戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器外絕緣爬電因素的研究

冀北電力有限公司張家口供電公司下花園區(qū)供電中心 王東利

河北新天科創(chuàng)新能源技術(shù)有限公司 胡桂軍 武 鵬 張之徽 冀北電力有限公司張家口供電公司 劉 寧

所謂爬電現(xiàn)象，即電氣設(shè)備外的絕緣材料因受溫度、濕度、灰塵等因素影響，在帶電金屬部位和絕緣部分之間形成水紋狀電弧，這些電弧順著絕緣外皮爬，由此導(dǎo)致絕緣外皮帶電的現(xiàn)象。處于電極之間的絕緣材料表面產(chǎn)生微電流，致使絕緣體表面出現(xiàn)不同形狀的放電痕跡如樹(shù)葉及樹(shù)枝形狀等。通常此放電痕跡與兩極間并不連通，放電過(guò)程是斷斷續(xù)續(xù)的，僅在特定條件下出現(xiàn)，這種現(xiàn)象持續(xù)時(shí)間久了就會(huì)損壞絕緣材料。結(jié)合爬電的成因來(lái)看，其主要原因在于爬電絕緣部分表面存在大量的灰塵，導(dǎo)致絕緣部分的絕緣性能降低，如果此處的空氣潮濕就會(huì)形成爬電。

如果爬電現(xiàn)象遲遲得不到控制，就會(huì)導(dǎo)致絕緣部分的絕緣性能下降，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)出現(xiàn)絕緣擊穿現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)安全事故。因而在對(duì)爬電問(wèn)題進(jìn)行檢查期間，應(yīng)認(rèn)真觀察供電電纜是否存在爬電現(xiàn)象，若已發(fā)生就要在第一時(shí)間進(jìn)行處理。

1 影響戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器外絕緣爬電的因素

1.1 原因分析

濕度較大。一方面濕度過(guò)高使空氣的絕緣性能降低，開(kāi)關(guān)設(shè)備中很多地方是靠空氣間隙絕緣；另一方面空氣中的水分會(huì)附著在絕緣材料表面使電氣設(shè)備的絕緣電阻降低，特別是使用年限較長(zhǎng)的設(shè)備，絕緣性能受到的影響更大[1]；溫度。溫度較高時(shí)絕緣材料內(nèi)部的分子運(yùn)行加劇，其絕緣電阻將隨之降低，絕緣的老化加劇、壽命縮短，因此斷路器在溫度較高的地方運(yùn)行時(shí)其絕緣性能可能較低，溫度較低時(shí)又面臨著凝露的風(fēng)險(xiǎn)，因此春秋兩季大霧天氣后極易出現(xiàn)放電異常聲響；灰塵。帶電體特別容易吸引灰塵，在高壓電的影響下空氣中的帶電粒子會(huì)不斷積聚在設(shè)備上，絕緣介質(zhì)長(zhǎng)期附著灰塵會(huì)導(dǎo)致溫度過(guò)高，逐漸降低絕緣性，高壓部分更是容易發(fā)生相間放電，引發(fā)爆炸等。

1.2 影響因素分析[2]

1.2.1 濕度對(duì)開(kāi)關(guān)柜斷路器外絕緣爬電的影響

對(duì)于開(kāi)關(guān)柜斷路器而言，濕度增加后其絕緣部分的絕緣性能會(huì)降低。在開(kāi)關(guān)柜斷路器中，大部分設(shè)備的絕緣都要借助空氣間隙，一旦空氣濕度過(guò)高空氣間隙的導(dǎo)電性就會(huì)增加，進(jìn)而對(duì)絕緣材料的性能產(chǎn)生影響，即斷路器絕緣材料表面存在一定的水分會(huì)導(dǎo)致自身絕緣阻值減少。如，某些開(kāi)關(guān)柜斷路器使用時(shí)間較久，在其內(nèi)部積累了大量的水分、空氣濕度增加，導(dǎo)致其絕緣阻值降低。此時(shí)斷路器絕緣部分就會(huì)有出現(xiàn)爬電，產(chǎn)生輕微放電。這種放電現(xiàn)象不能得到有效控制其絕緣擊穿的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)增加，由此引發(fā)安全事故。

戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器外絕緣爬電的產(chǎn)生與空氣濕度有著密不可分的關(guān)系。如空氣濕度超過(guò)戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器的工作濕度標(biāo)準(zhǔn)，極易導(dǎo)致斷路器外絕緣材料工作狀態(tài)發(fā)生變化。如，某些戶內(nèi)供電開(kāi)關(guān)柜外絕緣材料處于濕度相對(duì)大的環(huán)境中時(shí)，其絕緣材料周?chē)目諝鉂穸纫矔?huì)增大。不少水分聚集在絕緣材料的表面，很容易在電極的作用下形成爬電現(xiàn)象，增加絕緣材料被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)，甚至引發(fā)供電事故，造成戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器的損壞。

空氣濕度增加后霉菌的生長(zhǎng)速度也會(huì)增加。從實(shí)踐情況來(lái)看，空氣濕度在75～95%時(shí)霉菌的生長(zhǎng)效率最高，如果戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器周?chē)目諝獾耐L(fēng)條件差霉菌就會(huì)大量滋生，對(duì)斷路器外絕緣性能產(chǎn)生一定的影響。假如絕緣材料內(nèi)部含有一定數(shù)量的細(xì)孔，那么這些霉菌就極易滲透到絕緣材料內(nèi)部，由此增加絕緣擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)霉菌的代謝產(chǎn)物呈現(xiàn)出一定的酸性，容易對(duì)絕緣材料產(chǎn)生腐蝕。并且空氣濕度增大后，與絕緣部分接觸的金屬也會(huì)出現(xiàn)不同程度的銹蝕，導(dǎo)致其導(dǎo)電性能下降，縮短了其使用年限，由此導(dǎo)致戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜外絕緣爬電現(xiàn)象的出現(xiàn)。

此外，很多開(kāi)關(guān)柜斷路器絕緣爬電現(xiàn)象容易發(fā)生在夜間，其原因與夜間空氣濕度大有直接關(guān)系。不少人給出的觀點(diǎn)是，在夜間開(kāi)關(guān)柜斷路器負(fù)載小、電壓增大，導(dǎo)致爬電現(xiàn)象的出現(xiàn)。然而從戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器外爬電現(xiàn)象產(chǎn)生的情況看，此種觀點(diǎn)并不科學(xué)。總的來(lái)講，現(xiàn)有的電力設(shè)備質(zhì)量已有較大程度提升，工作電壓基本處于恒定狀態(tài)。為此，空氣濕度大是導(dǎo)致戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器外絕緣爬電現(xiàn)象產(chǎn)生的主要因素之一。

1.2.2 溫度對(duì)開(kāi)關(guān)柜斷路器外絕緣爬電的影響

從溫度層面上看，若戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器周?chē)墓ぷ鳝h(huán)境溫度持續(xù)上升、同時(shí)空氣流動(dòng)性欠佳，就會(huì)導(dǎo)致斷路器內(nèi)部的溫度持續(xù)升高，斷路器損壞的幾率就會(huì)增加。同時(shí)，斷路器外的絕緣材料因受熱的原因內(nèi)部分子活動(dòng)也會(huì)變得異?；钴S，絕緣材料就會(huì)出現(xiàn)軟化現(xiàn)象，其絕緣性能將大打折扣，無(wú)法起到應(yīng)有的絕緣效果。根據(jù)相關(guān)的戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器外絕緣材料的工作標(biāo)準(zhǔn)可知，絕緣材料在工作時(shí)應(yīng)在一定的溫度范圍內(nèi)，其周?chē)鷾囟葢?yīng)保持在合理區(qū)間。

依據(jù)公式A=Ctexp（K-θ）（A代表絕緣材料損耗，θ表示某種溫度，C、K代表常數(shù)，t表示在θ溫度下的絕緣損耗時(shí)間）可看出，如溫度升高到某種數(shù)值后，絕緣材料的損耗增加、老化速度加快。具體來(lái)講，如溫度持續(xù)上升、有機(jī)絕緣材料極易發(fā)生老化現(xiàn)象，由此變脆、絕緣能力下滑，嚴(yán)重時(shí)就容易導(dǎo)致絕緣材料被擊穿。從電接觸角度看，不少絕緣材料的性能降低與電接觸不良有關(guān)。因電接觸不良極易導(dǎo)致絕緣材料局部溫度過(guò)高，加速電接觸導(dǎo)體面與絕緣面的老化，這也是兩者間接觸電阻增加的主要原因。

