云南電網(wǎng)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(shè)備的端子箱等設(shè)備，受現(xiàn)場環(huán)境影響，出現(xiàn)積灰、小動物等影響設(shè)備安全穩(wěn)定運行因素，破壞了設(shè)備良好的運行環(huán)境，造成設(shè)備絕緣降低，甚至導致出現(xiàn)誤動、拒動等嚴重影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的事故事件。經(jīng)過查找和統(tǒng)計，在端子箱等設(shè)備智能維護工作中，目前行業(yè)未有高效濾塵、驅(qū)蟲的解決方案。為提高變電站現(xiàn)場工作效率，減慢端子箱等設(shè)備老化速度、提高設(shè)備安全穩(wěn)定運行可靠性，降低設(shè)備誤動拒動風險，需要研制一種工具或裝置，改善現(xiàn)場設(shè)備工作環(huán)境，減慢端子箱等設(shè)備老化速度、提高設(shè)備安全穩(wěn)定運行可靠性，降低設(shè)備誤動拒動風險[1]。

2 現(xiàn)狀分析

端子箱設(shè)備作為變電站斷路器等一次設(shè)備的重要輔助設(shè)備，在變電站安全穩(wěn)定運行中占據(jù)重要位置。端子箱設(shè)備出現(xiàn)積灰、潮濕、小動物等威脅設(shè)備安全穩(wěn)定運行，系統(tǒng)內(nèi)曾發(fā)生過端子箱內(nèi)二次端子絕緣降低造成設(shè)備故障，端子箱內(nèi)的環(huán)境是二次端子線健康運行的主要因素。根據(jù)《云南電網(wǎng)有限責任公司生產(chǎn)運行管理辦法（2018版）》要求，對變電站端子箱等二次設(shè)備每月開展一次清潔衛(wèi)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(shè)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(qū)域，也是設(shè)備運行的關(guān)鍵區(qū)域。在倒閘操作等其他重要工作較多時，衛(wèi)生清潔工作需要推遲到晚上其他更加重要工作結(jié)束以后開展或者辦理延期開展，對變電站端子箱內(nèi)設(shè)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(fā)現(xiàn)一個月端子箱固定采樣區(qū)域灰塵顆粒量為139粒。

2.2 小動物分析

由于端子箱內(nèi)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(nèi)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(shè)備拒動、誤動等事故事件發(fā)生的概率，對變電站設(shè)備的安全穩(wěn)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(fā)驅(qū)小動物，效果不佳。對某變電站端子箱隨機抽樣檢查發(fā)現(xiàn)一個月蜘蛛網(wǎng)數(shù)量和壁虎排泄物顆粒數(shù)分別為1個和3粒。

2.3 風險分析

變電站端子箱等設(shè)備，灰塵主要聚集在狹小縫隙，設(shè)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(shè)備衛(wèi)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(jù)《南方電網(wǎng)公司作業(yè)危害辨識與風險評估技術(shù)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(wèi)生清潔工作的風險等級進行評估，得出變電站端子箱衛(wèi)生清潔工作的風險值為25分，為低風險作業(yè)。

3 變電站端子箱濾塵驅(qū)小動物裝置的研制

3.1 變電站端子箱濾塵驅(qū)小動物裝置設(shè)計目標

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

一是采樣面積灰塵量（單元格數(shù)）減少30%；二是單位維護周期內(nèi)發(fā)現(xiàn)蜘蛛、壁虎小動物量為0；三是作業(yè)風險值設(shè)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(shè)計一款變電站端子箱濾塵驅(qū)小動物裝置研制，通過風機驅(qū)動氣流內(nèi)循環(huán)，通過濾網(wǎng)過濾來減少箱體內(nèi)灰塵量，氣流攜帶揮發(fā)性藥物，使箱體內(nèi)小動物難以適應而逃離。小組成員結(jié)合QC 小組活動，從變電站端子箱濾塵驅(qū)小動物裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計，目標可行。

