环境湿度对绝缘电阻影响的试验研究

地下工程和边海防工程所处的自然环境一般相对恶劣， 环境潮湿、 水雾乃至盐雾侵袭带来的绝缘劣化是长久以来损坏这些工程中高低压配电系统相关设备的重要因素。 绝缘电阻值是设备绝缘性能在线监测的重要测量参数和故障判别的可靠依据。 虽然环境因素对系统绝缘电阻有较大影响， 但绝缘电阻下降并不意味着发生接地故障， 电阻数值的大小事实上反映的是绝缘劣化的程度。 高低压配电系统中电气设备绝缘结构各异， 只有充分研究电气设备绝缘电阻和环境湿度、 盐雾等因素的关联程度， 才能准确评价系统的绝缘健康状况， 根据相关参数及其变化趋势等综合诊断系统的绝缘性能并作出相应的处理。 低压配电系统中不仅包含电力配电线路， 同时还包含众多的用电设备。 本文利用某工程研究中心的电气设备防潮实验室内相对湿度可控可调的条件， 选择几种低压配电系统中常用的电气设备作为对象， 全面系统地进行不同设备绝缘电阻的测量试验， 全面研究其绝缘电阻随环境相对湿度的变化规律。

试验装置和试验方法

本文选取有代表性的低压电缆分支箱、户外低压配电箱、抽屉单元、通用型橡套软电缆等常用电气设备进行试验研究。

低压配电系统所涉及的电气设备往往较多， 电气设备所处环境状况也各异， 无法同步改变整个系统所处的环境湿度。 系统各个区域内的电气设备所处的环境有所差异， 且同一区域在一年内的不同季节环境参数也不尽相同。 因此， 研究绝缘电阻随环境湿度变化的规律时应注意： ① 研究系统绝缘电阻受湿度影响程度时可以先从单个典型设备绝缘电阻的变化规律入手， 再推及至系统绝缘电阻的变化规律； ② 受自然气候变化缓慢， 且不受人为控制等因素的限制， 试验应具备局部环境参数测控能力。

试验装置

试验在某工程研究中心的电气设备防潮实验室进行。 利用防潮实验室对室内相对湿度的调节功能， 可以按照需求改变电气设备所处环境的相对湿度， 从而测量其绝缘电阻随相对湿度的变化情况。

局部环境参数测控设备

局部环境参数测控在防潮实验室内进行， 通过防潮实验室可以控制并实时测量实验室内的相对湿度。防潮实验室采用内外双层密封结构， 外层为砖砌结构， 能够在较长时间内维持实验室内的温度稳定， 但是普通的墙体会吸收水分， 使实验室内部环境相对湿度降低。 因此， 实验室的内层采用彩钢夹芯板结构，这种材料不易吸湿， 可以阻止砖砌墙体直接接触室内的潮湿空气， 防止内部环境相对湿度降低。 考虑到试验中可能会有开关门的操作， 实验室门同样采用内外双层结构， 门的内层采取推拉结构， 外层采用双开门结构。 门与墙体的接合处安装有密封垫， 增强了门与墙体的密封性。

实验室采用 4 台 YC - E350 型超声波加湿器进行加湿， 分别放在实验室的 4 个角落， 由于加湿器出口风速较小， 水分需要很长时间才能在整个实验室内均匀分布， 加湿效果不理想。 故在每台加湿器附近分别安装风机， 用于提高加湿后实验室内部空气的流动性， 增加流场的均匀性， 快速改变实验室内部相对湿度。 通过高透湿材料包装的硅胶干燥剂进行湿度调控， 相对湿度的可调范围为 30 % ~ 100 %。

实验室内部设置防潮配电箱， 用来控制加湿器和风机， 防潮配电箱具有较好的防潮性能， 箱内的相对湿度能够始终保持在 50 % 左右， 此相对湿度下电气设备受潮湿环境的侵害较小。 配电柜与外部上位机之间通过电力线载波的方式进行通信。 采用多点温湿度检测系统， 可随时检测实验室内部温湿度的变化情况。

实验室控制主机位于室外， 通过电力线路与实验室内防潮配电箱连接。 主机与配电箱中的控制模块通过电力载波进行通信， 实现对室内温湿度的测量、 风机和加湿器的开断控制。

防潮实验室加湿过程中内部环境最大温差为0. 5 ℃， 相对湿度差为 1. 8 %， 相对湿度从 65 % 增加到 95 % 以上所用时间为仅为 18 min， 满足试验需求。

绝缘电阻测量设备

绝缘电阻的测量设备采用 High Voltage Insulation Tester 3125SLE 型绝缘电阻测量仪。

试验方法

试验接线图如图 1 所示 （图中样本电气设备为低压电缆分支箱， 样本测试方法以本图为准， 更换样本类型时不再另行图示说明）。 将样本电气设备放置在防潮实验室内， 闭合各级断路器， 各相的铜排通过铜编织带并联连接， 电缆分支箱的门敞开， 使分支箱内的湿度能够均匀， 裸露的铜排能够最大面积接触到潮湿空气。 采用多点测量取平均值的方法记录一组绝缘电阻数据。 用绝缘电阻测量仪进行绝缘电阻测量时，读数为 1 min 时的值。

低压电缆分支箱试验
       低压电缆分支箱
       电缆分支箱内部结构和线路连接原理分别如图 2和图 3 所示， 其内部安装的设备型号如表 1 所示， 电缆分支箱中铜排与金属外壳之间的最小绝缘间隙为21 mm。