廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司 朱 威

1 引言

端子箱作為一次設(shè)備與二次設(shè)備的中間聯(lián)通節(jié)點(diǎn)，對(duì)變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行、保證供電可靠性起到至關(guān)重要的作用。南方地區(qū)在梅雨季節(jié)、“回南天”等氣候條件下，空氣相對(duì)濕度長(zhǎng)時(shí)間保持在較高范圍，戶外端子箱受潮現(xiàn)象普遍存在。端子箱長(zhǎng)時(shí)間受潮容易引起二次端子短路擊穿、構(gòu)件銹蝕、繼電器老化等一系列問題，為設(shè)備運(yùn)行帶來嚴(yán)重威脅，因此而產(chǎn)生的事故事件時(shí)有發(fā)生[1-3]。

2 變電站戶外端子箱受潮原因分析

2.1 使用現(xiàn)狀

變電站戶外端子箱經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)設(shè)備老化的現(xiàn)象，其主要原因是電站戶外端子箱一般設(shè)置在戶外，戶外的天氣潮濕會(huì)對(duì)設(shè)備進(jìn)行侵蝕。而電站戶外端子箱作為設(shè)備連接的“樞紐”，主要負(fù)責(zé)對(duì)室內(nèi)、室外設(shè)備的保護(hù)。電站戶外端子箱一般放置在變電站旁邊，且頻發(fā)出現(xiàn)電流受阻的現(xiàn)象，針對(duì)此狀況，工程師系統(tǒng)地對(duì)電壓互感器等較為常用的設(shè)備進(jìn)行了調(diào)查，在調(diào)查的過程中發(fā)現(xiàn)端子箱的箱內(nèi)腐蝕較為嚴(yán)重，其材質(zhì)以及性能指標(biāo)均不符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，端子箱所處的特殊環(huán)境很容易導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)生銹的現(xiàn)象，而設(shè)備的異?？赡軙?huì)引起整個(gè)電氣系統(tǒng)的崩潰，這為我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展帶來隱患。

2.2 環(huán)境因素

變電站的工作環(huán)境一般為戶外，這也導(dǎo)致其很容易受到自然環(huán)境的影響。尤其是南方的梅雨季節(jié)。其時(shí)間跨度大且空氣的濕度高，設(shè)備所處的環(huán)境有一半以上處于高溫狀態(tài)，這對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生了較大的阻礙。此外，部分箱體由于在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)存在技術(shù)性問題，導(dǎo)致端子以及二次設(shè)備的運(yùn)行頻繁出現(xiàn)問題，這對(duì)其安全性造成了很大的威脅。目前，電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中常發(fā)生一些問題，其主要原因是端子接點(diǎn)接觸不良，導(dǎo)致絕緣功能受損，而這些問題的存在也對(duì)二次設(shè)備的功能造成了不利影響。為了能更好地實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，就需要對(duì)其防潮設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

3 戶外端子箱受潮原因及當(dāng)前防范對(duì)策

端子箱受潮是由于溫度與濕度變化導(dǎo)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(diǎn)時(shí)，空氣中多余的水汽凝結(jié)析出形成凝露。因此，降低箱體內(nèi)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(zhì)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(nèi)；二是加強(qiáng)端子箱底部封堵，防止電纜溝內(nèi)高濕度空氣進(jìn)入端子箱內(nèi)；三是安裝加熱器，維持端子箱內(nèi)溫度，提高空氣含水量，同時(shí)加快箱內(nèi)水分蒸發(fā)。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(guān)閉不緊密、電纜進(jìn)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(duì)端子箱受潮的問題，傳統(tǒng)方法已難以滿足日益提升的運(yùn)行需要，采用新的技術(shù)手段勢(shì)在必行。現(xiàn)選取了某變電站作為試點(diǎn)，對(duì)全站戶外式端子箱進(jìn)行升級(jí)改造，作出了以下改進(jìn)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(gè)鎖點(diǎn)分別位于端子箱上下兩端，部分老式端子箱采用轉(zhuǎn)舌式門鎖，只有鎖舌位置一個(gè)鎖點(diǎn)。不論采用哪種形式的門鎖，都存在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后鎖點(diǎn)變形移位以及在大風(fēng)、震動(dòng)等外力作用下，出現(xiàn)門鎖松動(dòng)、箱門關(guān)閉不嚴(yán)的情況。

