变电站（换流站）中设备端子箱、汇控箱、机构箱等户外箱体进水、凝露、受潮等现象屡见不鲜，这会使箱体内部元器件绝缘性能下降，引发设备接触不良或短路，甚至导致设备烧毁，进而被迫停运或跳闸，危及电网的安全稳定运行。
随着变电站（换流站）运行时间的增加，此类问题逐年凸显，因此中国南方电网有限责任公司超高压输电公司曲靖局的施礼兴在2023年第12期《电气技术》上撰文。
根据南方电网超高压输电公司近年来的缺陷统计，深入分析户外箱体出现进水、受潮、凝露现象的原因，评估现有防范措施的效果，分类提出防控措施，为做好变电站（换流站）户外箱体防潮工作提供参考。
近年来，由于户外端子箱、汇控箱、机构箱受潮导致箱内二次元器件锈蚀、老化而引起的电力设备故障、跳闸等事故频发。
随着运行时间的增加，户外箱体出现进水、凝露、受潮的现象与日俱增，可能会使箱体内部元器件绝缘性能下降，引发设备接触不良或短路，甚至导致设备烧毁，进而威胁设备乃至电网的安全稳定运行。
鉴于此，本文根据南方电网超高压输电公司近年来的缺陷统计，深入分析户外箱体出现进水、受潮、凝露现象的原因，并提出防控措施。
1 户外箱体受潮原因分析1.1 外部雨水、潮气渗入户外设备主要涉及变压器、断路器、电抗器、隔离开关、接地开关等一次设备，尤其是断路器、隔离开关、接地开关等带有传动杆的设备，其传动杆需从箱体内部引出，存在缝隙，若封堵不严或密封老化受损，外部雨水极易从顶部渗入箱体内。
此外，若传动杆因形变或保养维护不到位而产生新的缝隙或使原有缝隙扩大，潮湿空气或雨水可能因此进入箱体内。
当箱柜柜门密封圈失效时，水气也有可能从密封失效的位置渗入，进而引发箱体内部受潮、凝露或积水。
柜顶凝露如图1所示。
图1 柜顶凝露1.2 地下电缆沟湿气渗入户外设备端子箱连接电缆通常是通过地下电缆沟进行敷设，部分电缆沟不仅作为电缆通道，也作为排水通道，因此电缆沟中存在大量湿气。
设备端子箱底部通常与电缆沟直接连接，电缆穿入产生的缝隙一般用封堵材料进行处理，若封堵不严或材料老化而产生缝隙，则大量潮气可由此渗入箱体内，进而形成凝露或导致箱体内金属元件锈蚀、卡涩。
根据以往现场巡视经验，湿气渗入会导致封堵材料性能下降或产生更大的裂缝，从而致使更多湿气更易进入箱体内。
1.3 通风口及电缆间缝隙部分汇控箱或端子箱设有通风口，当室外湿度不大、箱体较小时，在加热器的作用下百叶窗通气孔能起到一定的排潮气的作用，但受环境高湿度、昼夜高温差的影响，有时通气孔不但无法排潮气，反而会成为潮气进入箱体内的通道，进而导致汇控箱、端子箱湿度加大。
同时，部分电缆间存在细小间隙，当地面潮气或电缆井中的潮气成为高湿度空气向上运动时，一部分高湿度空气会通过端子箱底部电缆进出管孔隙进入箱体内。
电缆间缝隙如图2所示。
1.4 箱柜密封条箱门关闭后，箱门与箱体间仍有一定缝隙。
为提高箱门密封裕度，箱门与箱体接口处一般设置密封条，以避免湿气和小动物进入。
密封条随工作时间的增加会逐步老化，存在因人为暴力开关等外在因素影响而加剧密封条老化、使其性能急剧下降的可能。
多种因素导致潮气从密封薄弱处进入箱体内。
图2 电缆间缝隙综上所述，户外箱体受潮原因主要有：箱柜渗入雨水、电缆沟湿气进入、通风口及电缆缝隙潮气进入等。
2 现有防潮措施评估经调研，目前普遍采用的防潮措施有：①通风口排除潮气；②加热器除湿；③箱体顶部设计遮雨檐；④除湿盒除湿；⑤箱柜密封；⑥小型空调除湿；⑦半导体除湿机除湿。
2.1 通风口排除潮气通风口排除潮气的作用较小，首先箱体内空气缺少流通交换，高湿度空气无法有效排出，在高温差、高湿度的环境下外部潮气反而容易进入箱体内。
同时，由于不同地区天气差异较大，尤其是南方地区昼夜温差较大，环境中的热空气更易进入箱体并凝结为水珠，因此应着重考虑提升箱体密封性。
2.2 加热器除湿加热器一般安装在箱体中下部，其主要作用是通过提高箱体内部温度，破坏潮气凝露的条件，提高空气的吸水能力，但不能起到驱潮作用。