1.2.3 灰塵對(duì)開(kāi)關(guān)柜斷路器外絕緣爬電的影響

在戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器工作期間，其外部的絕緣材料在絕緣性能方面還與灰塵有關(guān)。戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部的斷路器的工作環(huán)境在室內(nèi)，與裸露在外部電線識(shí)別不同。相比之下這些灰塵不易被沖刷掉。然而灰塵的成分相對(duì)復(fù)雜，可在斷路器外絕緣材料表面形成一層薄膜，清理起來(lái)難度非常大。

電氣設(shè)備在工作過(guò)程中，其與絕緣材料接觸的金屬導(dǎo)體在通電期間會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，會(huì)沿著絕緣材料向外傳遞，在傳遞的過(guò)程中會(huì)與空氣中的水分、灰塵相遇，由此在絕緣材料表面形成一種污垢。這些污垢在受熱狀態(tài)下極易與空氣中的其他氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對(duì)絕緣材料產(chǎn)生一定的腐蝕，由此導(dǎo)致絕緣材料的絕緣性能降低，增加絕緣爬電風(fēng)險(xiǎn)，存在極大的安全隱患。如果這些灰塵長(zhǎng)期存在，絕緣材料表面的干燥程度將很難保證，極易吸收空氣中的水分形成潮濕環(huán)境，這也為爬電現(xiàn)象的產(chǎn)生提供了條件。另外，在絕緣材料表面長(zhǎng)期積聚大量灰塵，在空氣濕度相對(duì)較高的情況下就極易出現(xiàn)絕緣材料爬電現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)發(fā)生短路引起火災(zāi)，導(dǎo)致重大的安全事故。

2 應(yīng)對(duì)戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器外絕緣爬電的策略

2.1 應(yīng)對(duì)濕度影響戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器外絕緣爬電的策略

戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器的使用應(yīng)采取合理對(duì)策，保持室內(nèi)濕度在一定范圍內(nèi)，同時(shí)符合斷路器外絕緣材料的工作要求。為防止斷路器外絕緣材料的性能受到影響，要保持好戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的通風(fēng)。如室內(nèi)有空調(diào)，可借助空調(diào)改善斷路器外絕緣材料的空氣濕度。若室內(nèi)缺少空調(diào)裝置就要合理開(kāi)窗，加快室內(nèi)空氣流通，保持開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的通風(fēng)狀況良好，不至于其內(nèi)部濕度過(guò)大。尤其在夏季時(shí)室內(nèi)濕度一般較大，此季節(jié)就要借助空調(diào)機(jī)進(jìn)行降溫抽濕處理，以保持室內(nèi)空氣干燥、通風(fēng)良好。

在戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器工作過(guò)程中，要定期檢測(cè)斷路器外絕緣材料周?chē)目諝鉂穸?，如空氣濕度超過(guò)工作環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)加重?cái)嗦菲魍饨^緣爬電產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。集中在絕緣材料外部的水分極易在電弧的作用下與空氣中的硫化物或氮化物發(fā)生反應(yīng)，對(duì)絕緣材料產(chǎn)生一定腐蝕。

對(duì)于戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器外絕緣爬電的控制而言，如果對(duì)空氣濕度控制不力就會(huì)縮短斷路器的使用壽命，甚至引發(fā)重大安全事故。為此，在戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器正常工作期間，一定要保持?jǐn)嗦菲魍饨^緣材料周?chē)目諝馔L(fēng)良好，且保持干燥、杜絕水汽滲入，防止因滲水發(fā)生設(shè)備短路，造成設(shè)備損壞。尤其是在一些絕緣材料的加工過(guò)程期間，水分會(huì)對(duì)絕緣材料的絕緣性能產(chǎn)生影響，為此空氣濕度的控制問(wèn)題不容忽視。

然而，在空氣濕度控制方面并非絕對(duì)意義的空氣干燥。如果空氣過(guò)于干燥，那么斷路器外絕緣材料的性能也會(huì)產(chǎn)生一定的影響，主要體現(xiàn)在靜電方面。如住戶不稍加關(guān)注，人體攜帶的靜電極易導(dǎo)致絕緣材料帶電，很容易導(dǎo)致絕緣材料被擊穿、由此引發(fā)重大安全事故。為此，相對(duì)于空氣濕度的控制而言，如果控制力度過(guò)大，就無(wú)法取得良好的控制效果。

2.2 應(yīng)對(duì)溫度影響戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器外絕緣爬電的策略

