蔣海牙， 王偉業(yè)， 李賀昌， 杜建華， 田冬明

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司， 河北 唐山 063200)

高溫高濕的季節(jié)是電氣事故的頻發(fā)期，由于陰暗潮濕導(dǎo)致的電氣事故不僅影響本段設(shè)備的運(yùn)行，帶來(lái)的短時(shí)壓降也會(huì)影響同一母線或同系統(tǒng)的其余設(shè)備的停電故障，進(jìn)而擴(kuò)大電力故障的影響范圍，嚴(yán)重?cái)_亂正常的鋼廠生產(chǎn)運(yùn)行，對(duì)鋼鐵生產(chǎn)造成較大的影響，對(duì)于沿海區(qū)域濕度較大的改鋼鐵企業(yè)電氣設(shè)備影響尤甚，甚至對(duì)整個(gè)區(qū)域電力網(wǎng)造成影響。既然高溫潮濕成為配電網(wǎng)中無(wú)法避免的問(wèn)題，本文探索性的研究出具體的實(shí)踐措施和管理方法，本文研究出先期措施來(lái)降低因?yàn)橛昙境睗褚鸬碾姎庠O(shè)備故障率，防患于未然[1,2]。為保證電力系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行，本文從具體事例出發(fā)，著重研究電氣設(shè)備的除濕防潮、加強(qiáng)運(yùn)行管理和監(jiān)督等內(nèi)容進(jìn)行展開(kāi)。

1 具體案例分析

1.1 配電室發(fā)生滑環(huán)箱電氣接地故障分析

2015年6月份該鋼鐵公司碼頭配電室發(fā)生滑環(huán)箱內(nèi)部電氣故障（見(jiàn)圖1），造成10 kV高壓首先由于絕緣不良造成單相接地，單相接地兩周波后由于弧光放電繼而引發(fā)三相實(shí)際性接地，檢查該10 kV系統(tǒng)錄波電壓降至6.3 kV（見(jiàn)圖2），瞬間低電壓引起部分比較敏感的變頻設(shè)備以及傳、轉(zhuǎn)動(dòng)電氣設(shè)備的短時(shí)停電問(wèn)題。專業(yè)人員分析主要因?yàn)檫m時(shí)連連陰雨，導(dǎo)致箱內(nèi)空氣濕度變大，柜內(nèi)的加熱器未正常開(kāi)啟，白天與黑夜溫度變化較大致使箱內(nèi)霧水蒸汽發(fā)生凝露，凝露的水滴附著在絕緣板及絕緣子表面，形成導(dǎo)電層，導(dǎo)致絕緣大幅度降低甚至破壞電氣的絕緣性能，促使本來(lái)不導(dǎo)電的區(qū)域變成了導(dǎo)電區(qū)域，進(jìn)而引起局部放電最終導(dǎo)致金屬性電氣接地故障。

