一起设备凝露事故的分析及预防

袁伟++王献礼++张莉丽

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.22.038

摘 要：该文主要介绍一起由凝露引起的35 kV母线差动保护动作跳闸事故，根据现场状况和事故报告，对事故原因进行了分析，并对如何防止设备凝露提出建议，为现场人员排查隐患时提供一种参考。

关键词：凝露 开关柜 铜绿

中图分类号：TH17 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）08（a）-0038-02

凝露即凝结的露珠，是空气中湿度较大时发生的一种特有现象，当空气中的水蒸气达到饱和程度时，在温度相对较低的物体上凝结成小水珠。在我国南方地区雨水充足，所以，在秋、冬两季阴雨天气时易发生凝露现象。凝露对变电站设备的危害主要是使设备表面潮湿造成腐蚀或降低绝缘性能，其造成的危害具体表现在以下几个方面。

（1）在端子箱或机构箱内凝露会对端子排上的金属导电部位造成腐蚀，腐蚀较重或混入灰尘等其他杂质后易造成交直流短路接地。

（2）室外开关或刀闸操作、传动机构上凝露会腐蚀机构内的金属部件，尤其是轴动部分，影响机构的使用寿命，甚至造成机构卡涩，导致开关或刀闸在分合时机构不能操作到位[1]。

（3）室内高压开关柜内关键绝缘部位凝露会降低其绝缘性能，甚至可能导致爬电或闪络现象，导电部位凝露会造成金属腐蚀，严重影响设备正常运行。

1 凝露事故的实例

1.1 事故前运行方式

110 kV某变电站35 kVI段母线上设备运行方式：#1主变经301开关送电至35 kVI段母线，I段母线4条出线分别为FD373线、LD375线、WZ377线、FDII379线，其中LD375线及FDII379线路运行，FD373开关及线路冷备用，WZ377开关冷备用线路检修，分段300开关间隔热备用。LD375线有功负荷3.72 MW，FDII379线有功负荷1.42 MW，以上间隔均为室内开关柜设备，类型为中置式手车。

1.2 事故经过

2016-09-30T00：14， 35 kVI段母线差动保护动作， 现场检查35 kVI段母线LD375及FDII379开关跳开，35 kV母差保护屏上显示B相接地，检查I段母线上设备外观无异常，无特殊气味，也无放电声响。调整负荷后，将#1主变及301开关，35 kVI段母线由运行转检修，LD375、FDII379、FD373、WZ377开关及线路由运行转检修，继续检查母线仓室及开关手车，并对手车进行绝缘耐压试验均无异常，最后检查开关柜内触头盒发现WZ377开关柜内母线侧B相静触头烧毁，触头整体被铜绿严重覆盖，隔离WZ377开关间隔后，恢复送电。

1.3 事故原因分析

35 kV侧为中性点不接地系统且未接消弧装置，母线上单点接地不会造成母差动作。从35 kV母线差动保护装置上看，保护启动到I母差动出口时间为28 ms，其中负序电压二次值11.937 V，达到差动负序电压定值（6 V），启动开放电压；B相故障电流22.965 A超过整定电流（7.5 A）使保护动作。说明在母差动作前，存在另外一点或多点接地，从#1主变中压侧报告上看，故障前A、B、C三相相电压均正常，排除了不接地系统因线路单相长时间接地导致相电压上升而使绝缘击穿的可能。推断在母差动作前，某相发生了瞬时性接地，使该相电压瞬时升高，由于线路的绝缘等级高于该变电站开关柜内设备绝緣等级，使柜内已腐蚀的B相绝缘击穿。报告上AB相几乎同时出现事故电流且相位相反，B相接地后C相电压向线电压方向发展而A相电压呈现下降趋势，仔细观察发现B相电流波形峰值要提前A相几毫秒，判断B相除了击穿还迅速发展并对A相非金属性放电，使A相产生电流并且相电压降低。

发生事故的WZ377开关间隔长期处于开关冷备用线路检修状态，动、静触头长期不接触，能够产生严重的铜绿应是某段时间集中在触头盒的凝露所致：铜触头先在部分表面生成碱式碳酸铜，使得光滑的触头变得粗糙，有利于水分的黏着，又加速了铜生成碱式碳酸铜的过程。今年7月份持续半月的暴雨，加上最近连续台风下雨，应是导致触头环境潮湿的原因，且时间越长触头积累的水分越大。

