大風沙寒露地區變電站戶外端子箱的研制與應用

閆育威，王粵術，張秀玲

（國網山西送變電工程有限公司，山西 太原 030006）

特高壓是目前世界上最先進的輸電技術，具有遠距離、大容量、低損耗、少占地的綜合優勢，可以更安全、更高效、更環保地配置能源，是實現能源資源集約開發、促進清潔能源發展、有效解決霧霾問題的重要載體，更是轉變能源發展方式、保障能源安全、服務經濟社會發展的必由之路。

大風沙寒露地區變電站、換流站戶外端子箱由于常年經受風沙、日曬雨淋以及極寒天氣，尤其是對戶外端子箱的密封性和抗寒性要求高，為保證惡劣氣候地區戶外端子箱的運行安全、穩定，通過設計一種通用的大風沙寒露地區變電站戶外專用端子箱，實現防水、防潮、防風沙、防凝露、通風、隔熱的功能。

1 技術原理

東北地區天氣常年風沙霜露，變電站、換流站戶外常規端子箱運行一段時間后，箱體內部會進入大量沙塵，在沙塵天氣下巡檢和檢修，端子箱更容易帶入大量沙塵，沙塵附著在端子排和接線部位，容易造成回路接觸不可靠，影響設備的安全、穩定運行。沙塵附著力強，不宜清除干凈，為了有效防止風沙和寒露對戶外端子箱內部元器件的損害，設計戶外專用端子箱，防護等級可達IP55。該端子箱是基于以下3點進行設計制造的。

1.1 端子箱為雙層門結構且具備保溫功能

考慮到東北地區變電站、換流站處于多風沙地區，且端子箱需要不定期在戶外惡劣環境下進行開柜門操作，所設計專用端子箱應為雙層門結構且具備保溫功能的箱體，具備防風沙、保溫功能。

箱體的外層門采用不銹鋼材料制成封閉結構，在外層門內部設置內保溫箱，框內部采用隔熱棉材料填充，并且在門的四周鑲嵌橡膠密封條，保證外層的密閉性，防止風沙揚塵及霧氣露水進入箱體內部，起到第一道防風沙、保溫作用。

箱體的內層門同樣采用不銹鋼材料制成，內門上開口處鑲嵌透明的觀察窗，便于在打開端子箱外門時不需再開內門即可直接觀看箱體內部元器件，避免頻繁或長時間開啟內門，導致霧水凝露蚊蟲或者風沙揚塵等進入內層箱體，影響電氣元件功能。

1.2 設計排氣孔，安裝風扇、顯示器、傳感器等

考慮到戶外箱體在寒露地區，由于溫差較大易產生凝露現象，損害端子箱內部電氣元件，所以在端子箱外頂部的防雨罩兩側設計有排氣孔，同時在箱體內的頂部安裝有與溫濕度自動控制器配合的風扇，箱體內中部安裝有溫濕度自動控制器顯示器，箱體內兩側安裝有溫濕度自動控制器傳感器，箱體內下部安裝有與溫濕度自動控制器配合的加熱器。當溫濕度自動控制器按照程序設置完畢后，通過檢測內層箱體的溫濕度，同時控制加熱器和風扇啟動或關閉，保證端子箱內溫濕度在恒定范圍。箱體左右兩側開有通風口，使得冷空氣由下部通風口進入箱體內，熱空氣從上部通風口排出。箱體外層的上部和下部對應開有通風排氣口，通風口上設置有過濾棉。

1.3 預留電源線出孔，安裝倒扣防護罩

綜合考慮戶外端子箱應具備電源外接口，為了保證防風沙功能，在箱體下部的左右兩側預留電源線出孔，同時在電源箱孔外安裝倒扣防護罩，這樣在不打開箱體門時即可外接電源。

另外，電源箱孔外安裝的倒扣防護罩可以有效防風沙，達到良好的防風沙效果。

2 關鍵技術和創新點

該專用端子箱的關鍵技術和創新點為：①端子箱采用雙層門設計，內門上開有透明的內門觀察窗，無需開啟內門即可觀察端子箱內部情況，避免頻繁或長時間開啟內門，導致霧水凝露、蚊蟲、風沙揚塵進入內層箱體；②端子箱內層上部設置有溫濕度傳感器，可以檢測內層箱體內的溫濕度，同時控制加熱器啟動或關閉；③在端子箱箱體左右兩側預留了電源線孔，可以有效克服在使用過程中無法關閉箱門的弊端，達到在使用過程中防風沙的效果。