圖1 電滑箱故障圖

圖2 配電滑環(huán)箱電壓變化波動(dòng)圖

1.2 梅花觸頭銅銹及母排放電故障分析

2017年7月5日該鋼廠制氫站10 kV配電室由于高溫雨季，外加海邊潮濕太重，又缺乏專門的空調(diào)和除濕裝置，僅在密閉開(kāi)關(guān)柜內(nèi)有自帶的加熱驅(qū)潮裝置，導(dǎo)致該10 kV配電室斷路器開(kāi)關(guān)的梅花觸頭處周圍以及母排等均有放電，由于點(diǎn)巡檢發(fā)現(xiàn)的及時(shí)，緊急進(jìn)行停電處理，幸而未造成電氣停電故障發(fā)生。進(jìn)行緊急停電處理后，斷路器拉出柜外發(fā)現(xiàn)斷路器三相動(dòng)觸頭梅花觸頭與連接的母排都被青綠色的“銅綠”銹蝕較嚴(yán)重，在斷路器三相的上、下靜觸頭的隔板之間[3]，以及開(kāi)關(guān)柜周圍亦有明顯的燒傷痕跡，具體情況如圖3。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)濕度高達(dá)95%，溫度33℃，由于該開(kāi)關(guān)柜采用全封閉結(jié)構(gòu)，變電站10 kV高壓室由于季節(jié)性的關(guān)系導(dǎo)致內(nèi)部空氣濕度較大，開(kāi)關(guān)柜柜內(nèi)自帶的加熱驅(qū)潮裝置長(zhǎng)期處于啟動(dòng)狀態(tài)，10 kV配電室本身沒(méi)有專門的空調(diào)以及除濕裝置,因此當(dāng)該裝置啟動(dòng)時(shí)，開(kāi)關(guān)柜內(nèi)潮氣受熱，在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)各處轉(zhuǎn)移附著，但因該開(kāi)關(guān)柜的全密封性能低，潮氣無(wú)法排出，故潮氣在某地方密集，造成斷路器的梅花觸頭等地方嚴(yán)重氧化，又由于晝夜溫差較大，因此可能在觸壁外殼、絕緣隔板、連接母排等各類絕緣件上形成凝露，使該絕緣件的絕緣性能嚴(yán)重下降，最終導(dǎo)致局部放電[4，5]。該10 kVⅠ段母線全部停電后檢查發(fā)現(xiàn)其余柜子潮濕亦形成水霧或者凝露如圖4。

圖3 制氫站10 kV配電室梅花觸頭銅銹與局部放電圖

圖4 制氫站10 kV配電室母排放電圖與未放電開(kāi)關(guān)柜的水霧與凝露

1.3 1號(hào)制冷機(jī)跳機(jī)故障分析

2018年7月25日4：48分高爐鼓風(fēng)機(jī)站1號(hào)脫濕A機(jī)組停機(jī)，檢查10 kV高壓室發(fā)現(xiàn)1號(hào)脫濕A機(jī)組高壓柜保護(hù)報(bào)警，專業(yè)人員進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)1號(hào)脫濕A機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)主電源接線盒內(nèi)接線柱對(duì)電機(jī)外殼有放電痕跡，經(jīng)初步判斷主要因?yàn)樵撆潆娛覞穸雀哌_(dá)95%，1號(hào)脫濕A機(jī)組電機(jī)接線盒內(nèi)部接線柱表面凝露，造成絕緣降低沿接線柱表面對(duì)地放電，導(dǎo)致高壓柜速斷保護(hù)動(dòng)作，是造成1號(hào)脫濕A機(jī)組停機(jī)的直接原因（見(jiàn)圖5）。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)放電圖以及保護(hù)裝置跳閘圖

2 具體防范措施和管理方案

2.1 具體防范措施

實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得知高壓電氣設(shè)備如長(zhǎng)時(shí)間在濕度超過(guò)70%以上的高濕環(huán)境下運(yùn)行，再加上高溫設(shè)備散熱不好，可導(dǎo)致固體絕緣物層表面的暴露部分持續(xù)吸收濕氣而形成一層水膜，而水中含有的離子由于電場(chǎng)的作用會(huì)在絕緣層面不斷的持續(xù)運(yùn)動(dòng)，并向正負(fù)電極附近積聚，從而加大局部電場(chǎng)強(qiáng)度，導(dǎo)致局部放電，并引起表面閃絡(luò)下降了電壓。沿面閃絡(luò)電壓隨著濕度越來(lái)越大而下降的越來(lái)越多，這種絕緣物表面放電現(xiàn)象會(huì)使得絕緣表面局部過(guò)熱甚至碳化，并發(fā)出放電聲、膠臭味。如果上述現(xiàn)象得不到合理的發(fā)現(xiàn)和處理，持續(xù)的放電最終會(huì)造成絕緣降低，最終形成相對(duì)地和相間短路等故障，從而發(fā)生重大電氣事故。

