变电站户外箱柜防潮的运维策略分析

周敏捷

内蒙古 鄂尔多斯 017010

摘要：变电站是电力系统的重要组成部分，其户外机柜大多露天布置。机柜内部安装了大量的电气设备和电子元件，以实现变电站的功能并确保正常供电。通常变电站户外柜内的设备在运行时，要求运行环境具有较高的干燥度，以减少误操作等故障的发生，延长设备的使用寿命。但由于变电站户外柜运行环境特殊，其防潮措施一直是管理中的难题之一。因此，在分析湿气成因的基础上，从多方面制定预防措施，以提高预防效果。

关键词：城市电网；户外变电站；户外箱柜；绝缘性缺陷

由于设计需要或场地限制，很多变电站仍然存在大量的户外气体绝缘全封闭组合电器（GIS）汇控柜、机构箱、端子箱、低压开关柜等户外箱柜，受环境影响较大。南方城市箱柜内的水汽凝露会造成绝缘性缺陷，可能导致端子排锈蚀、二次回路短路、甚至开关闸刀误动作等事故，因此研究变电站内箱柜的防潮措施是有重要意义。

一、潮湿对变电站户外箱柜的影响

在变电站户外箱柜中，内部装设的电气设备与电气元器件数量众多，使变电站的各项功能得以实现。电力设备运行期间，其性能指标必须要处于良好的状态，并具有较高的可靠性，而干燥的运行环境则是实现此目标的主要方式之一。结露或潮湿发生于电气设备表面时，绝缘程度在此影响下会降低，甚至发生电气击穿等，造成相间短路等问题的发生，影响电气设备的安全可靠运行。空气具有过大的湿度时，锈蚀与霉菌较易产生，二者均会较为严重的影响变电站户外箱柜中的电气设备性能。金属部件是电气设备中重要的组成部分之一，如导电体、金属壳体，如暴露环境中空气湿度较大，且暴露时间较长时，锈蚀非常容易发生，导致设备性能受到影响，并造成设备使用寿命降低，甚至引发电气故障。变电站户外箱柜所处环境如具有过高的温度，也会提升箱柜内的温度，而电气设备运行过程中，损耗导致设备发热，此种情况下，由于无法及时、有效的散开设备热量，极易发生电气设备过热跳闸现象，增加电气设备烧毁的可能。潮湿及高温条件下，有利于霉菌产生，同时，如果空气流动性也比较差，霉菌繁殖速度明显加快，因霉菌所吸附的水分比较多，对于多孔性绝缘材料，霉菌根系可向其内部深入，影响其绝缘性能，且水分易引发潮湿，增加电气设备故障的发生风险，影响变电站设备运行的可靠性及安全性。

二、变电站户外箱柜潮湿的形成原因

1.箱柜内渗入雨水。断路器、隔离刀闸传动杆引入端子箱、机构箱等箱柜内部时，多从顶部进行，引入后要在接触面开展封堵工作，当封堵不严问题存在时，遇到雨水天气，雨水会渗入到箱柜内部，引发潮湿。另外，变电站户外箱柜在生产期间，会使用相应的防水密封材料，随着户外箱柜使用时间的延长，受到维修保养工作不到位等因素的影响，出现开裂、失效情况，雨水天气时也会出现户外箱柜内渗入雨水的问题。户外箱柜内渗入雨水后，水珠或积水形成，导致柜内干燥程度降低，形成潮湿问题。

2.柜体内外温度差异。组合电器现场LCP柜内进入存在于电缆沟道中的潮气后，因继电器、低压电气回路均处于运行当中，电气元件发热，导致柜体内与柜体外的温度存在较大的差异。如果箱柜外部的温度低于箱柜内部的温度，凝露会形成于箱柜的内壁上，导致箱内设备均处于不干燥的环境中运行，提升设备故障的发生几率。无温度控制下，户外箱柜加热器若出现投退，运行时间过长后，箱柜内部与箱柜外部所具备的温度差异会被加剧，凝露现象形成。通常，秋冬季节、梅雨季节较易发生此种现象。实际上，户外箱柜凝露现象与汽车玻璃凝露现象是基本一致的。箱柜内部进入潮气或水滴后，由于通风孔或排水孔并不存在于户外箱柜中，导致无法排除湿气或水滴，造成其在箱柜内部滞留，积水逐步形成，危害箱柜内部的电气设备运行安全性。