3 與同類先進成果技術指標的比對情況

常規變電站戶外端子箱，見圖1：常規端子箱一般采用單層門設計，無針對性，在氣候惡劣地區，當端子箱使用和巡檢時，沙塵容易進入端子箱內部，造成端子箱內部電路短路、失地，影響保護的正確動作，進而影響電網運行的穩定性。另外，在寒冬季節，當戶外端子箱密封不良時，端子箱內部很容易結霜或結露，影響端子箱內部的絕緣特性。

大風沙寒露地區變電站戶外端子箱，見圖2：該端子箱采用雙層門設計，內門上開有透明的內門觀察窗，無需開啟內門即可觀察端子箱內部情況，避免頻繁或長時間開啟內門，導致霧水凝露、蚊蟲、風沙揚塵進入內層箱體；在端子箱箱體左右兩側預留有電源線孔，可以有效克服在使用過程中無法關閉箱門的弊端，達到在使用過程中防風沙的效果；端子箱內層上部設置有溫濕度傳感器，可以檢測內層箱體內的溫濕度，同時控制加熱器啟動或關閉。

大風沙地區變電站戶外端子箱與現有的端子箱相比，具有防水、防潮、防風沙、防凝露、通風、隔熱效果好等優點，適用于多種氣候條件下的戶外使用，防護等級可達IP55.

圖1 常規變電站戶外端子箱圖

圖2 大風沙寒露地區變電站戶外端子箱

4 推廣應用情況及前景

隨著電網建設的快速發展，特高壓建設發展迅速，換流站工程是特高壓建設領域的重要組成部分，扎魯特±800 kV換流站工程主要是為了實現風電等清潔能源資源在更大范圍內的優化配置，對于促進東北地區風電消納，降低受端地區煤炭消費比例，優化能源結構具有重要意義，其施工工藝、質量要求高。

《大風沙寒露地區變電站戶外端子箱的研制與應用》，是設計研制一種具有防水、防潮、防風沙、防凝露、通風、隔熱效果好的變電站端子箱，能夠有效解決在變電站巡視檢修時或是端子箱大門密封不嚴時，沙塵容易進入端子箱內部，致使內部電路短路、失地，影響保護的正確動作的問題，進一步提升電網運行的安全性和穩定性。隨著社會經濟的飛速發展，特高壓變電站建設得越來越多，該技術方案具有很好的推廣前景與價值，目前本單位已將安裝制作流程編入了作業指導書，并納入公司相關規程規范，同時成功申請了國家實用新型專利。

5 節能減排及經濟效益

5.1 經濟效益

大風沙寒露地區變電站戶外端子箱，在扎魯特±800 kV換流站工程中得到了充分的應用，通過優化設計戶外端子箱箱體外形，有效降低了大風沙地區變電站氣候變化對戶外端子箱的損傷，同時有效解決了現有變電站端子箱密封不嚴、抗寒不良、容易結霜結露、導致電路短路/失地的問題，確保了工程運行安全質量。以扎魯特±800 kV換流站工程為例（本工程共安裝65個戶外端子箱），該端子箱的應用有效減少了檢修次數，為后續工程順利竣工提供了保障，節約了人工、機械、冬季措施費等費用，產生直接經濟效益72萬。

5.2 社會環保效益

大風沙寒露地區變電站戶外端子箱的研制與應用，從組織、規劃、實施、評價和人員安全與健康各個方面，最大限度地節約了資源，減少了對環境有負面影響的施工活動，并且滿足特高壓變電站電力安全、可靠輸送的要求，同時促進清潔能源發展、有效解決霧霾問題，實現了經濟效益、環境效益和社會效益的統一。