（河北省保定市清苑区供电公司 河北保定 071100）
摘要：本文针对KYN61开关柜在潮湿环境地区所遇到的一些技术难点，进行了研究，并对柜体结构做了改进建议，希望生产厂家借此改进建议能够设计出满足潮湿环境要求的开关柜产品。
关键词：凝露；绝缘性能；KYN61开关柜；对流风机
1. 概述
40.5kV的KYN61高压开关柜在运行使用过程中，常出现绝缘件放电、设备爬电、闪络和跳闸事故。事故发生都有以下共同点：一，发生事故的地域均在长江以南，以云、贵、广西山区尤为突出。二，事故高发季节集中在南方的梅雨季节。经分析开关柜内部的空气湿度较高，给开关设备的正常运行带来安全隐患。
2．潮湿环境对开关柜的危害
由于水汽、凝露现象导致开关柜绝缘损坏，引发外绝缘对地闪络击穿，内绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压闪络击穿，瓷瓶套管、污闪、击穿、爆炸，提升杆闪络，CT闪络、击穿、爆炸，瓷瓶断裂等故障。故障发生波及邻柜，造成母线失压，设备大量损坏。
某变电站于2009年1月投运的40.5kV的KYN61高压开关柜，至2010年下半年值班员反映35kV配电室高压密封柜内放电声很大， 2011年05月进行停电检查，发现柜内除未与母排连接小车断路器下层触头不锈蚀外，上层触头、母线、互感器各连接点均因潮湿造成锈蚀严重，并有放电痕迹。
3. 潮湿环境的产生及分析
湿度分为绝对湿度和相对湿度，绝对湿度是指每立方米的空气中含有水蒸气的质量；相对湿度是指水蒸气在空气中达到饱和的程度，饱和时为100%RH。当绝对湿度不变时温度越高相对湿度越小。
3.1 致使柜内高湿产生的原因
1．地理位置特殊、环境湿度过大
环境湿度是造成开关柜内凝露的主要原因之一。在南方由环境湿潮造成的封闭式开关柜故障时有发生。通常这些开闭所内的开关柜内部凝露现象都比较严重，由此而导致的故障也较多。
2．控制不当、电缆沟内积水
由电缆沟（隧）道串入的水汽是造成开关柜内部凝露的主要原因之一，电缆沟（隧）道通常很难做到独立、封闭。由于电缆入口封闭不够严密，电缆沟（隧）道内产生的水汽进入开关柜内，在开关柜内部形成凝露，造成开关柜故障的发生。
3．全年降雨量大、雨水渗入
部分高压室由于地处偏远，年久失修，渗水、漏雨现象时有发生，同时，高压室内可能只有墙上有少数窗口，没有换气口，阳光无法照入，室内空气不流通，潮气无法散去。
3.2 凝露
凝露是当空气湿度达到一定饱和程度时，在温度相对较低的物体上凝结的一种现象。 在一定的温度条件下，空气中的相对湿度越高，凝露就越容易发生。
4. 针对高湿环境开关柜改进建议
通过上述分析，我们认识到高湿环境对开关柜安全运行的危害，了解到高湿环境的发生原因，结合KYN61高压开关柜自身结构特点，进行专门针对在高湿环境下运行的高压开关柜进行优化，从预防柜内高湿环境产生到增强开关柜自身绝缘性能，力求做到新型KYN61高压开关柜能够完全无故障在高湿环境下安全运行。
4.1柜体各室通风除湿优化
KYN61开关柜柜体为敷铝锌板弯制后用螺栓组装而成。按功能特征可分为仪表室、断路器室、电缆室和母线室四部分，各部分以接地的金属板分隔。故障后停运母线对所有的柜体进行拆解检查，发现各独立功能室均凝露严重，手车触头出现大量铜锈，柜体的触头盒（环氧树脂材料）内表面发现大量树枝放电痕迹，四周水汽向此聚集，不宜散去，空气湿度一直很高，由此导致开关柜内凝露现象严重。
1．针对各室相对封闭问题可在各室顶端泄压板上加开百叶窗，左右支撑板加开通风孔，柜后门加开通风孔并加盖铜纱网。
2. 增加对流风机优化
由于高湿地区的特殊环境，高压开关柜内空气潮湿，增加轴流风机，并针对其除湿功能进行加速空气循环设计，在断路器室、母线室、电缆室顶分别安装三只风机，使空气形成对流循环，保持开关柜内空气干燥，从而达到除湿作用。见图1。
图1 对流风机空气循环图
4.2 全面温湿度测控优化
防凝露自动除湿控制器安装在开关柜仪表室，凝露传感器安装在开关柜柜内，铝合金加热器分别安装在开关柜电缆室、断路器室，利用凝露传感器的动作特性来自动启动加热器投入或切除。利用多个温度传感器，一个测柜体外温度；一个安装在柜壁，测量柜壁温度；其余的测柜体内部各隔室的温度，通过CPU智能化控制加热器的投切来调节柜内温度，使开关柜内部要防凝露的部位的温度始终比柜外环境温度至少高2℃~3℃，使之不具备凝露发生的条件，起到预防凝露的作用。
4.3 防止水汽进入电缆沟优化
当电缆沟内积水严重时导致电缆室下方同时积水。由于整个沟内完全封闭，无法有效地形成空气循环，内部空气相对湿度大大超过空气的最大包容能力，遇到电缆室内钣金件和柜壁等低温构件时，就形成凝露。
采用优化方案，在电缆室下方平面增加台阶。防止积水形成，将电缆室底板密封，阻挡水蒸气从柜底进入开关柜，从而有效地解决了此类问题所引发的凝露问题。
4.4 柜体结构绝缘优化
对产品性能进行优化改进，增强产品绝缘性能，加大绝缘件爬电距离，防止尖端放电，增大空气间隙等。
1.绝缘件增强绝缘性能处理，触头盒、套管的安装螺栓更改为M10X25内六角螺栓，柜内左右支撑板、中框中横、接地排安装板等零件表面处理改为镀锌处理；增加相间绝缘隔板。
2.增大一次元件的爬电距离，采用全工况、加强型绝缘产品后，因其外绝缘尺寸相对来说有一定的裕度，故可完全满足运行要求[5]。
3． 改进母排形状防止尖端放电。电极曲率半径越大，周边的电场分布越均匀，气隙的击穿电压也越高。在设计中，铜排断面均需倒圆角，触头盒中搭接母排更是制作成半圆状。
4． 增大空气间隙。除了间隙击穿与空气的相对密度有关外，与间隙的距离也有密切关系。有关标准对电气距离有明确的规定。35kV开关柜的相间、相对地空气绝缘净距为300 mm。在高湿度潮湿环境地区耐压存在问题，经过认真研究，将架空方案柜深增加至3000mm。对主母线室的上泄压板加高了50mm，将主母线室下侧的左右撑板下降了50mm，增大母线与柜间及接地开关的空气距离。
5． 使用复合绝缘。采用SMC板材隔绝或环氧绝缘外套等进行复合绝缘处理，能取得很好的绝缘效果。采用新型管状接头盒搭接，双层嵌套，包裹严密，复合绝缘，安装简单。
5. 结论
采用以上方案优化后的的KYN61高压开关柜投入使用后，经验正完全适应高湿地区，设备事故大大下降，从投入使用至今未出现因潮湿、凝露而发生的事故。说明本文所述的中压高压开关柜适应潮湿环境的解决方案是切实可行的，同时对类似的中压产品也有相应的借鉴意义。
论文作者:赵凯
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/6
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