黎亮 陳新城 劉悅平

【摘 要】變電站戶外端子箱直接曝露在戶外工作環(huán)境下，必須經(jīng)歷嚴(yán)厲的天氣環(huán)境考驗(yàn)，要保證其能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，需要研究現(xiàn)有端子箱的普遍特性，通過(guò)分析熱力學(xué)、凝露過(guò)程、加熱器的工作過(guò)程，突破性的設(shè)想出類似主變呼吸器的無(wú)源防潮端子箱這一技術(shù)理論研究。

【關(guān)鍵詞】戶外端子箱；箱體結(jié)構(gòu)；防潮

1.前言

由于室外環(huán)境難以控制，例如潮濕、空氣污染、塵土顆粒都可能造成設(shè)備線路爬電、閃絡(luò)、腐蝕、絕緣損壞、電接觸可靠性降低等情況的發(fā)生。有鑒于此，本文針對(duì)現(xiàn)有室外端子箱的普遍特性如采取電阻絲加熱烘干等方法降低箱體內(nèi)部的相對(duì)濕度，然而這種防潮方式當(dāng)加熱器停止運(yùn)行后，箱體內(nèi)部相對(duì)濕度再次增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成水分凝露，加速電氣設(shè)備的腐蝕。就好比大禹治水，究竟是采用疏還是堵，這是個(gè)方向性問(wèn)題，方向走錯(cuò)了，再努力也枉然。因此，開發(fā)新型戶外配電箱解決防潮問(wèn)題，具有重要的意義和實(shí)用價(jià)值。

2.現(xiàn)狀

對(duì)于戶外端子箱，我們需要做到防塵、防水、防靜電，隔絕這三大安全隱患后，電氣設(shè)備的安全運(yùn)行就得到了有效保障。如果密封不良小動(dòng)物或顆粒物會(huì)進(jìn)入箱體，如果相對(duì)濕度過(guò)高會(huì)引起結(jié)露、爬電、閃絡(luò)、腐蝕加快等情況發(fā)生；相對(duì)濕度太低容易產(chǎn)生靜電，而且很容易吸附灰塵，因此需要將相對(duì)濕度控制在一個(gè)合適的范圍。而現(xiàn)有的戶外端子箱通常設(shè)計(jì)成：底部裝有加熱絲通過(guò)加熱控制器來(lái)控制其工況，頂部開出換氣口，通過(guò)加熱驅(qū)除箱內(nèi)潮氣，停止加熱后，吸入戶外新鮮空氣保持箱內(nèi)濕度適中。然而當(dāng)空氣溫度為5～50℃ 的范圍內(nèi)，但氣溫劇烈變化達(dá)6℃ 左右時(shí)，只要相對(duì)濕度達(dá)到65 %～75 %就可引起凝露且溫差越大引起凝露的相對(duì)濕度也越低。這也是最大的危險(xiǎn)源所在！

3.不合理性分析

加熱器安裝位置和數(shù)量不合理?，F(xiàn)在使用的防潮裝置主要依賴溫濕度控制器啟動(dòng)加熱器，從而達(dá)到驅(qū)潮效果。我們只在每個(gè)端子箱下方安裝一片加熱器，加熱的范圍過(guò)于集中，只能確保下方的端子不潮濕。下方空氣加熱，溫度上升，很容易造成箱體內(nèi)上下溫度不一致；在春冬季節(jié)，熱氣上升，遇到上方冰冷的箱壁和端子排，反而造成端子箱、端子排上部出現(xiàn)水珠，危及設(shè)備安全運(yùn)行。在南方潮濕天氣的環(huán)境里，通風(fēng)也是必須考慮的一個(gè)重要因素。戶外端子箱，箱體空間較大，雖然有的端子箱設(shè)置百葉窗，但是百葉窗的位置和開孔大小并不滿足通風(fēng)要求。另外，端子箱的水泥基礎(chǔ)四周密封，端子箱底板開通氣孔反而導(dǎo)致溝內(nèi)濕氣從通氣孔涌入箱內(nèi)，加上箱體內(nèi)通風(fēng)不良，容易造成端子排凝露，影響設(shè)備安全。另外，若加熱器的控制采用不間斷運(yùn)行方法，這樣減少了相關(guān)的控制元件，但長(zhǎng)期運(yùn)行也容易導(dǎo)致加熱器燒毀；若加熱器靠溫濕感應(yīng)控制器控制，這元器件的斷線、短路報(bào)警一般沒(méi)有考慮納入變電站監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，相對(duì)運(yùn)行可靠性不高。

