變電站戶外端子箱防潮措施提升方案及應用分析

廣西柳州鋼鐵集團有限公司 朱 威

1 引言

端子箱作為一次設備與二次設備的中間聯通節點，對變電站安全穩定運行、保證供電可靠性起到至關重要的作用。南方地區在梅雨季節、“回南天”等氣候條件下，空氣相對濕度長時間保持在較高范圍，戶外端子箱受潮現象普遍存在。端子箱長時間受潮容易引起二次端子短路擊穿、構件銹蝕、繼電器老化等一系列問題，為設備運行帶來嚴重威脅，因此而產生的事故事件時有發生[1-3]。

2 變電站戶外端子箱受潮原因分析

2.1 使用現狀

變電站戶外端子箱經常會出現設備老化的現象，其主要原因是電站戶外端子箱一般設置在戶外，戶外的天氣潮濕會對設備進行侵蝕。而電站戶外端子箱作為設備連接的“樞紐”，主要負責對室內、室外設備的保護。電站戶外端子箱一般放置在變電站旁邊，且頻發出現電流受阻的現象，針對此狀況，工程師系統地對電壓互感器等較為常用的設備進行了調查，在調查的過程中發現端子箱的箱內腐蝕較為嚴重，其材質以及性能指標均不符合規定的標準，端子箱所處的特殊環境很容易導致設備出現生銹的現象，而設備的異常可能會引起整個電氣系統的崩潰，這為我國電力行業的發展帶來隱患。

2.2 環境因素

變電站的工作環境一般為戶外，這也導致其很容易受到自然環境的影響。尤其是南方的梅雨季節。其時間跨度大且空氣的濕度高，設備所處的環境有一半以上處于高溫狀態，這對設備的正常運行產生了較大的阻礙。此外，部分箱體由于在設計環節存在技術性問題，導致端子以及二次設備的運行頻繁出現問題，這對其安全性造成了很大的威脅。目前，電力系統在運行的過程中常發生一些問題，其主要原因是端子接點接觸不良，導致絕緣功能受損，而這些問題的存在也對二次設備的功能造成了不利影響。為了能更好地實現電力系統的正常運行，就需要對其防潮設計進行優化。

3 戶外端子箱受潮原因及當前防范對策

端子箱受潮是由于溫度與濕度變化導致空氣含水量增加。氣溫越低，空氣含水量越少，氣溫低于凝露點時，空氣中多余的水汽凝結析出形成凝露。因此，降低箱體內的濕度水平及控制溫度劇烈變化是防止端子箱受潮的根本手段。目前普遍采用的防潮措施有以下幾種。一是采用高質量箱門密封條，防止密封條老化變形后，大雨天氣雨水滲入箱內；二是加強端子箱底部封堵，防止電纜溝內高濕度空氣進入端子箱內；三是安裝加熱器，維持端子箱內溫度，提高空氣含水量，同時加快箱內水分蒸發。以上幾種手段在一定程度上能提高端子箱防潮水平，但由于如箱門關閉不緊密、電纜進線封堵效果不理想、加熱器不能降低濕度等因素的存在，端子箱受潮問題始終未得到徹底有效解決。

4 戶外端子箱防潮措施提升方案

針對端子箱受潮的問題，傳統方法已難以滿足日益提升的運行需要，采用新的技術手段勢在必行。現選取了某變電站作為試點，對全站戶外式端子箱進行升級改造，作出了以下改進措施。

4.1 箱門加裝防開鎖扣

新型戶外端子箱大多采用插銷鎖，兩個鎖點分別位于端子箱上下兩端，部分老式端子箱采用轉舌式門鎖，只有鎖舌位置一個鎖點。不論采用哪種形式的門鎖，都存在長時間運行后鎖點變形移位以及在大風、震動等外力作用下，出現門鎖松動、箱門關閉不嚴的情況。

提升方案是在箱門外側加裝防開鎖扣，鎖扣閉合后通過彈簧將箱門壓緊，減小箱門與箱體間的縫隙，確保箱門密封膠條閉合更嚴密，同時也能防止因門鎖損壞或人為疏忽導致箱門未正常關閉，從而有效降低了雨水從箱門縫隙滲入的概率，如圖1所示。