為了減輕環(huán)境溫度、濕度對(duì)高壓電氣設(shè)備運(yùn)行的影響，本文建議采取以下措施進(jìn)行防范。

1）全面封堵變配電室與室外連接的進(jìn)出電纜保護(hù)套管的所有接口及相關(guān)連地方，尤其是帶有地下電纜夾層的封堵工作，雙管齊下的防小動(dòng)物也防水及潮氣進(jìn)入室內(nèi)電氣相關(guān)的設(shè)備。

2）變配電室、電氣相關(guān)室均宜安裝空調(diào)，在高濕季節(jié)，按實(shí)際情況適時(shí)選擇“除濕”模式運(yùn)行。

3）在空調(diào)除濕及普通除濕機(jī)效果不理想時(shí)，建議考慮安裝工業(yè)智能除濕機(jī)，其最小除濕為30%左右（這是普通空調(diào)除濕所達(dá)不到的），并可定時(shí)自主除濕。智能型除濕裝置是采用半導(dǎo)體制冷除濕方式，智能的將密閉空間的潮濕空氣在風(fēng)扇的吸引力作用下引入除濕風(fēng)道，空氣中的水汽經(jīng)過(guò)半導(dǎo)體制冷機(jī)構(gòu)制冷后冷凝成水，再通過(guò)導(dǎo)水管排出柜體，可達(dá)到很好的除濕效果。通過(guò)減低空氣中含水量，同時(shí)降低相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度，同時(shí)不升高溫度，避免了溫差所帶來(lái)的負(fù)面影響如凝露的產(chǎn)生，從根本上杜絕或減少了事故的發(fā)生，也不會(huì)因高溫而加速柜內(nèi)器件及柜體的老化。智能型除濕裝置把被動(dòng)防止凝露方式改為主動(dòng)引導(dǎo)凝露，有效的防止柜內(nèi)設(shè)備老化、絕緣強(qiáng)度降低、二次端子擊穿、材料霉變及鋼結(jié)構(gòu)件銹蝕等安全隱患，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行。適用于各種體積、各種安裝條件的多種產(chǎn)品，安裝方便，可自主控制。因此各配電室建議按照工業(yè)智能除濕機(jī)，降低電氣故障率，確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。

4）電氣設(shè)備區(qū)、室內(nèi)全部懸掛溫濕度雙顯測(cè)量?jī)x，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，定時(shí)記錄，及時(shí)分析濕度程度，找出高濕的具體原因，采取有效去濕、除濕措施，改善設(shè)備運(yùn)行環(huán)境。

5）任何季節(jié)都要杜絕電氣相關(guān)設(shè)備室、區(qū)域內(nèi)屋頂出現(xiàn)雨、雪水滲漏的情況。

6）室內(nèi)外電纜溝井，電纜夾層，要做到逢雨必查，有水及時(shí)抽，嚴(yán)防潮濕氣、水分進(jìn)入電氣設(shè)備區(qū)域。

7）新建變配電室應(yīng)要求生產(chǎn)廠家選擇耐濕特性好的優(yōu)質(zhì)絕緣配件。不同的設(shè)備廠家生產(chǎn)的絕緣材料品質(zhì)也不盡相同，各種設(shè)備對(duì)環(huán)境濕度的耐受程度也不一致，質(zhì)量較好的可在濕度70%～80%及以上的環(huán)境濕度，質(zhì)量較差的可能在50%～60%時(shí)將耐受不住濕度的影響絕緣性能降低，繼而產(chǎn)生放電聲并伴有異常氣味。

