陈剑波 汪家银
云南电网有限责任公司昭通绥江供电局 云南昭通 657700
摘要：因箱变、环网柜受潮及受潮后导致的开关误动、绝缘击穿及机构锈蚀造成城区配网故障频发，频繁故障严重影响了城区配电网的可靠性。通过使用高分子防潮材料、半导体防凝露装置及具备物联网功能的温湿度采集装置，对箱变、环网柜进行防潮防凝露综合治理，并通过物联网温湿度采集装置进行实时监控，解决城区配网箱变、环网柜受潮问题。
关键词：箱变及环网柜 受潮 物联网 治理
一、现状调查
1.城区配网故障情况
绥江县县城范围内电缆线路9条，涉及开闭所3座、环网柜48个，电缆分支箱22个，箱变164台，其中开闭所、环网柜进出线与母联间隔及部分箱变进线间隔为TEC-VACY型真空断路器+TEC-AERO型隔离开关。2018年至今的城区配网故障共涉及6条10kV电缆线路故障13次，其中8项涉及环网柜间隔烧毁的故障均有受潮原因，后绥江局在电科院协助下对烧毁部分进行了分析，为该型号间隔隔离开关烧毁主要因绝缘套管受潮及表面存在沾污后，隔离开关对柜体放电引起。
同时，其他新投运型号环网柜同样存在类似受潮问题，如新投运10kV兆佳坝2号环网柜故障，因基础内水汽进入间隔，造成控制回路继电器一直通电，造成分支线跳闸后不能进行合闸操作，也是一起较典型的受潮引起线路误动的故障。
2.县城区域温湿度与故障分布关系
查询2019年10月至2020年10月各月温湿度情况，平均湿度为83%RH，2019年10月至2020年10月间各月最高湿度均达到100%RH，同时冬春季最小相对湿度较夏秋季平均高2倍，与冬季箱变、环网柜间隔故障频发具有一定关系。
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综上所述，温湿度数据反映出绥江县城区空气湿度与环境温度走势相反，在温度较低、湿度较大的冬季故障较为明显，就其故障分布情况与湿度走势关系，反映出配网故障与环境湿度存在关联性。
二、设定目标
（一）目标来源
对比云南省范围可靠性指标先进单位，城市平均停电时间普遍在1小时左右，而绥江供电局2019年县城区域客户平均停电时间为43.1448小时，较先进供电企业（5小时以下）存在巨大差距，同时，因设备投运年限仅9年，不能通过技改进行设备更新，故只能通过生产修理措施提升设备运行健康度。
同时，2020年绥江供电局因频繁停电造成投诉高达3起，占总体投诉的33.3%，只有提升供电可靠性才是降低因频繁停电造成客户投诉，提升客户服务的关键。
结合城区内配网设备的健康状况及运行情况，选取了具有代表性的凤仪路2#环网柜作为治理对象，旨在通过综合治理将该环网柜内空气湿度进行有效控制后，对城区范围所有环网柜进行防潮治理推广。
（二）设定依据
根据现状调查，降低城区配网设备故障率最直接的方式即是控制设备内的空气湿度，因10kV环网柜内断路器、隔离开关等设备的标定环境湿度上限为95%RH，考虑绥江最高环境湿度达到100%RH，同时考虑柜内相对封闭环境及部分柜体下方检修井未做通风处理的实际运行状态后，基本目标设定为通过处理后将凤仪路2#环网柜柜体内湿度控制在70%RH以下。
根据可靠性提升需要，考虑故障多为湿度与绝缘表面污秽同时出现造成，故在控制柜内湿度同时能实现柜内与外界有效隔离，则能取得更好的治理效果，故方案应同时具备一定的防污秽功能。
综上最终目标为将凤仪路2#环网柜柜体内湿度控制在70%RH以下，同时加强防污秽功能。
三、原因分析及主要原因
通过头脑风暴找出造成环网柜内部潮湿的原因，并采用鱼骨图方式进行了归类。
通过分析，找出了关键问题，得出环网柜受潮故障的主要原因为以下几个方面：
（一）环网柜基础内排水不畅
绥江县位于金沙江畔，地处向家坝电站库区，气候雨热同期；县城因向家坝电站的建设，于2012年10月份整体搬迁，县城电网、设备也与县城建设同期完成。施工单位在基础施工时未考虑到绥江县雨热同期、空气湿度大的气象条件，致使城区设备基础空排水不畅，下雨后基础内淌水较深。则需要在处置过程中还进行防水及干燥处理，涉及施工难度较大，即便该问题为重要原因，但不应当从该问题处切入。
（二）环网柜基础通风不足
基础通风设施不够高（后期绿化的时候，很多通风口被掩埋），很多基础在初期并未考虑通风设计（未设置通风孔）。造成环网柜受潮的重要原因。
（三）环网柜内底板未进行封堵
开关柜与基础部分封堵不严实，当气温很高时，水遇热蒸发后，水汽往开关柜扩散，导致开关柜等设备机构锈蚀及继电器误动作。此问题在箱变、环网柜柜体间隔中均存在普遍性，是造成受潮故障的主要原因之二。
（四）环境湿度较大
绥江县城区最高湿度为100%RH，也较严重的影响环网柜的正常运行。是引起柜内湿度较大的次要因素
所以，柜体封堵不足为造成柜体内受潮的主要原因，同时基础通风不足及环境湿度较大问题也是引起柜体受潮的重要原因。
四、制定对策
根据梳理出的主要问题及重要影响因素，逐条制定了处置方案。主要问题中环网柜基础内浸水或地下泥土潮湿问题因处理难度较大，决定不对该问题制定相应对策。针对另外三个问题，经过研究后，制定了问题对策表。