圖1 防開鎖扣安裝效果

4.2 采用新型封堵材料

過去通常采用防火泥對端子箱底部電纜進線進行封堵，但由于端子箱電纜進線較多，多根電纜合并穿入容易電纜之間形成較大縫隙，防火泥難以進行有效封堵，同時隨著端子箱運行時間變長，防火泥容易老化開裂，影響端子箱密封性[4]。

提升方案是采用高分子防潮材料取代防火泥，新型高分子防潮材料固化前為液態，能夠覆蓋電纜進線間的大小縫隙，與電纜護套緊密黏合，有效防止潮氣進入。同時具備出色的耐化學性，能耐受溫差的大幅度變化，在高溫高濕環境中保持密封性能穩定。此外，鋪設該材料后端子箱內部平整光滑，易于清潔維護，如圖2所示。

圖2 高分子材料封堵效果

4.3 安裝新型智能化除濕裝置

傳統除濕使用電阻加熱器結合溫濕度控制器實現，但無法從根本上解決凝露問題。由于端子箱內空間相對密閉，水汽不容易排出箱體，當環境溫度下降幅度較大時，多余的水分又會凝結成凝露，達不到除濕的目的和效果；長期開啟加熱器將加快端子箱內部電纜絕緣及元器件老化速度，與此同時，數目眾多的加熱器也增加了運行人員維護工作量。

提升方案是加裝新型可智能化控制的除濕裝置。該智能型抽濕裝置采用半導體制冷抽濕方式，將密閉空間的潮濕空氣在風扇的作用下吸入抽濕風道，空氣中的水汽經過半導體制冷機構后冷凝成水，再通過導水管排出柜體。通過降低空氣中含水量，使相對濕度和絕對濕度同時下降，幾乎不提高溫度，不產生溫差帶來的負面影響，也不會因高溫而加速柜內器件及柜體的老化[5]。該裝置內置的濕度傳感器實時采樣，超出設定啟動值自動啟動，除濕風道主動引凝、排出氣體降低濕度。裝置具備無線遠程監控功能，可實現裝置遠程啟停、調節運行參數以及實時記錄上傳溫濕度數據和各種越限、故障信息，如圖3所示。

圖3 智能除濕器安裝效果

4.4 端子箱內環境控制系統

項目同時搭建了一套統一監控平臺，與智能除濕裝置配套使用。智能除濕器可將端子箱內環境數據通過無線網絡傳送至該平臺；通過后臺計算機，能夠對各個箱體內的溫濕度、通信狀態等進行實時監控，系統同時具備遠程手動啟停除濕裝置、越限告警等多項功能，溫濕度測控裝置原理如圖4所示。

圖4 溫濕度測控裝置原理

5 改進后戶外端子箱運行情況統計

為了驗證改進后的實際效果，測試隨機選取了8個端子箱，從11月開始，跨越了冬、春、夏三個季節，通過計算機環境控制系統提取了210d的溫、濕度數據，歷史數據見表1。

通過數據可以看出，所有端子箱濕度均在75%以下，溫度不超過45℃。除了30號箱外，濕度超過75%都在10d以下，占統計時間約5%。30號箱共計36d超標，經現場核查，該箱頂部密封膠條有脫落現象。與此同時，通過定期開箱檢查發現，所有箱體內部均整潔干凈，無水跡臟污等現象。

6 改進成效分析

結合驗證期間的運行經驗，本提升方案明顯改善了戶外端子箱內的運行環境，將箱內溫濕度控制在較為理想的水平，同時通過計算機后臺能夠對箱內的運行環境進行遠程監視，必要時也可通過啟停除濕器進行人工干預。提高了端子箱防潮水平，提升了端子箱運維效率及質量，減輕了人員的工作強度，對保障電網及設備安全運行具有積極意義。

7 結語

戶外端子箱是變電站一、二次設備連接的樞紐，其正常工作與否對電網及設備安全運行具有極大的影響。為此，本文通過從端子箱內凝露產生的原因及當前防潮措施不足之處入手，提出了切實可行的改進方案，在提升運維效率的同時節省了人力資源，其效果良好，效益明顯，特別適用于運維等級較高，地處偏遠的變電站進行推廣應用。