加热器主要用于较小空间的防潮，对较大空间作用甚微。
此外，潮湿、温和的条件有利于霉菌的形成和繁殖，大量霉菌会进一步影响绝缘材料性能，导致绝缘下降、短路等情况发生，危及设备安全稳定运行。
2.3 箱体顶部设计遮雨檐在箱体顶部设计遮雨檐，遮雨檐伸出一定距离，并倾斜一定角度，可有效防止箱体顶部积水，特别是对于顶部密封较差的箱体，其效果更加明显。
遮雨檐如图3所示。
2.4 除湿盒除湿除湿盒采用化学物质（如氯化钙、硅胶、活性炭等）吸附空气中的水分，达到降低空气水分含量和相对湿度的效果。
根据现场使用经验，除湿盒除湿效果较为明显，但除湿盒吸附水气的有效成分有限，需运行人员定期更换，运维成本较高。
图3 遮雨檐2.5 箱柜密封箱柜密封能够切断外部湿气和水分进入箱体的通道，提高户外箱体的密封性是降低箱内水气含量、减少凝露现象发生的有效手段。
箱柜密封能够从根本上杜绝潮气进入，防潮效果最为明显。
箱体的密封主要受箱体结构、密封及封堵材料、运行环境和施工质量的影响。
箱体密封的侧重点主要是在封堵、密封圈及锁扣效果上，需要同时在通风口和电缆进线处进行封堵。
不同厂家对电缆进线采取的措施不同，效果最好的是PG接头，能够有效杜绝潮气进入。
但是，在实际工程中应用较多的是防火泥或防火棉，防火泥或防火棉封堵虽有一定效果但都无法完全封堵电缆缝隙。
箱门与箱体接口处的密封条的材质主要包括三元乙丙橡胶和硅胶，这两种材质均具有较强的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀性能。
相对而言，硅胶的耐热性能更强，但价格为三元乙丙橡胶的2～3倍。
密封条的结构型式主要包括矩形密封条和自夹紧密封条（W 型密封条）。
密封条随箱门开关次数的增加而逐步老化，密封性能随运行时间增加和人为暴力开关操作而逐渐下降。
因此，对于失效的密封条应进行及时更换。
箱门门锁的结构型式主要包括螺钉锁紧式、轨道锁紧式和铁片锁紧式，不同型式的防潮效果差异较小。
2.6 小型空调除湿及半导体除湿机除湿小型空调除湿及半导体除湿机除湿是为降低潮气进入箱体后的空气湿度而采取的措施。
这两种措施的除湿原理都是降低箱内空气湿度，强化箱体内空气流通交换，从而将高湿度空气排出；不同之处在于小型空调除湿器的外形尺寸较大，只适用于换流变汇控箱、气体绝缘金属封闭开关设备（gas insulated switchgear, GIS）汇控箱等大型箱体，而半导体除湿机则更适用于小型箱体。
2.7 小结通过评估当前防潮措施，结合南方天气特征可知：1）通风口排除潮气及加热器除湿的防潮效果不佳。
对于机构箱等体积较小的箱柜，加热器能在一定程度上提高箱柜温度，破坏凝露条件，从而避免凝露后的水滴掉落至接线端子等二次设备上引发事故；对于体积较大的箱柜，加热器除湿效果甚微。
2）箱体顶部设计遮雨檐、除湿盒除湿、箱柜密封、小型空调除湿、半导体除湿机除湿的防潮措施能够取得一定效果。
当现场采取这些措施后，仍然存在箱体潮湿、凝露等问题，因此有必要采取新的防潮措施来弥补当前不足。
3 新型防潮措施通过分析户外箱体受潮原因、评估现有防潮措施，本文制定如下整改策略：①切断水气进入；②减少水气含量。
减少箱体内水气含量可采用除湿机或除湿盒，而切断水气进入的方法较为不足，无法形成有效的防潮措施。
切断水气进入达到最佳箱体密封效果的措施主要包括本体密封、密封圈密封、封堵密封。
以往更多地关注本体密封及密封圈密封，因此本文侧重封堵效果密封。
目前，封堵型式有防火棉封堵、防火泥封堵，但这两种方法均有不足之处。
3.1 防火棉和防火泥封堵效果分析1）防火棉和防火泥材料特性防火棉和防火泥常作为室外箱柜的电缆穿孔封堵材料，具有阻燃特性且柔软可塑。
防火棉主要由无机纤维（涤纶纤维）铺网成型后，使用低熔点黏合纤维混合制成，其防火性能强、弹性好、吸湿透气性好。