3.2 變電站端子箱濾塵驅(qū)小動物裝置原理

變電站端子箱濾塵驅(qū)小動物裝置設(shè)計由動力功能模塊、濾塵功能模塊、隔離功能模塊和驅(qū)小動物功能模塊組成。通過改造柜內(nèi)除濕器，設(shè)計上下兩個風機，上風機吸氣，在上風機處設(shè)置進氣口，進氣口使用高分子過濾網(wǎng)進行過濾灰塵，保證濾塵效果。下風機排氣，在下風機處設(shè)置出氣口，出氣口下端放置藥盒，藥物從出氣口揮發(fā)，保證驅(qū)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(fā)器充分接觸從而保證防潮引凝效果。端子箱內(nèi)多塵、潮濕空氣被裝置1號風機從進風口吸入裝置內(nèi)，由于進風口處的高分子材料過濾網(wǎng)將空氣中的灰塵等顆粒進行過濾，進入裝置的空氣轉(zhuǎn)換為清潔、潮濕的空氣?？諝庥捎诟舭宓淖饔眠M入冷凝器和蒸發(fā)器，空氣中的水分被吸收，此時空氣已轉(zhuǎn)換為清潔、干燥空氣，2號風機的排氣作用加快驅(qū)蟲藥物揮發(fā)，使清潔、干燥、含藥空氣進入端子箱內(nèi)空間，完成除塵、除濕效果。

控制回路設(shè)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(guān)系是或關(guān)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(shè)計上下并列兩個相同規(guī)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(zhuǎn)動時，向內(nèi)產(chǎn)生低氣壓，引導裝置外部空氣進入裝置內(nèi)部。2號風機位于裝置出氣口處，風機啟動轉(zhuǎn)動時，向外產(chǎn)生呼氣動力，引導裝置內(nèi)部空氣進入端子箱內(nèi)部。兩個風機同時啟動，加速空氣流動，保證快速循環(huán)空氣，加快灰塵吸收和藥物揮發(fā)。

濾塵功能部分設(shè)計在裝置進氣口處設(shè)計安裝高分子材料濾網(wǎng)，當端子箱內(nèi)空氣中的塵埃、花粉、等其他顆粒進入濾網(wǎng)時高分子材料濾網(wǎng)對其進行分解、中和、吸附，使其留在濾網(wǎng)上，使進入裝置的空氣轉(zhuǎn)換為清潔空氣。濾網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(shè)計在裝置內(nèi)部1號風機與2號風機之間，隔板從外殼延伸到蒸發(fā)器，將進氣口和排氣口之間的連接隔斷。引導裝置內(nèi)的氣流從進氣口流入，與蒸發(fā)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(zhì)采用304合金鋼。

驅(qū)小動物功能部分設(shè)計裝置2號風機下部設(shè)計一獨立凹槽，凹槽上部使用金屬網(wǎng)封堵，保證藥物不會被風機吸入風機內(nèi)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(fā)，保證裝置內(nèi)部不會受到藥物侵蝕。藥盒設(shè)計為開合式小門板。

圖1 變電站端子箱濾塵驅(qū)小動物裝置原理圖

圖2 變電站端子箱濾塵驅(qū)小動物裝置設(shè)計圖

圖3 變電站端子箱濾塵驅(qū)小動物裝置設(shè)計控制圖

圖4 變電站端子箱濾塵驅(qū)小動物裝置實物圖

3.3 變電站端子箱濾塵驅(qū)小動物裝置優(yōu)點

經(jīng)濟性：裝置結(jié)構(gòu)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(guān)，裝置即可持續(xù)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(qū)小動物裝置，各個連接部位比較簡單，相對易于生產(chǎn)，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(shè)置基本條件，在變電站開關(guān)場選取相同規(guī)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(qū)小動物裝置，對照組不加裝本次項目研制設(shè)備。通過驗證：（1）通過1個月的對比試驗數(shù)據(jù)可知加裝變電站端子箱濾塵驅(qū)小動物裝置的端子箱內(nèi)灰塵數(shù)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(nèi)，安裝變電站端子箱濾塵驅(qū)小動物裝置的端子箱未發(fā)現(xiàn)蜘蛛網(wǎng)和壁虎排泄物。相比之下，未安裝變電站端子箱濾塵驅(qū)小動物裝置的端子箱發(fā)現(xiàn)1個蜘蛛網(wǎng)和3顆壁虎排泄物，變電站端子箱濾塵驅(qū)小動物裝置對驅(qū)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(qū)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(shè)備衛(wèi)生清潔工作的風險值為12.5分，為可接受風險作業(yè)。作業(yè)風險值降低50%，低風險作業(yè)降低風險變?yōu)榭山邮茱L險作業(yè)。

圖5 除塵功能效果對比

圖6 驅(qū)小動物功能效果對比（1）

圖7 驅(qū)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(qū)小動物裝置做到了降低灰塵、驅(qū)除小動物、降低風險。為今后變電運行變電站端子箱濾塵驅(qū)小動物裝置設(shè)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(yōu)化裝置工作時間，改進裝置工藝、結(jié)構(gòu)，保證使用不出現(xiàn)裝置故障，功能失效等情況，需要做出進一步研究。