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（一）实施方案细化
根据上诉分析，就凤仪路2#环网柜实地情况开展现场勘查，并对具体施工过程制定了细化。
1.基础开挖及通风口处理方案细化
（1）防小动物措施方式确定
在基础开孔后需要对通风口设置防小动物措施，以确保设备线路安全运行。
通过对本地商家铝合金百叶窗及铝合金钢丝网进行比对，选择使用铝合金钢丝网作为通风口防小动物措施。
（2）排水措施
通过现场勘查，确定凤仪路2#环网柜处于城区绿化带中，需将周围泥土进行清理，将基础周围挖掘出排水沟后引向市政排水沟。
2.高分子底板封堵与柜体门封闭方案细化
在柜体底板进行封堵时，针对柜体底板部分存在进线电缆与底板空隙较大的问题，会出现高分子材料在凝固前即露下底板，不能起到封堵的效果在制定底板大缝隙填补措施时，同时考虑除湿机使用时需对整个空间进行密闭，为简化施工材料及作业复杂度，决定选用同一种材料进行缝隙填补和柜体密封。
收集了结构胶、发泡胶、丁基胶带三种材料的性质后比较。
通过材料研究，丁基胶带一般用于防水，特点是化学稳定粘性强，同时在狭小空间可以裁切使用，也适用于粘贴在柜门缝隙上用于柜体封闭，故最终选定使用丁基防水胶带。
3.测试数据收集方案细化
为验证结果，需要对温湿度数据进行收集对比，确保本次活动取得实效，讨论进行数据采集装置的选定。根据对比，选用自带物联网功能的物联网温湿度采集器用于最终数据收集。
综上，通过方案选定与措施细化，明确的最终的实施计划，即以凤仪路2#环网柜为本次治理的对象，通过取土露出环网柜基础，进行通风处理，其次进行环网柜底板封堵，并使用丁基胶带对底板及柜体进行密封，并同步加装半导体除湿装置，经过改造后，再通过物联网温湿度采集器进行数据收集验证防潮效果。
（五）确定分步实施计划
根据优化后的最佳方案及方案执行中遇到问题的对应细化措施。制定措施后执行。
五、效果检查
（一）基础温湿度数据收集
开展基础温湿度数据收集，目的是建立除湿装置使用前后对柜体内湿度的影响情况，用以验证除湿机对柜体内空气湿度的效果。
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凤仪路2#环网柜柜体基础通风处理、柜体及底板封堵完毕，不启动除湿装置情况下，从10月22日至27日测试数据可以看出，环境温度与湿度在自然状态下呈现反向线性走势，即当环境汇总温度升高时湿度会下降，反之温度处于较低时环境湿度相对较高，与以往的环网柜、箱变间隔故障时间大多数在清晨及傍晚出现的规律相吻合。
（二）湿度控制效果验证
启动湿度控制装置，并记录数据以验证半导体除湿装置在本方案设定环境下的实际湿度控制效果。
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将凤仪路2#环网柜柜体内半导体除湿装置设置为到达70%RH的自动启动除湿装置，经过10月28日至11月14日的数据收集，可以从数据上看出，通过综合治理措施实施后，平均湿度稳定控制在70%RH以下，11月3日及11月4日两次柜体内湿度超过70%RH时，半导体除湿装置启动，随即令柜体内湿度立即得到控制。证明通过本方案综合治理后，柜体内湿度得到有效控制，本次综合治理方案达到预期目标。
（三）柜体内外部湿度对照验证
11月15日成员对凤仪路2#环网柜的柜体外加装了另一套物联网温湿度采集装置，开展柜体内外温湿度数据对比，进一步验证本次活动效果。
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为进一步验证柜体内湿度控制有效性，在环网柜外增设一套“凤仪路2#户外对比测试”物联网温湿度采集器对柜体所处环境温湿度进行数据采集，根据11月15日至11月28日柜体内与柜体外温湿度数据对比，可以看出经过本方案综合治理后，柜体内湿度最高为73.1%RH，户外湿度最高为89.1%RH，对以上数据通过excel表格进行导出，并进行了数据分析，计算11月15日至11月28日柜体内平均湿度为59.66%RH，柜体外平均湿度为68.67%RH，再次印证本次课题达到预期目标，同时因柜体经过处置后达到相对密封条件，柜体的防污性能得到一定程度增强。
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（四）获得收益
通过综合治理，环网柜柜体内空气湿度得到有效控制，同时一定程度上避免了灰尘进入柜体及间隔，提升了环网柜运行可靠性，减少因受潮造成故障的可能，为进一步缩短城镇区域客户停电时间、提升客户满意度具有较好的效果。
结论：
基于物联网等新技术应用综合治理城区中压配网箱变、环网柜受潮问题解决成功
参考文献
1.梁瑞尤 开闭所、环网柜防潮除湿应用研究 中国新技术产品2019 NO.1（下）80-82
2.刘威 配电环网柜防潮控温系统的设计与实现 基层建设2020年第七期
3.陈亚东、曾健、吴楠等，户外环网柜凝露原因分析及解决方案的研究[J].电路系统装备2017（10）：140-141