防火泥是一种柔性阻燃材料，标准防火泥材料的主要成分为氯化石蜡、瓷土粉、黏接剂、阻燃剂、增塑剂、炭化剂等30余种助剂，其耐火极限高，有良好的可塑性，耐酸、耐碱、耐腐蚀，施工、维修比较方便，可与其他材料合并使用，且在低温时会变硬。
2）防火棉和防火泥封堵效果在站内使用防火棉时，通常在防火棉内添加夹筋增加其刚性，并在表面涂抹防潮密封胶避免受潮，以此作为电缆穿孔的封堵材料。
封堵用防火棉如图4所示。
图4 封堵用防火棉对于防火棉受潮脱落的情况，采用在箱柜内部封堵的方式可以避免整块脱落的情况发生，但是部分箱体因内部布局紧凑，不具备使用防火棉封堵的条件。
此外，因运维人员在更换继电器、紧固端子时存在踩踏情况，防火棉封堵会出现塌陷、破洞。
内部使用防火棉及内部不具备实施条件的情况如图5所示。
图5 内部使用防火棉及内部不具备实施条件的情况在室外箱柜的电缆穿孔封堵中，防火泥常配合防火棉一起使用，主要用于密封防火棉开孔处的电缆间隙，或者密封少量电缆进柜且开孔小的电缆孔。
防火泥具有阻燃特性，施工方便，随取随用，因此在站内得到广泛使用。
然而，在室外温度较低时，防火泥可能存在开裂、整块变硬脱落而失去密封作用的情况。
综上所述，防火棉和防火泥容易出现脱落或开裂现象，影响密封效果，而且无法有效封堵电缆缝隙。
3.2 新密封措施结合目前的材料分析，本文提出一种自流平新型气密封堵材料，气密封堵材料由聚氨酯、改性阻燃剂、防虫蚁啃食添加剂等高活性化学物质组成，具有良好的流动密封性、绝热性、阻燃性、耐久性及易扩容性。
将其封堵进电缆入口，可有效防止水及水气透过，阻断凝露产生的源头。
自流平新型气密封堵材料对多电缆间缝隙的密封如图6所示。
图6 自流平新型气密封堵材料对多电缆间缝隙的密封新型气密封堵材料的特性包括：①不透水性，能够彻底杜绝潮气渗入；②高阻燃性；③流动密封性，能够在端子箱、汇控箱内充分流平固化成型后起到密封防潮作用；④耐久性，根据市面上产品使用报告可知，在-25℃～93℃的常见酸碱环境中使用，可20年保持良好的物理化学性能，且小动物不啃食。
3.3 小结通过对比防火泥、防火棉、自流平新型气密封堵材料可知，自流平新型气密封堵材料能够弥补防火棉易受潮脱落、塌陷及防火泥易开裂、整块变硬脱落的不足，还能将电缆缝隙填平，彻底防止潮气进入。
4 结论1）端子箱、汇控箱防潮建议（1）切断水气进入端子箱、汇控箱的通道①对顶部渗漏水的端子箱、汇控箱加装遮雨檐。
②对电缆进线处密封效果不佳的使用自流平新型气密封堵材料进行封堵，去除防火棉及防火泥。
在电缆沟中加装除湿机或防潮机，消除电缆沟湿气。
③利用密封材料将通风口彻底封堵，同时定期检查通风口封堵情况，及时维护或更换封堵材料，确保密封的严密性、有效性。
④更换老化、破损的柜门密封圈，并评估锁扣效果，对效果不佳的进行更换。
（2）减少端子箱、汇控箱内的水气含量使用小型空调和半导体除湿机已达到最好的除湿效果，需将小型空调和半导体除湿机信号接入变电站（换流站）辅助控制系统，实现远程起停，实时分析箱体内水气情况，及时上报故障，实现智能化、数字化管理。
2）机构箱防潮建议由于机构箱涉及设备传动杆，其受潮原因与端子箱、汇控箱大不相同，主要是顶部密封不严及长期运行发生形变等原因导致外部雨水渗入。
（1）切断水气进入机构箱的通道①在操作杆连接处加装防雨罩，阻止雨水进入。
②对顶部渗漏水的机构箱加装遮雨檐。
③对电缆进线处密封效果不佳的使用自流平新型气密封堵材料进行封堵，去除防火棉及防火泥。
在电缆沟中加装除湿机或防潮机，消除电缆沟湿气。
④利用密封材料将通风口彻底封堵，同时定期检查通风口封堵情况，及时维护或更换封堵材料，确保严密性、有效性。
⑤更换老化、破损的柜门密封圈，并评估锁扣效果，对效果不佳的进行更换。
（2）减少机构箱内的水气含量由于机构箱一般空间较小，且打开次数较少，因此建议在箱内使用除湿盒除湿，并定期评估除湿效果，对效果不佳的进行更换。
本工作成果发表在2023年第12期《电气技术》，论文标题为“变电站（换流站）户外箱体防潮措施研究及优化建议”，作者为施礼兴。