4.改進(jìn)方向

既然現(xiàn)有端子箱存在如此多的短板，實(shí)際使用起來(lái)太多不可控因素會(huì)影響運(yùn)行的安全性、可靠性，那么，我們可試著反其道而行，疏的不行，我們來(lái)堵的。

4.1戶外端子箱的加工和裝配工藝：

（1）選用密封墊或密封條與門板粘接的膠粘劑時(shí)，所選的膠粘劑固化后應(yīng)有一定的彈性，固化后的厚度越薄越好。密封條與箱溝板粘接時(shí)，應(yīng)注意涂膠厚度薄而均勻，保證密封條接合面平整。（ 2 ）箱口與門板接合面應(yīng)平整。在對(duì)箱體進(jìn)行焊接加工時(shí)應(yīng)考慮焊接工藝的影響，門板上的密封槽可采用點(diǎn)焊連接。在保證密封的前提下，箱門和箱體之間的焊縫截面積和長(zhǎng)度應(yīng)盡量小，以減小焊接變形。（3）端子箱上與外界環(huán)境相通的螺紋孔、緊固件的墊圈應(yīng)采用尼龍或其它塑料制作的墊圈，既可保護(hù)外殼上的涂層、鍍層，又可形成良好的密封。

4.2電氣配電箱箱內(nèi)干燥劑的選用及放置

對(duì)配電箱進(jìn)行密封可以確保箱外的潮濕空氣不向箱內(nèi)滲透，但是配電箱的開關(guān)門操作將使外部的潮濕空氣迸入箱內(nèi)。若不進(jìn)行處理，箱內(nèi)的潮濕空氣將無(wú)法排出配電箱，長(zhǎng)期的潮濕環(huán)境將會(huì)使箱內(nèi)的電氣設(shè)備遭到破壞，形成危害。因此，在對(duì)電氣配電箱進(jìn)行密封的同時(shí)還必須考慮對(duì)箱內(nèi)的潮濕空氣進(jìn)行干燥吸濕，通常采用的方法就是在配電箱內(nèi)放置干燥劑。

4.3干燥劑的選用

按反應(yīng)的形式可以將干燥劑分為物理吸附型和化學(xué)吸附型。物理吸附型干燥劑是利用物質(zhì)的多孔性進(jìn)行水蒸汽的吸收，即使吸收水分達(dá)到飽和狀態(tài)，也不會(huì)發(fā)生潮解和形態(tài)的變化，可再生使用，如硅膠干燥劑，粘土干燥劑等?；瘜W(xué)吸附型干燥劑是利用化學(xué)反應(yīng)或潮解性吸收水分，急劇吸收時(shí)會(huì)有發(fā)熱現(xiàn)象，不可再生使用，如石灰干燥劑，鹽系干燥劑等。

石灰干燥劑是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)原理吸收水分的，吸濕后膨脹且伴有發(fā)熱升溫現(xiàn)象，不宜用作配電箱內(nèi)的吸濕材料。鹽系干燥劑是通過(guò)其潮解性吸收水分的，干燥劑本身及其潮解物與金屬接觸都有可能會(huì)促進(jìn)金屬的腐蝕，所以不適用于金屬的保管。硅膠干燥劑的原料為酸性，長(zhǎng)期與金屬制品共同保存也不太適宜。粘土干燥劑吸濕后不潮解，形狀不變化，與水接觸不發(fā)熱，對(duì)金屬無(wú)腐蝕作用，但使用成本高，且不能循環(huán)使用，方便性不如硅膠干燥劑。

