中压开关设备的使用寿命

 

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2. 3.      湿度对设备的影响

3. 3.1   湿度对金属的腐蚀

对于室内电气设备，IEC62271-1、GB/T11022标准定义的正常使用条件将湿度条件定义如下：

在24小时内测得的相对湿度平均值不超过95%；

一个月内相对湿度的平均值不超过90%。

在这些条件下，如果不采取任何环境控制措施，电气设备中可能会形成凝露，凝露对电气设备的预期寿命产生的最大的不利影响是腐蚀。根据定义，腐蚀是由于与氧化剂的反应而通过电化学氧化对材料造成的破坏。对于钢材来说，腐蚀表现为锈蚀，是由于铁和氧气与水分接触形成氧化铁而引起的。

一旦腐蚀开始，它会降低铁、铜、铝等易氧化金属的有用性能，包括强度、表面光洁度和液体渗透性，钢的这种腐蚀会导致金属转化为铁锈并剥落，机架、柜体上的锈斑会变大。对于铜导电连接，铜暴露于大气之中，其表面通常形成绿棕色或者蓝绿色的腐蚀薄层—铜绿，增加电阻。在任何一种情况下，电气设备的腐蚀都可能导致热、机械或结构问题，这些问题可能导致设备故障或人员受伤。

 

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1. 3.2   减少腐蚀的方法

减少腐蚀的方法，主要有：

a）母线接头和主要隔离触头使用镀银和镀锡来保持母线结构中的良好导电性，即使会随着时间的推移而失去光泽，但两种金属形成的氧化物仍然是非常好的导体。

b）对于高速运动或旋转机构（如断路器操作机构、机架机构或安全联锁装置）中的钢部件，通常使用不锈钢等防锈钢合金，钢中的铬形成氧化铬的钝化层，阻止氧扩散到基础钢中。

c）对于通用或外壳组件，可以用热固性聚酯粉末涂料或镀锌处理钢材。表面喷涂，钢材在涂漆前通过七级清洗系统进行准备。然后使用静电设备以标称40μm的干膜厚度施加热固性聚酯粉末涂层，并在190oC下固化30分钟。完成的零件具有纹理外观，具有出色的柔韧性和耐用性，可通过1000小时的盐雾测试。镀锌钴的表面处理，耐腐蚀性极强。通过电镀或热浸镀锌对钢板表面镀一层金属锌，或采用具有锌涂层的镀锌钢板，镀锌钢板以两种方式防止腐蚀：作为物理屏障和阴极保护。作为物理屏障，锌涂层提供了对水分和氧气与金属相互作用的屏障。这种屏障之所以有效，主要是因为锌能够形成一种称为锌铜锈的致密、粘附的腐蚀副产物，导致腐蚀速度比未经处理的铁基材料慢10～100倍。阴极保护指的是锌以电化学方式自我牺牲的能力，因为它的耐腐蚀性和抗氧化性低于钢，锌会在基础钢之前腐蚀，腐蚀速度要慢得多。施加到钢表面的锌量确定了每单位面积的最小涂层重量，并确定了腐蚀保护水平。

d）除了正确使用加热器、适当的通风和温度控制之外，控制腐蚀最广泛使用的方法是通过使用防锈合金或应用表面处理来隔离金属与环境。覆铝锌钢板是一种具有金属镀层的钢板，它结合了钢、铝、锌的最好特性。钢提供强度，铝可以防腐，锌则利用其阴极作用保护钢板边缘及刮伤处。除了耐腐蚀特性外，覆铝锌钢板比涂漆钢板更具弹性、耐刮擦，并且由于锌的导电性，不需要穿透饰面以确保接地连续性。涂层由55%的铝、43.4%的锌和1.6%的硅构成。不需要表面处理，可以通过1440小时盐雾测试，仅出现白色锈蚀表面，满足ISO12944标准腐蚀等级C5M-High，如图4所示，经过盐雾试验的覆铝锌钢板依然保持较好的抗腐蚀性，而镀锌螺栓防护层已损坏，出现红锈。

图4 经过盐雾试验的开关柜壳体

1. 3.3   湿度对绝缘的影响

由于绝缘表面上的水分、灰尘和污染，会造成绝缘件表面漏电起痕，绝缘劣化。表面起痕示例，如5图所示。

紧凑型开关柜，相间采用绝缘隔板，由于绝缘隔板与带电体距离近，会导致局部空气电场强度过大，超过空气允许场强，加之绝缘板吸收水分、污秽等造成绝缘性能降低，从而引发击穿。

中压开关柜暴露在高湿度条件下，绝缘件吸收水份，且电压应力会攻击用来阻止水份吸收的防水绝缘表面，运行后引发过热、爬电闪络甚至电弧故障。

图5 绝缘劣化