變電站端子箱濾塵驅小動物裝置研制

云南電網有限責任公司玉溪供電局 朱坤華 王文杰 楊 杰 雷亞蘭 李建東 方艷斌

1 引言

變電站實際工作運行中，斷路器等一次設備的端子箱等設備，受現場環境影響，出現積灰、小動物等影響設備安全穩定運行因素，破壞了設備良好的運行環境，造成設備絕緣降低，甚至導致出現誤動、拒動等嚴重影響電網安全穩定運行的事故事件。經過查找和統計，在端子箱等設備智能維護工作中，目前行業未有高效濾塵、驅蟲的解決方案。為提高變電站現場工作效率，減慢端子箱等設備老化速度、提高設備安全穩定運行可靠性，降低設備誤動拒動風險，需要研制一種工具或裝置，改善現場設備工作環境，減慢端子箱等設備老化速度、提高設備安全穩定運行可靠性，降低設備誤動拒動風險[1]。

2 現狀分析

端子箱設備作為變電站斷路器等一次設備的重要輔助設備，在變電站安全穩定運行中占據重要位置。端子箱設備出現積灰、潮濕、小動物等威脅設備安全穩定運行，系統內曾發生過端子箱內二次端子絕緣降低造成設備故障，端子箱內的環境是二次端子線健康運行的主要因素。根據《云南電網有限責任公司生產運行管理辦法（2018版）》要求，對變電站端子箱等二次設備每月開展一次清潔衛生維護工作。

2.1 灰塵量分析

運行人員在開展清潔過程中，面對端子排等表面不平整的設備時，不能對其進行有效的灰塵清掃處理，這些部位往往也是灰塵容易堆積的區域，也是設備運行的關鍵區域。在倒閘操作等其他重要工作較多時，衛生清潔工作需要推遲到晚上其他更加重要工作結束以后開展或者辦理延期開展，對變電站端子箱內設備除塵工作造成不利影響。對某變電站端子箱隨機抽樣檢查發現一個月端子箱固定采樣區域灰塵顆粒量為139粒。

2.2 小動物分析

由于端子箱內溫度暖和、存在縫隙吸引壁虎、蜘蛛等小動物進入端子箱生存，端子箱內小動物活動容易造成端子排松動、短路等從而大大增加一次設備拒動、誤動等事故事件發生的概率，對變電站設備的安全穩定運行造成不利影響，目前使用清涼油放置在端子箱底部，自然揮發驅小動物，效果不佳。對某變電站端子箱隨機抽樣檢查發現一個月蜘蛛網數量和壁虎排泄物顆粒數分別為1個和3粒。

2.3 風險分析

變電站端子箱等設備，灰塵主要聚集在狹小縫隙，設備連接處等難以處理、處理風險較大的部位，運行人員在開展此設備衛生清潔工作中，對角落縫隙端子排等灰塵較多地方開展清潔時，有容易造成端子排松動、短路等。根據《南方電網公司作業危害辨識與風險評估技術標準》風險評估公式：風險值=后果（S）×暴露（E）×可能性（P）對變電站端子箱衛生清潔工作的風險等級進行評估，得出變電站端子箱衛生清潔工作的風險值為25分，為低風險作業。

3 變電站端子箱濾塵驅小動物裝置的研制

3.1 變電站端子箱濾塵驅小動物裝置設計目標

針對本課題需要解決由于降低端子箱內灰塵堆積量；降低端子箱內小動物出現量；此項變電站端子箱設備打掃衛生維護工作存在設備誤動的風險的實際問題，需要對每個維度進行改善。設定目標值如下：

一是采樣面積灰塵量（單元格數）減少30%；二是單位維護周期內發現蜘蛛、壁虎小動物量為0；三是作業風險值設備風險降低30%。

目標可行性分析，通過對不同廠家、不同電壓等級、不同型號的端子箱進行分析，設計一款變電站端子箱濾塵驅小動物裝置研制，通過風機驅動氣流內循環，通過濾網過濾來減少箱體內灰塵量，氣流攜帶揮發性藥物，使箱體內小動物難以適應而逃離。小組成員結合QC 小組活動，從變電站端子箱濾塵驅小動物裝置的結構設計、制作成本、所需材料三個方面進行可行性分析，小組成員可獨立完成設計，目標可行。

3.2 變電站端子箱濾塵驅小動物裝置原理

變電站端子箱濾塵驅小動物裝置設計由動力功能模塊、濾塵功能模塊、隔離功能模塊和驅小動物功能模塊組成。通過改造柜內除濕器，設計上下兩個風機，上風機吸氣，在上風機處設置進氣口，進氣口使用高分子過濾網進行過濾灰塵，保證濾塵效果。下風機排氣，在下風機處設置出氣口，出氣口下端放置藥盒，藥物從出氣口揮發，保證驅蟲效果。上下兩個風機之間使用隔板進行隔離，保證氣流能夠與冷凝器和蒸發器充分接觸從而保證防潮引凝效果。端子箱內多塵、潮濕空氣被裝置1號風機從進風口吸入裝置內，由于進風口處的高分子材料過濾網將空氣中的灰塵等顆粒進行過濾，進入裝置的空氣轉換為清潔、潮濕的空氣。空氣由于隔板的作用進入冷凝器和蒸發器，空氣中的水分被吸收，此時空氣已轉換為清潔、干燥空氣，2號風機的排氣作用加快驅蟲藥物揮發，使清潔、干燥、含藥空氣進入端子箱內空間，完成除塵、除濕效果。