2 预防凝露事故的建议

开关室一般注重通风，所以，室内温湿度受室外环境影响较大，高压开关柜内易产生凝露。除此之外，地下电缆沟内的潮气和电缆内部积累的水分也会通过开关柜底部进入柜内。开关柜为封闭式系统，空气流动性差，湿气易凝结，而且柜内绝缘瓷瓶多没考虑防水性，在瓷瓶上凝露会降低其绝缘性，甚至可能导致爬电或闪络现象，严重影响设备正常运行。采取的措施有以下几种。

（1）建址时避开山区、湖泊、低洼地带[2]。

（2）对设备进行改造，加强设备内空气流通，让空气带走设备内的水分。可以将以前单层的隔离挡板增加为双层，两层挡板之间留有1 cm左右的缝隙，再在开关柜的侧壁上安装小风扇，然后在靠近静触头的挡板，也就是内侧隔离挡板开个方槽，装上金属铁丝网。这样，当手车开关拉出后，隔离带电部位的上下挡板封闭，风扇启动往缝隙中吹，触头盒内的空气通过铁丝网与外界交换；当手车摇至工作位置，上下隔离挡板分离，风扇停止转动。风扇装在侧面而不正对触头盒是为了防止直接吹风使触头盒积灰，并且正面装风扇接线十分复杂。通过对设备进行改造可以使设备处于冷备用时不再因为难以发现的凝露腐蚀而造成事故。

（3）提高设备本身的抗凝露能力。室内高压开关柜内应考虑绝缘瓷瓶的防水性，提高绝缘性能。

（4）降低柜体内的湿度。铜在常温下成碱式碳酸铜的化学式为2Cu+H2O+CO2+O2=Cu2（OH）2CO3，由产生碱式碳酸铜的条件上看，对水分子控制的可行性要优于氧气和二氧化碳的控制，对此有两种方法：一是加装除湿剂吸水；二是加强开关柜前后柜门的密封性防水。由于除湿剂效果有限，增强柜门的密封性防水也阻止了柜内水分蒸发出来，可以结合两种方法，加装除湿剂的同时在柜门加装橡胶垫防水，并且在柜体上方屋顶采取措施防止水滴滴入设备。

（5）提高柜体内部温度。随着温度的提升空气中水蒸气露点也会随之提高，阻止凝露的产生。加热器的安装很重要，不能让热的水蒸气还没从柜内出来就又凝结在其他的地方，一般加热器安装在开关柜的出线仓内。可以在柜内将小风扇和加热器组合起来提高除湿效果，例如：先在开关柜母线室后柜门、母线室与电缆室各开一方槽，布上铁丝网（或者焊接一块带小孔的铁板），使开关柜内外有明显的空气流通路径，然后在电缆室布置一加热器及风扇组合元件，使空气向母线室流动，再在母线室布置一个组合元件，使空气向母线室后柜门流动。这样，箱体内的水蒸气更容易随空气流动到柜外，从而被开关室的除湿机吸收。

（6）减少长期冷备用状态和检修状态的开关柜。停运的开关柜其内部温度更低，更易在其表面形成凝露，并且很难发现，一旦送电则极易发生事故。

（7）运维人员应积极巡视，做好开关室内温湿度控制，并保存好设备线路保护资料，完善现场保护定值单，以备故障时能够及时查找资料。

3 结语

从这起事故可以看出，由于开关柜内设备长期处于冷备用状态，加之最近下雨频繁，开关柜母线侧静触头凝露导致触头表面严重腐蚀，造成母线差动保护动作跳闸。因此，应主动加强开关室、开关柜内湿度控制。运维人员巡视应认真检查开关室内温度湿度，提高安全意识，并有针对性地对不同环境的变电站加装凝露控制装置和除湿装置，保证站内设备安全运行。

参考文献

[1] 张全元.变电运行现场技术问答[M].2版.北京：中国电力出版社，2009：745-750.

[2] 李治祥.工业与民用配电设计手册[M].3版.北京：中国电力出版社，2005：203-206.endprint