提升方案是在箱門外側(cè)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(yán)密，同時(shí)也能防止因門鎖損壞或人為疏忽導(dǎo)致箱門未正常關(guān)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(duì)端子箱底部電纜進(jìn)線進(jìn)行封堵，但由于端子箱電纜進(jìn)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(jìn)行有效封堵，同時(shí)隨著端子箱運(yùn)行時(shí)間變長(zhǎng)，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(tài)，能夠覆蓋電纜進(jìn)線間的大小縫隙，與電纜護(hù)套緊密黏合，有效防止潮氣進(jìn)入。同時(shí)具備出色的耐化學(xué)性，能耐受溫差的大幅度變化，在高溫高濕環(huán)境中保持密封性能穩(wěn)定。此外，鋪設(shè)該材料后端子箱內(nèi)部平整光滑，易于清潔維護(hù)，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(tǒng)除濕使用電阻加熱器結(jié)合溫濕度控制器實(shí)現(xiàn)，但無法從根本上解決凝露問題。由于端子箱內(nèi)空間相對(duì)密閉，水汽不容易排出箱體，當(dāng)環(huán)境溫度下降幅度較大時(shí)，多余的水分又會(huì)凝結(jié)成凝露，達(dá)不到除濕的目的和效果；長(zhǎng)期開啟加熱器將加快端子箱內(nèi)部電纜絕緣及元器件老化速度，與此同時(shí)，數(shù)目眾多的加熱器也增加了運(yùn)行人員維護(hù)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(dǎo)體制冷抽濕方式，將密閉空間的潮濕空氣在風(fēng)扇的作用下吸入抽濕風(fēng)道，空氣中的水汽經(jīng)過半導(dǎo)體制冷機(jī)構(gòu)后冷凝成水，再通過導(dǎo)水管排出柜體。通過降低空氣中含水量，使相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度同時(shí)下降，幾乎不提高溫度，不產(chǎn)生溫差帶來的負(fù)面影響，也不會(huì)因高溫而加速柜內(nèi)器件及柜體的老化[5]。該裝置內(nèi)置的濕度傳感器實(shí)時(shí)采樣，超出設(shè)定啟動(dòng)值自動(dòng)啟動(dòng)，除濕風(fēng)道主動(dòng)引凝、排出氣體降低濕度。裝置具備無線遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，可實(shí)現(xiàn)裝置遠(yuǎn)程啟停、調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)以及實(shí)時(shí)記錄上傳溫濕度數(shù)據(jù)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(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)

項(xiàng)目同時(shí)搭建了一套統(tǒng)一監(jiān)控平臺(tái)，與智能除濕裝置配套使用。智能除濕器可將端子箱內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送至該平臺(tái)；通過后臺(tái)計(jì)算機(jī)，能夠?qū)Ω鱾€(gè)箱體內(nèi)的溫濕度、通信狀態(tài)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，系統(tǒng)同時(shí)具備遠(yuǎn)程手動(dòng)啟停除濕裝置、越限告警等多項(xiàng)功能，溫濕度測(cè)控裝置原理如圖4所示。

圖4 溫濕度測(cè)控裝置原理

5 改進(jìn)后戶外端子箱運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)

為了驗(yàn)證改進(jìn)后的實(shí)際效果，測(cè)試隨機(jī)選取了8個(gè)端子箱，從11月開始，跨越了冬、春、夏三個(gè)季節(jié)，通過計(jì)算機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)提取了210d的溫、濕度數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)見表1。

通過數(shù)據(jù)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(hào)箱外，濕度超過75%都在10d以下，占統(tǒng)計(jì)時(shí)間約5%。30號(hào)箱共計(jì)36d超標(biāo)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)核查，該箱頂部密封膠條有脫落現(xiàn)象。與此同時(shí)，通過定期開箱檢查發(fā)現(xiàn)，所有箱體內(nèi)部均整潔干凈，無水跡臟污等現(xiàn)象。

6 改進(jìn)成效分析

結(jié)合驗(yàn)證期間的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，本提升方案明顯改善了戶外端子箱內(nèi)的運(yùn)行環(huán)境，將箱內(nèi)溫濕度控制在較為理想的水平，同時(shí)通過計(jì)算機(jī)后臺(tái)能夠?qū)ο鋬?nèi)的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視，必要時(shí)也可通過啟停除濕器進(jìn)行人工干預(yù)。提高了端子箱防潮水平，提升了端子箱運(yùn)維效率及質(zhì)量，減輕了人員的工作強(qiáng)度，對(duì)保障電網(wǎng)及設(shè)備安全運(yùn)行具有積極意義。

7 結(jié)語(yǔ)

戶外端子箱是變電站一、二次設(shè)備連接的樞紐，其正常工作與否對(duì)電網(wǎng)及設(shè)備安全運(yùn)行具有極大的影響。為此，本文通過從端子箱內(nèi)凝露產(chǎn)生的原因及當(dāng)前防潮措施不足之處入手，提出了切實(shí)可行的改進(jìn)方案，在提升運(yùn)維效率的同時(shí)節(jié)省了人力資源，其效果良好，效益明顯，特別適用于運(yùn)維等級(jí)較高，地處偏遠(yuǎn)的變電站進(jìn)行推廣應(yīng)用。