8）關(guān)于戶外瓷絕緣設(shè)備如變壓器絕緣瓷瓶、線路的絕緣子串等噴灑RTV(一種新型絕緣子防污涂料)，同時(shí)使用憎水性能力強(qiáng)的設(shè)備，提高瓷絕緣等電氣設(shè)備的防污防閃性能。同時(shí)室外線路使用復(fù)合絕緣子，復(fù)合絕緣子主要由引拔棒、傘裙及金具三部分組成。其傘裙采用整體注壓工藝，從而解決影響復(fù)合絕緣子可靠性的關(guān)鍵問(wèn)題界面擊穿，具有良好的憎水性，耐老化性，機(jī)械強(qiáng)度高，耐污性能強(qiáng)，強(qiáng)有力的提高了設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行水平。

9）短路故障基本可瞬時(shí)切除，所以為了降低電氣故障對(duì)電力系統(tǒng)范圍影響，本文建議可按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，可選擇性的摘除低壓配電室低壓脫扣線圈。

10）檢修時(shí)務(wù)必做好電氣設(shè)備的灰塵、雜質(zhì)清掃清理等工作，提高電氣設(shè)備的絕緣性能。

11）室外配電箱選用建議采用防護(hù)等級(jí)IP67及更高（不透灰塵、防護(hù)浸水），同時(shí)柜內(nèi)需帶有加熱器及溫度傳感器裝置，防止配電箱內(nèi)由于溫濕度原因發(fā)生凝露現(xiàn)象。

12）對(duì)于建議更換銅編織線的軟連接線及接地線為銅箔或銅棒以提高防腐蝕能力。

13）室外配電箱體密封采用硅酮密封膠密封，此膠在室溫下與空氣中的水發(fā)生應(yīng)固化形成彈性硅橡膠，從而有著良好的密封性能。

14）在室外配電箱相間加裝絕緣板，避免單相接地故障演變?yōu)槿喽搪饭收稀?/p>

2.2 管理方案的探討

1）每年雨季、入冬時(shí)期的防雨防汛、防冰雪預(yù)案啟動(dòng)時(shí)，變電站應(yīng)對(duì)加熱除濕裝置的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行一次全面試驗(yàn)檢查。

2）設(shè)置相應(yīng)的濕度和溫度的啟動(dòng)規(guī)定值。

3）運(yùn)行人員需要熟練運(yùn)用變電站驅(qū)潮裝置的使用方法和維護(hù)方法。

4）電氣設(shè)備運(yùn)維人員每年應(yīng)對(duì)變電站各類型溫濕度控制器整定值進(jìn)行抽查校核試驗(yàn)，試驗(yàn)合格率100%。

5）運(yùn)維人員檢查配電柜、各種電氣柜與電纜溝的連接處的密封是否嚴(yán)密。

6）運(yùn)維人員檢查柜內(nèi)是否保持干燥、清潔。

7）運(yùn)維人員檢查溫濕度控制器整定值是否符合相關(guān)規(guī)定，如不負(fù)荷規(guī)定立即整改。

8）運(yùn)維人員檢查加熱除濕裝置的元件和回路工作是否正常。

9）鋼鐵企業(yè)自身的監(jiān)管、職能部門和單位人員不定時(shí)抽查運(yùn)行的變電站溫濕度記錄情況、表計(jì)以及控制情況，確保溫濕度不超標(biāo)。

10）由于智能化、無(wú)人化變電站的逐步實(shí)現(xiàn)，可增加無(wú)人監(jiān)控設(shè)備或者利用信息化將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊卣静⒃O(shè)立報(bào)警功能，如果溫濕度超高，可立即采取應(yīng)對(duì)措施。

3 結(jié)語(yǔ)

本文首先通過(guò)描述某鋼鐵企業(yè)近幾年出現(xiàn)的典型由于高溫高濕導(dǎo)致的絕緣不良引起的電氣故障，深入淺出地分析發(fā)生的原因，從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)出應(yīng)對(duì)高溫高濕季節(jié)的具體防范措施和管理方法，從而提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全系數(shù)，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，降低電網(wǎng)故障率，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，從而為公司的生產(chǎn)奠定堅(jiān)定的基礎(chǔ)。