一种三点闭锁端子箱的研究与设计

徐春雷，周 明，李志强，朱小军

(国网新疆电力公司阿克苏供电公司，新疆 阿克苏 843000)

0 引言

户外断路器端子箱、检修电源箱在变电站的众多设备中容易被忽视，但重要性显著，特别是断路器端子箱，涉及断路器、隔离开关的分合闸控制回路、相关信号回路等许多二次回路。因端子箱箱体材料单薄，加工工艺不良且使用年限较长，加之新疆昼夜温差大、风沙大等气候原因，导致端子箱箱门极易变形，造成密封条外露；在强烈紫外线的作用下，外露密封条迅速老化变脆，失去密封作用，导致端子箱受损。

在春秋2季沙尘天气时，沙尘将布满端子箱内，2010年至今，曾多次因新疆沙尘暴引起故障跳闸(输电10次、变电2次)、断路器拒动(变电3次)、被迫停运(变电2次)、运维困难(变电2次)及众多缺陷隐患(变电16 083次)。在夏冬2季雨雪天气时，端子箱内极易积水，形成水汽和凝露；水气加上富含盐碱的沙尘，迅速导致箱体锈蚀、二次接线端子锈蚀，由此引发交、直流回路短路、接地，甚至造成断路器误动、拒动。端子锈蚀严重时，还会造成二次回路接触不良或端子脱落，从而导致保护拒动，危及人身、电网、设备安全。

常规端子箱箱门密封不严的情况如图1所示，端子接线排脏污的情况如图2所示。如果端子箱的密封问题得不到有效解决，端子箱内二次回路很容易发生故障。若采用整体更换端子箱的处理方式，不但成本高，还必须停电，降低了供电可靠性。

因此，如何在高供电可靠性、低成本的情况下解决端子箱密封问题，已显得迫在眉睫。

图1 常规端子箱箱门密封不严

图2 端子接线排脏污

1 三点闭锁端子箱的设计

针对上述情况，提出了一种具有对流防潮模式的三点闭锁端子箱的设计方案。该方案只需在原箱体上进行改造，可大幅度缩短端子箱的改造周期，降低改造成本。

1.1 设计方案

经过运维室对各种柜门的统计、分析，查找端子箱体关闭不严密的问题后，确定了最优的改进方案：在现有的端子箱箱门上、下加装2个定制锁销，实现三点闭锁；同时，在端子箱箱体对角上部和下部安装对流式防潮设施，实现对流式防潮。设计方案如图3所示。

(1) 三点闭锁端子箱包括具有开口的箱体和中部设有门锁的箱门，箱门的右侧上部设有第1锁孔，箱门的右侧下部设有第2锁孔。在箱体的侧壁上对应第1锁孔、第2锁孔的位置分别安装有一键式卡口销锁，且第1锁孔、第2锁孔关于箱门的中心横向轴对称，如图3a所示。

(2) 三点闭锁端子箱的箱门口周围设有与箱门的周边配合的L型密封槽，密封槽表面设有气囊式密封条；箱门关闭后，箱门内侧面压合在密封条上构成密封，如图3b所示。

(3) 箱体的顶部安装有可拆卸的三角钳状、内为中空的防风沙盖，防风沙盖的四周边缘横向伸出箱体侧壁处。防风沙盖的侧壁上设有通光口，通光口由吸热板封盖。防风沙盖的底部设有与箱体边缘配合的环形凹槽，环形凹槽包围的中间处设有与箱体内部连通的、安装有风沙过滤网的连通口，连通口的周边设置有吸水防潮材料包，如图3c所示。

图3 结构设计

1.2 三点闭锁端子箱的现场实施

根据设计方案，在110 kV某变电站内对箱体进行改造。

(1) 如图4所示，保留常规端子箱柜门中部的闭锁点(机械锁、暗锁)，在端子箱上部、下部新增2个一键式卡口闭锁点，避免了在长期关合过程中造成的柜门变形、翘角、密封不严等情况。而新装设的闭锁点放弃了原有架构，采用一键式卡口销锁，操作简单，维护方便，在提高端子箱密封效果的同时，也并未大幅增加关合端子箱箱门的时间及程序。

图4 三点闭锁端子箱

(2) 对流式防潮孔如图5所示，在端子箱箱体对角上部和下部各安装对流式防潮设施，内部安装过滤网等辅件(后续安装了防尘盒)，作为防止雨水、沙尘的最后一道安全屏障。

图5 对流式防潮孔示意

(3) 新增内套式透明密封柜门，如图6所示。在普通端子箱只有单层不锈钢或铁质柜门加密封条的架构下，独创新增内套式透明密封柜门，可实现双密封柜门防护。在南疆沙尘、大风频发的恶劣天气下，打开柜门进行正常巡视检查时，依然能够阻止沙尘、蚊虫、杂物、雨水的进入，极大降低了运维风险。

端子箱内套式透明密封柜门实行3层密封，如图6所示。第1层(最里层)为5 mm厚的绝缘密封材质，关合状态下和箱体门边紧密接触，从侧面进行全接触式密封，接触面约3.5 mm。第2层为厚度2 mm、突出长度7 mm的绝缘密封材质，从端子箱与柜门关合缝隙正面防护，与第1层密封相配合，实现了完全密封。第3层为内套式透明密封柜门透明绝缘材质的延伸，厚度1.5 mm，延伸长度10 mm，作为第1层、第2层密封防护的补充。

图6 端子箱3层密封示意

2 实施效果

2.1 经济效果

据统计，该供电公司下辖9座220 kV变电站、41座110 kV变电站和78座35 kV变电站，端子箱及检修电源箱近1 800台。

以每年箱体因变形、老化等密封不严导致箱体更换率1 %计算，每年需要更换18台。

以2015年物资招标中标价格中端子箱、检修电源箱的中标价格8 000元(含税)计算，每年需花费14.4万元。

以更换箱体端子排等施工费每台0.5万元计算，每年需花费9万元。

此外，箱体更换需要停电，以箱体更换需5 h(平均线路负荷30 MW)计算，每年损失电费近5×0.55×18×30 000=148.5万元。

对原端子箱进行三点式闭锁改造，不用停电且每台改造费用5 000元(含所有材料以及人工费)，合计每年花费9万元。则每年节省费用共计约(14.4+9+148.5)-9=162.9万元。

2.2 应用效果

针对端子箱柜门在长期关合过程中出现柜门变形、翘角、密封条老化、密封不严等问题，在常规端子箱柜门中部设置闭锁点(机械锁、暗锁)，端子箱上部、下部新增2个一键式卡口闭锁点，实现具有闭锁功能的三处锁，增强端子箱的密封效果。

针对雨水天气时端子箱内部因密封不严引发潮湿，造成二次线路短路、拒动或误动等故障的问题，对端子箱实行对流式防潮，作为最后一道安全屏障。在端子箱箱体对角上部和下部各安装对流式防潮设施，实现防雨防潮的功能，非常适用于风沙较大的新疆、甘肃、内蒙古、青海等地区的变电站、发电厂等场所，减少了因端子密封不良对人身、电网、设备造成的安全威胁。

3 总结

在原箱体的基础上，研制出了一种三点闭锁兼对流防潮模式端子箱。该箱体密封效果明显，既能防雨防沙，还减少了因端子密封不良对人身、电网、设备造成的安全威胁。

采用该端子箱后，减少了端子箱密封不严导致停电更换的频率和时间，减少了运维人员的倒闸操作工作量，提高了供电可靠性，维护了电网的安全稳定运行，减少了经济损失，创造了较高的社会经济效益。本成果已成功申请了实用型专利并获得了授权证书。