车室均装设温湿度传感器各一组。对温湿度控制器设定值进行检查后，发现对温湿度上下线的设定在出厂值，根本起不到温湿度的调节作用。

由此可判断，温湿度控制器设定不合理，加热器不运行，环境温度降低，或湿度上升时，导致配电柜内温度低并且使得设备受潮，甚至水雾凝结产生结露附着在电气元件表面，产生相间、相对外壳的放电现象，严重者产生了火花，破坏了设备绝缘表层，使得绝缘强度大幅度下降。

2.4 与我公司新区变电站（另一座110kV变电站）DE 35KV配电柜对比分析

如此严重的放电现象，在新区变电站35KV配电柜内并不明显，经过分析总结，对比因素如下：

因素 班站	负荷 情况	位置	配电柜结构	温湿度控制方式
新区	重负荷	处于二楼，配电柜下无电缆沟，环境干燥	JYN1-35柜体，柜体内部空间较大，采取空气绝缘	柜内加热器设置按照宝鸡地区要求
园区	负荷小	处于一楼，配电柜下直通电缆沟，受潮严重	KYN61C-40.5柜体，内部空间较小，全部采用固体绝缘	未设定

2.5 放电原因总结

天气变化，空气中湿度高、温度低的情况下，配电室环境湿度、柜内湿度均较高，遇到物体表面后，引起柜内有机绝缘件绝缘表面结露而爬电或放电，严重着击穿造成供电事故。

3 采取措施及效果

3.1 完善柜内温湿度控制部分

①检查每台柜体的温湿度控制仪及其配套元件（温湿度传感器、加热器）是否在正常工作状态下，对失效的元件进行更换处理。

②根据《国家电网公司十八项电网重大反事故措施（修订版）》第12.3.1.6 条要求，应在开关柜配电室配置通风、防潮设备，防止凝露导致绝缘事故。

经过各方面综合讨论，调整温湿度控制范围如下：

温度下线：15℃，加热器的启动温度条件；

温度上线：30℃，加热器的停止温度条件；

湿度下线：30%RH，加热器的停止温度条件；

湿度上线：50%RH，加热器的启动温度条件；

效果：2014年2月26日温湿度整定之后，在同等的环境条件下，相较于之前放电现象有所减轻，但并未完全解决设备的放电问题。

3.2 治理35KV配电室环境

①由于配电室环境湿度变化不可控，容易受天气变化的影响，且结露的最主要原因是湿度大的问题，故在工业园区变电站35kV配电室安装了两台OJ-1501E型号工业除湿机，恒定配电室的湿度范围。

②并将配电室与外界进行处理隔离封闭，将风机通风口与配电室的窗户均安装隔离窗的动态封闭方式，在需要通风时电动或手动打开通风口及窗户，其余时间通风口与户外完全封闭，很好的控制住了配电室的整体环境温度与湿度。

3.3 治理配电柜的柜内环境

由于潮气往上走，所以在配电柜内的最上部空间，即在母排室的两端各自加装了一台小型CE-CS6-60型号的柜体除湿器，并将除湿器压缩的水分通过绝缘软管流到配电柜外部，从除湿效果看，湿度大的天气里，压缩的排水量达到过500毫升/天，对改善配电柜的母排通室的湿度起到了很大效果。

3.4 治理电缆沟环境

配电室下面电缆沟道的潮气由于受地势较低的影响，很难完全处理，为了防止电缆头的放电，需将电缆沟的潮气排出，针对这个因素，将配电室的电缆沟盖板更换为自制带排气孔的盖板，以使电缆沟与配电室空气连同。在电缆沟内部，与外部电缆的入口处，做了完全的防潮封堵，杜绝变电站外部电缆沟的水倒流，以及潮气的入侵。

3.5 加强综合治理力度

为了完全杜绝放电现象的发生，在上述措施完成后，通过观察，大部分情况下未发生放电，仅在极端持续的温度骤变、且高湿度天气中，仍有部分点位的放电，故在配电室增加了一台工业空调，综合控制配电室的温度以及湿度。

3.6 效果

上述综合治理的措施从2015年开始至2019年8月之间全部完成，在整个过程中，每实施一项，均有不同程度的改善，目前，经过近一年的运行观察，工业园区变电站35kV配电设备运行良好，放电现象已消除。

4 结论

有效控制环境温湿度对配电系统安全运行具有重大的积极影响，但环境温湿度的有效控制是一项综合性治理问题，需结合配电设备的具体情况，从整体综合的角度考虑，从建筑物结构的改善，柜内小环境的控制、配电室大环境的控制等多方面进行全面治理。

参考文献

【1】国家电网公司十八项电网重大反事故措施（修订版）