控制回路設計分為啟動回路、出口回路、風機動作回路三部分。啟動回路分為溫度、濕度控制啟動，沿用之前防潮引凝裝置啟動條件不變，增加時間控制器啟動條件，兩個條件之間邏輯關系是或關系，互不影響。當溫度濕度控制器或者時間控制器滿足條件時，向風機啟動器輸入啟動信號，風機啟動器接收到信號后控制兩臺風機啟動或者停止。

動力模塊設計上下并列兩個相同規格的風機作為動力來源，兩個風機控制回路獨立，可單獨控制每一臺風機的啟動與停止。1號風機位于裝置進氣口處，風機啟動轉動時，向內產生低氣壓，引導裝置外部空氣進入裝置內部。2號風機位于裝置出氣口處，風機啟動轉動時，向外產生呼氣動力，引導裝置內部空氣進入端子箱內部。兩個風機同時啟動，加速空氣流動，保證快速循環空氣，加快灰塵吸收和藥物揮發。

濾塵功能部分設計在裝置進氣口處設計安裝高分子材料濾網，當端子箱內空氣中的塵埃、花粉、等其他顆粒進入濾網時高分子材料濾網對其進行分解、中和、吸附，使其留在濾網上，使進入裝置的空氣轉換為清潔空氣。濾網材料采用超細PP/PP+PET 復合濾紙及膠版紙。超細PP/PP+PET 復合濾紙及膠版紙應用于常溫，常壓常濕條件下空氣凈化，透氣均勻耐酸堿不脫塵，吸附性強，具有過濾性強，過濾空氣中的小顆粒物、花粉塵埃等空氣中80余種污染物。濾網配有EVA 密封條進行密封，濾芯濾紙嚴密包邊過濾效果高。細密網點分布，有效過濾99.99%。整體外框采用亞克力板加工制作而成，防腐耐用。

隔離擋板功能部分設計在裝置內部1號風機與2號風機之間，隔板從外殼延伸到蒸發器，將進氣口和排氣口之間的連接隔斷。引導裝置內的氣流從進氣口流入，與蒸發器和冷凝器充分接觸后從排氣口流出，保證原防潮引凝功能效果不受影響。隔板材質采用304合金鋼。

驅小動物功能部分設計裝置2號風機下部設計一獨立凹槽，凹槽上部使用金屬網封堵，保證藥物不會被風機吸入風機內部造成破壞，凹槽其他部位采用實板進行拼接。保證藥物只從上部揮發，保證裝置內部不會受到藥物侵蝕。藥盒設計為開合式小門板。

圖1 變電站端子箱濾塵驅小動物裝置原理圖

圖2 變電站端子箱濾塵驅小動物裝置設計圖

圖3 變電站端子箱濾塵驅小動物裝置設計控制圖

圖4 變電站端子箱濾塵驅小動物裝置實物圖

3.3 變電站端子箱濾塵驅小動物裝置優點

經濟性：裝置結構簡單，材料易得，容易加工，成本較低。

操作性：當運行人員需要打開裝置電源空氣開關，裝置即可持續工作，操作相對簡單。

美觀性：外觀簡單，美觀度較高。

后期維護：此種變電站端子箱濾塵驅小動物裝置，各個連接部位比較簡單，相對易于生產，后期維護比較簡單。

4 實作驗證

效果驗證采用控制變量法，設置基本條件，在變電站開關場選取相同規格，相同密封條件的端子箱做樣本驗證實驗，被選取樣本的端子箱分成實驗組和對照組。實驗組加裝變電站端子箱濾塵驅小動物裝置，對照組不加裝本次項目研制設備。通過驗證：（1）通過1個月的對比試驗數據可知加裝變電站端子箱濾塵驅小動物裝置的端子箱內灰塵數量有明顯下降，采樣面積灰塵量對比總的下降率為53.9%。（2）在1個月的檢測試驗周期內，安裝變電站端子箱濾塵驅小動物裝置的端子箱未發現蜘蛛網和壁虎排泄物。相比之下，未安裝變電站端子箱濾塵驅小動物裝置的端子箱發現1個蜘蛛網和3顆壁虎排泄物，變電站端子箱濾塵驅小動物裝置對驅除小動物的效果良好；（3）在端子箱安裝變電站端子箱濾塵驅小動物裝置后灰塵附著下降約54%，對端子箱的清潔維護頻率可以由每月1次改為兩個月1次。暴露對應值降為原值的二分之一，即0.5。使用風險評估公式：風險值=后果（S）×暴露（E）×可能性（P）可得變電站端子箱等設備衛生清潔工作的風險值為12.5分，為可接受風險作業。作業風險值降低50%，低風險作業降低風險變為可接受風險作業。

圖5 除塵功能效果對比

圖6 驅小動物功能效果對比（1）

圖7 驅小動物功能效果對比（2）

圖8 風險評估對比

本次研制的變電站端子箱濾塵驅小動物裝置做到了降低灰塵、驅除小動物、降低風險。為今后變電運行變電站端子箱濾塵驅小動物裝置設計和方法改良提供了新的思路。如何進一步裝置可靠性，減小裝置工作功率，優化裝置工作時間，改進裝置工藝、結構，保證使用不出現裝置故障，功能失效等情況，需要做出進一步研究。