3.电缆沟潮气。电缆沟处于用于安装电缆外，设备区内排水也通过此通道进行，因此其沟道中存在较重的湿气。随着热空气，电缆沟内湿气向上运动。变电站户外箱柜安装位置恰好在电缆沟道上部时，电缆经箱柜底部入柜后，如果未能严密的封堵箱柜底部与电缆沟间的缝隙，尤其是电缆与入柜电缆间隙，经由存在的间隙，湿气会运动到箱柜内部，长时间积聚后，霉点或锈蚀出现在金具中。电缆进入箱柜内部时，会采取穿管途径，或使用电缆槽盒，由此一来，电缆沟中的湿气可通过镀锌钢管、波纹管、槽盒等进入到箱柜内部，造成箱柜内部潮湿。由既往的工作实践可知，霉点出现在户外箱柜内设备上时，其分布方式如下，先集中出现在电缆入口出，之后逐渐的扩散至周边。这是因为尽管防火堵料封堵了电缆入口处，但长时间在潮气侵蚀下，堵料的封堵性能降低，而且油土分离，干裂垮塌逐渐的出现，裂缝形成，为潮气进入箱柜内部提供了途径。

三、户外箱柜防潮的新型策略

1.机柜空调。机柜空调通过压缩机将冷媒压缩、冷凝放热，再蒸发吸热来降低环境温度，当安装于控制柜上时，可在密闭的情况下，将柜内的热量及水蒸气向柜外转移，从而避免了外界环境中的高温粉尘、腐蚀性气体进入控制柜内，造成上述问题的发生。控制柜内的温度、湿度始终恒定在30～32℃，45%～55%RH的理想状态，在防潮的同时使得电子元器件的使用寿命和工作稳定性得到了保证。

2.智能除湿装置。超高压分公司所辖部分变电站采用了新型的智能除湿装置。该装置通过半导体技术，根据温湿度传感器监测汇控柜内温度和环境湿度，并根据露点产生曲线设定并校准装置的启停温湿度。智能除湿装置通过温湿度传感器监测汇控柜内的环境温度和湿度，并使用自带程序自动处理监测到的数值。将自动处理的结果与提前设定的露点产生曲线进行对比，进而调整汇控柜内的温湿度，使汇控柜内环境温度和相对湿度不处于露点产生曲线上，从而达到防止凝露的效果。通过半导体制冷技术在局部制造凝露条件来降低柜内的相对湿度与绝对湿度，在除湿时可确保装置在较低环境温度下正常工作，不产生温差带来的负面影响。同时，智能除湿装置下部装设一根PPR排水管，可将除湿装置凝结的水汽排出汇控柜。在严寒、雨季、潮湿天气时，智能控温除湿机的安装降低了汇控柜内空气中的水分含量，有效地抑制了控柜内相对湿度的上升，破坏了凝露的形成条件，从根本上解决了电气柜凝露现象，很好地起到了预防凝露的作用。

3.其他措施。（1）多传感器信息融合。国网山东省电力公司的运维人员从工程应用出发，提出了一种以平衡汇控柜内外温差为控制目标的多传感器信息融合的汇控柜环境综合控制策略。通过融合多传感器信息计算露点温度，提出降低露点温度的控制策略。通过风扇除湿器联合控制试验，证明了所提的控制策略能够有效治理汇控柜凝露问题。（2）多类型组合除湿优化技术。某电网运维人员引入物联网技术以及智能化技术系统性地解决了户外箱柜的凝露问题，提出了采取多类型组合除湿优化技术。该除湿装置包括加热器、半导体除湿机、转轮除湿机等核心部件，除湿模式可选为手动、自动或智能模式，可以根据季节变化远程设定不同的潮湿度，根据气候条件差异、不同类型的配网户外箱采用多类型的除湿技术，提升除湿、除潮的效果。采用物联网技术、感知技术、自动化技术以及信息技术，对配网户外箱受潮微环境进行治理。对配网户外箱安装温湿度传感器，实时采集箱环境数据，并对箱加装或者改造防凝露除湿装置与温湿度传感器的数据进行联动，实现自动化控制除湿装置，并将控制数据以及环境数据实时上传到箱微环境传感器数据平台，结合气象局气象数据实时对箱柜内环境进行主动式、预防式除湿除潮。

总之，随着技术的进一步创新，传感技术、自动化控制技术、远程监控技术等的应用，将会有效提高变电站户外箱柜防潮工作的有效性。

参考文献;

［1］王旭.变电站端子箱凝露现象探究及改进.2020.

［2］张韶君.关于变电站户外箱柜防潮的运维策略分析.2022.