浅谈在高湿度重污染环境中运行的中压电力设备如何避免受损老化

摘 要：中压电力设备在高湿度重污染环境中使用时，金属部件容易受到腐蚀受损，绝缘件容易老化放电。文章探讨电力设备在这些恶劣环境中使用时容易导致老化的根源，如何检测设备是否老化，总结对设备在这些环境中安装和使用提出建议，并提出设备已出现老化后的补救措施。

关键词：中压电力设备；高湿度；重污染；凝露；老化

引言

国际IEC标准、国家GB标准和电力行业DL标准对3kV到35kV中压电力设备的常规使用环境都有详细的要求说明。比如在湿度方面，IEC60694就规定：24小时内测得的相对湿度平均值不超过90%；24小时内测得的水蒸汽压力平均值不超过2.2kPa；一个月内测得的相对湿度平均值不超过90%；一个月内测得的水蒸汽压力平均值不超过1.8kPa。即便是在样常规的环境中使用，电力设备也有可能由于温度变化激烈而产生凝露现象。在湿度和污染方面远远超出上述使用的常规条件的某些恶劣环境中，即使经过精心设计的电气设备也可能因为金属部件的快速腐蚀以及绝缘部件表面的老化受损。

1 中压电力设备老化的根源

1.1 凝露

凝露是将气体中的水蒸汽转凝结为液体水而附着于导体和绝缘体表面的过程。如果空气环境温度恒定不变，而空气湿度不断增加，达到水蒸汽饱和，则会发生凝露现象，并生成液态水。或者空气中湿度恒定，但温度骤然下降，也會产生凝露。凝露的水珠长时间附着在导电体和绝缘体上面，会腐蚀金属导电体，降低绝缘体的绝缘性能，造成爬电、闪络甚至短路，加速用电设备的老化。在介质表面未发生凝露的条件下，空气中绝对湿度增大时，绝缘件沿面闪络电压会略有提高。但介质表面一旦发生凝露时，沿面闪络电压降明显下降。一般对于电力设备而言，保持30%到60%的相对湿度最为适宜，一旦湿度超过60%，就容易对电力设备造成不利影响。

介质是否发生凝露，不仅取决于绝对湿度的大小，还与大气的相对湿度以及介质表面的温度有很大的关系。

1.2 空气污染

空气污染主要有工业污染和大自然空气污染。工业型污染包括化工厂、冶炼厂及火电厂的排烟，水泥厂、煤矿及矿场的粉尘，循环水冷却塔或喷水池的酸化水雾等。来自大自然的空气污染包括自然条件下产生的雾气、盐碱地区的水汽蒸发、海边地区的海雾或盐雾、大风吹起的尘土污秽。这些弥漫在空气中的污染物日积月累的沉积在电力设备外绝缘表面上，形成污秽层，严重腐蚀金属件及破坏绝缘件，导致设备的爬电、放电、绝缘击穿等故障。

2 电力设备老化的现场检测

通过现场的眼望、耳听、鼻闻，可以非常容易地检测到中压电力设备由于凝露和污染造成的设备老化问题。

眼望，主要是观察建筑物和电力设备是否有凝露，表面是否有污染造成的灰尘和污染物聚集，电力设备金属部件比如分压器、电缆接头、接线端子是否腐蚀，绝缘部件比如绝缘子、电缆终端、电容分压器是否出现白色痕迹的粉化现象或者海绵状金属淀积的黑色痕迹，光线暗淡的环境下观察开关柜内部是否有出现蓝色荧光的放电现象。

耳听，就是现场仔细听听是否有“嘶嘶”或“噼噼啪啪”的电晕放电声。由于凝露或污染导致绝缘件老化后，绝缘件表面电场分布很不均匀，引起尖端电晕放电。当局部电场达到临界场强时，气体发生局部电离，出现蓝色荧光并发出放电声音。

鼻闻，现场是否闻到臭氧的气味。这是由于电晕放电时，在高压电场的强电离作用下，具有足够的动能电力撞击氧气分子，使之分解成氧原子。在高温和强场条件下，离解的氧原子和氧分子反应合成臭氧。臭氧是具有很强的氧化腐蚀性气体，会进一步破坏绝缘体的绝缘性能。

3 电力设备老化的补救或预防措施

3.1 在中压开关柜中安装使用防凝露的加热装置

在中压开关柜中安装防凝露的加热装置，并使其连续运转，即加热装置必须全年每天24小时连续运转，不设自动或手动控制，使开关柜内部的温度始终高于开关柜外部的环境温度2～3度。切勿将加热器连接到温度控制或调节系统上，否则可能会造成温度变化，发生凝露并缩短加热元件的使用寿命。

3.2 使用足够高IP防护等级的中压开关柜

使用IP4X甚至更好防护等级的中压开关柜，以有效防止污染物进入开关柜内部。开关柜的底板不要留有缝隙，电缆孔及其它缝隙用绝缘胶泥密封好，以防止潮气从电缆沟涌上来。使用GIS气体全绝缘柜可以非常有效地杜绝中压开关柜内部凝露及受污染气体的影响。

3.3 改善变电站的通风条件

变电站一般需要有足够的通风，以便驱散变压器所产生的热量，并在天气特别湿润或湿度大的情况下起到干燥的作用。但是过度的通风会急剧增加凝露的机会，同时还会增加污染和灰尘的进入量。因此，通常只保持变电站变压器散热所需的最低通风要求，避免过度通风。尽量使用自然通风而不是强制通风，以便温度不会突然发生变化，从而避免达到露点。如果一定要强制通风，则应确保使风扇连续运转。在变电站的通风口安装人字形挡板也可以减低灰尘进入量以及污染。

3.4 在变电站里加装空调系统或工业除湿机

如果有条件的话，在变电站安装空调系统或工业除湿机，可以非常有效地调节变电站室内的温度和湿度。变电站中常用的防潮除湿设备一般有空调和工业除湿机两种。其中空调既能制冷又能制热，还可以进行除湿。其除湿工作原理是当室内空气流过室内蒸发器时，在蒸发器的冷却降温作用下，空气温度会降至露点温度以下，使得空气中的水汽凝结成结晶水析出，从而达到了除湿的目的；工业除湿机则由压缩机、热交换器、风扇、盛水器以及控制器构成，其工作原理是室内空气由风扇吸入并经空气过滤网过滤后，在冷却的蒸发器上进行降温除湿，将空气中的水汽凝结为结晶水析出，从而降低空气的相对湿度。

3.5 新建变电站抬高整体的地基

对于新建变电站，要将其地面基础抬（垫）高约0.4m以上，这将有效改善地下水及周边环境所形成的潮气对变电站的地面以及电缆沟造成的影响，对于保证变电室内中压开关柜处于干燥的运行环境极为有利。此外，将配电房基础抬高0.4m后，变电站的地面和电缆沟将比较干燥，空气湿度的降低也会减少臭氧的产生。

3.6 保持电缆沟干燥

对变电站墙体内外对电缆沟进行有效封堵，杜绝电缆沟由于封闭不严出现严重的长期积水情况，以确保室内电缆沟在各种条件下都是干燥的。如果在电缆沟的底部放些沙粒，干燥的效果会更好。如果是新建的变电站，要将变电站里电缆沟的设计高度适当高于外部电缆沟，严格按照标准要求铺设电缆。

4 结束语

针对造成电力设备老化的两大根源，凝露和空气污染，在安装和使用中，只要预防措施做到位，就可以为电力设备提供一个清洁而干燥的良好运行环境，确保电力设备在高湿度重污染环境中长期安全、稳定、可靠地运行。

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