智能变电站室外控制柜防潮措施研究

冯俊杰，赵 宇，张广勇

（1.国网山西省电力公司检修分公司，山西 太原030032；2.山西省黄河万家寨水务集团有限公司，山西 太原030001）

0 引言

智能变电站室外控制柜中的汇控柜装设了大量二次接线端子以及智能终端合并单元等电子设备，智能变电站较为多见的GOOSE断链等设备异常，都是由于电子设备异常所导致的。智能变电站设备区电子设备的安全可靠在智能变电站的运检工作中愈发重要。智能控制柜内的空气湿度对柜内电子设备的安全运行影响较大[1-2]，因此厂家在设计之初就有相应的驱潮措施，防水遮掩及热交换机都是降低柜内空气湿度的有效措施。但随着运行时间的不断累加，柜体密封性能随之下降，并且厂家设计较为通用不具备针对性，不同变电站所处自然环境不尽相同，特定环境下柜体相关驱潮措施并不能完全满足现场实际要求[3-4]。部分控制柜内依然存在结雾等异常现象。

本文以某500 kV变电站的室外控制柜为对象，通过统计不同时间柜内空气湿度，提出了降低雨水季节控制柜内空气湿度的措施，通过数据对比验证了所提出驱潮（防潮）措施的有效性，为确保智能变电站的安全运检提供了一定的实践经验。

1 影响变电站室外控制柜内空气湿度的因素

根据现场设备运行情况分析，影响柜内空气湿度的主要原因为雨水冲刷柜体，导致水分侵入柜体内，即使变电站设备区的设备机构箱以及控制柜会定期更换密封条，依然不能严格保证其防水防潮性能。某变电站500 kV HGIS设备区智能控制柜上方没有GIS设备的遮挡，受雨水冲刷程度较大，220 kV设备区智能控制柜其上方有GIS设备遮挡，受雨水冲刷程度远小于500 kV设备区智能控制柜。我们以500 kV HGIS设备区的智能控制柜和220 kV设备区的智能控制柜为对象，设500 kV设备区为A1、A2、A3、A4、A5，220 kV设备区为B1、B2、B3、B4、B5，进行研究。

该站地处中纬度内陆黄土高原，属暖温带大陆性半干旱季风气候区，图1为该站年降水分布图，图2为500 kV设备区以及220 kV设备区控制柜门内壁结雾的详细情况。从图1可以看出，该站降雨主要集中在6月—9月。从图2可以看出，在降雨比较集中的6月—9月，控制柜容易发生结雾情况，该现象主要出现在夜间温度降低之后。另外，从图2还可以看出500 kV设备区智能控制柜的结雾情况要比220 kV设备区智能控制柜的结雾情况严重，与现场实际以及运维经验吻合，即220 kV设备区智能控制柜受上方GIS设备保护，受雨水冲刷程度较500 kV设备区智能控制柜弱。

图1年降雨量图

图2设备区控制柜结雾天数

由统计数据及其对比分析可得，导致室外控制柜内部空气湿度升高的主要原因是雨水冲刷。如何减少由于雨水冲刷所导致的水分侵入成为雨水季节降低智能控制柜内空气湿度的主要措施。

2 降低变电站室外控制柜内空气湿度的方法

由于密封不够严密以及雨水冲刷是导致室外智能控制柜空气湿度升高的主要原因，本文从两方面研究室外智能控制柜的防潮（驱潮）方法。

2.1 改善密封性

为了减少雨水侵入控制柜，厂家在设计之初都有相应的防护措施，即柜门上设置了密封条（如图3所示），柜体内侧设置有导水槽。即使雨水突破密封条的封堵，也会被导水槽引出，不会影响设备的安全稳定运行。但由于控制柜上方的防雨遮挡较小，在强降水天气下柜体承受长时间的雨水冲刷，无法保证柜体内不被雨水侵入。

图3变电站控制柜柜门密封条及柜体导水槽

为了验证现有密封条已满足柜体防水要求，在降水较为集中的6月—9月，在10个降水量较大的日期对A1、A2以及B1、B2的柜体内湿度进行测量对比，结果如图4a、图4b所示，其中分别对A1、B1的密封条进行加宽加厚处理，A2、B2的密封条不做任何处理。该站所处地区在6月—9月的空气平均相对湿度分别为47%、60%、66%、74%。

由图4可以发现，虽然加厚的密封条会一定程度上降低柜内空气湿度，但效果并不明显。可见增加密封条的厚度并非是降低柜内空气湿度的一种有效措施。

2.2 减少雨水冲刷

由图4的试验数据可以看出，雨水的冲刷程度是柜内空气湿度高的主要原因，减少雨水的冲刷将成为降低柜内空气湿度的重要措施。针对变电站设备区实际情况及安全生产的相关要求，本文提出一种利用防雨罩减少雨水对室外控制柜冲刷的方案，该方案经济可靠。

图4变电站控制柜柜体内空气湿度对比图

图5是本文所设计的室外智能控制柜防雨罩。为了保证其不会对电气设备的安全运行带来危害，专门设计有相应的固定措施，为了减少设备区感应电可能带来的不安全因素，所有部件均采用绝缘材质。

图5防雨罩细节图

为了验证所设计防雨罩的效果，加装防雨罩之后对控制柜进行了柜内空气湿度的测试。测试结果发现，针对不同尺寸的智能控制柜，防雨罩的防潮性能不尽相同，这主要是由于防雨罩相比于控制柜的延伸宽度x（如图6所示）不同所导致的。当延伸宽度x值较大时，能够较好地减少雨水对控制柜的冲刷，当x值较小时无法保证所有雨水冲刷不到控制柜。

图6防雨罩安装示意图（侧面）

当x越大时，雨水对控制柜的冲刷越小，但是x越大则防雨罩所承受的风力越大，结构越不稳固。理想情况下，降雨与水平面的夹角α满足式（1）。

为统计6月—9月站内降雨夹角平均值，设计了如图7所示的装置。装置放置于站内空旷处，记录6月—9月降雨时的y值（降雨时每间隔30 min记录1次），根据式（2）可计算β值（即6月—9月份降雨夹角平均值）。

其中，n为降雨次数即统计次数。由式（1）得实际测量H=2 m，根据统计数据得β≈79°，可得

图7降雨夹角测试示意图（m）

3 效果检验

2018年完成相关的防潮措施后，2019年6月—9月的20个降雨日对其效果进行实验检验，结果见图8。

图8防雨罩降低控制柜内空气湿度的效果测试

如图8所示，分别对500 kV设备区6个智能控制柜（3个加装防雨罩，3个不加装防雨罩）以及220 kV设备区6个智能控制柜（3个加装防雨罩，3个不加装防雨罩）进行测试。测试结果表明，该防雨罩能够有效降低雨水季节变电站室外控制柜内的空气湿度。

4 结论

本文从变电站常见的室外控制柜内部结雾这一现象出发，着手于降低变电站室外控制柜内的空气湿度以降低柜内电子设备出现故障的风险，研制了一种降低变电站室外控制柜内空气湿度的装置，并结合站内具体设备和气候情况对装置进行了优化。由最后的统计数据可以看出，该装置可以明显降低雨季变电站室外控制柜内的空气湿度，对变电站的安全运维提供了一定的保障。