每種絕緣材料都有自身不同的耐熱溫度，一旦工作溫度超過(guò)其耐受溫度，絕緣材料的結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生變化，失去絕緣性能，增加爬電風(fēng)險(xiǎn)，極易引發(fā)安全事故。而在電氣設(shè)備中絕緣材料屬于最薄弱環(huán)節(jié)之一，它對(duì)工作溫度的要求有著明確的限制。如果絕緣材料周?chē)臏囟冗^(guò)高，不僅其電阻率發(fā)生變化，還有可能影響到自身的絕緣性能、處于帶電工作狀態(tài)，由此產(chǎn)生爬電，有被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)，存在極大的安全隱患。

通常情況下，戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器外絕緣材料是與金屬導(dǎo)體直接接觸的，而金屬導(dǎo)體在工作的過(guò)程中會(huì)散發(fā)出一定的熱量，同時(shí)向絕緣材料傳遞熱量，這就導(dǎo)致絕緣材料內(nèi)部積聚著一些熱能，導(dǎo)致其內(nèi)部溫度升高。如果此時(shí)的溫度超過(guò)了絕緣材料的耐受溫度，那么就會(huì)對(duì)其絕緣性能產(chǎn)生影響。為此，在戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器工作期間，應(yīng)關(guān)注斷路器外絕緣材料的溫度變化，做好斷路器周?chē)耐L(fēng)與降溫，以保證開(kāi)關(guān)柜斷路器處于正常運(yùn)行狀態(tài)。

在降低溫度對(duì)戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器外絕緣材料的影響方面，就要對(duì)絕緣材料的工作環(huán)境表示高度關(guān)注。眾所周知，很多絕緣材料的絕緣性能與溫度有關(guān)，為延長(zhǎng)斷路器外的絕緣材料的使用壽命，就要將斷路器外絕緣材料周?chē)臏囟瓤刂圃谝欢ㄋ健Ｈ?，有些絕緣材料在溫度低時(shí)絕緣性能更佳，而有一些絕緣材料在溫度高的時(shí)候絕緣性能才更具優(yōu)勢(shì)。為此，絕緣材料的工作狀態(tài)對(duì)有效預(yù)防爬電現(xiàn)象具有重要意義。

2.3 應(yīng)對(duì)灰塵影響戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器外絕緣爬電的策略

為有效預(yù)防灰塵對(duì)戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器外絕緣材料產(chǎn)生的影響，就要結(jié)合絕緣材料外表面有無(wú)爬電現(xiàn)象產(chǎn)生，時(shí)刻關(guān)注絕緣材料的表面灰塵情況。在斷路器工作狀態(tài)檢驗(yàn)的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)絕緣材料質(zhì)量做好相應(yīng)的檢測(cè)，關(guān)注其運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)老化的絕緣材料要第一時(shí)間處理。如果在斷路器外絕緣材料表面存有大量灰塵，就存在絕緣材料被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)，極易引發(fā)爬電現(xiàn)象的出現(xiàn)。總之，為降低斷路器安全事故的發(fā)生率，做好斷路器外絕緣材料的安全檢測(cè)十分必要。對(duì)于存在安全隱患的絕緣材料應(yīng)及時(shí)處理，以確保斷路器的正常運(yùn)行。

此外，為提高斷路器外絕緣材料的絕緣性能，就要對(duì)其表面的灰塵做好定期清理，認(rèn)真檢查絕緣材料有無(wú)損壞情況。在清理過(guò)程中應(yīng)做好定期檢查與清理，每個(gè)月份不得低于兩次。同時(shí)還要注意清理灰塵期間的安全工作，做好斷電處理，防止觸電事故的發(fā)生。在灰塵清理期間，應(yīng)仔細(xì)檢查斷路器外絕緣材料是否良好，有無(wú)損壞、腐蝕等情況出現(xiàn)。如果絕緣材料存在問(wèn)題，就要做好絕緣材料的調(diào)換工作。

在應(yīng)對(duì)戶內(nèi)斷路器外絕緣材料爬電問(wèn)題時(shí)，防塵絕緣材料的應(yīng)用是最有效的手段之一。對(duì)于防塵絕緣材料而言，其優(yōu)點(diǎn)主要有兩個(gè)：首先是加大爬坡比，以符合防塵區(qū)爬電比矩標(biāo)準(zhǔn)；其次是內(nèi)裙邊做成斜面結(jié)構(gòu)，不易沾染灰塵。對(duì)于合成硅橡膠絕緣材料而言，其防塵性能優(yōu)越、不易老化，具有很好的防水性能，可有效減少灰塵在絕緣材料表面的沉積，通過(guò)這些舉措降低灰塵對(duì)戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜斷路器外絕緣材料的影響。