4.4 日常運(yùn)行時(shí)密封端子箱內(nèi)外壓差防護(hù)設(shè)計(jì)

對(duì)于戶外端子箱，歷經(jīng)日曬雨淋，由于端子箱內(nèi)空氣的熱脹冷縮，箱體內(nèi)外會(huì)形成較大的壓力差，如不進(jìn)行處理，會(huì)影響箱體的整體防護(hù)性能，加速密封件的損壞。為避免這種情況，可在配電箱內(nèi)設(shè)置防止內(nèi)外空氣直通的裝置（如變壓器呼吸器〕來(lái)消除因?yàn)榭諝獾臒崦浝淇s而造成箱內(nèi)外的壓力差。變壓器呼吸器是一種利用油封隔離空氣的裝置，其結(jié)構(gòu)包括油杯、干燥劑筒和上下呼吸管道等，如圖1所示。

端子箱采用變壓器呼吸器作為箱體呼吸裝置。變壓器呼吸器的基本工作原理是：油杯中的變壓器油將上下呼吸管道中的空氣隔離，保證箱體的密封；當(dāng)箱內(nèi)設(shè)備發(fā)熱，內(nèi)部空氣溫度升高產(chǎn)生熱外壓力差時(shí)，內(nèi)部空氣經(jīng)干燥劑筒和油封排出，實(shí)現(xiàn)箱體內(nèi)外壓力平衡；反之，當(dāng)內(nèi)部溫度降低，空氣收縮產(chǎn)生壓力差時(shí)，外部空氣經(jīng)油封進(jìn)入并通過(guò)干燥筒內(nèi)的干燥劑吸濕后，再進(jìn)入箱內(nèi)，實(shí)現(xiàn)箱內(nèi)外壓力平衡，并確保進(jìn)入箱內(nèi)的空氣干燥。

5.結(jié)語(yǔ)

本文提出的采用箱體密封內(nèi)置干燥劑無(wú)源防潮技術(shù)從理論上解決了傳統(tǒng)端子箱的防塵、防水、防靜電的老大難問(wèn)題。

該端子箱已按：1. 環(huán)境溫度-20°C ～55°C；對(duì)空氣濕度：90～95%；海拔高度2000m；地震基本烈度8度（0.2g）；戶外安裝；按全生命周期40年考慮。2.箱體尺寸：250×400×500（深x寬x高），不含升高座。3. 箱體外殼防護(hù)等級(jí)滿足GB4208-93中規(guī)定的IP55的要求。

若考慮量產(chǎn)，需要模具來(lái)生產(chǎn)呼吸器，價(jià)格暫未能估量。傳統(tǒng)端子箱的賣價(jià)從1000到3000元不等。

特點(diǎn)分析：優(yōu)點(diǎn)在上文已經(jīng)分析得很透徹了，且實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)用消防喉噴淋20分鐘保證內(nèi)部不受潮。補(bǔ)充說(shuō)明運(yùn)行時(shí)注意事項(xiàng)：由于內(nèi)部完全密封，擴(kuò)充接線時(shí)要注意用防火泥進(jìn)行封堵且檢查封堵質(zhì)量。內(nèi)部散熱問(wèn)題：據(jù)公司巡視制度500kV變電站每日一巡，220kV變電站每5日一巡，110kV變電站每10日一巡，可以結(jié)合巡視打開箱門檢查內(nèi)部器件順帶散熱。干燥劑更換周期可根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驙顩r按實(shí)際情況考慮。

研發(fā)出樣品在持續(xù)使用過(guò)程中檢驗(yàn)其實(shí)用價(jià)值，期望在不久將來(lái)進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)并改善變電運(yùn)行工作質(zhì)量。