变电站户外端子箱防潮措施提升方案及应用分析

2023-12-01广西柳州钢铁集团有限公司

电力设备管理 2023年19期

广西柳州钢铁集团有限公司朱威

1 引言

端子箱作为一次设备与二次设备的中间联通节点，对变电站安全稳定运行、保证供电可靠性起到至关重要的作用。南方地区在梅雨季节、“回南天”等气候条件下，空气相对湿度长时间保持在较高范围，户外端子箱受潮现象普遍存在。端子箱长时间受潮容易引起二次端子短路击穿、构件锈蚀、继电器老化等一系列问题，为设备运行带来严重威胁，因此而产生的事故事件时有发生[1-3]。

2 变电站户外端子箱受潮原因分析

2.1 使用现状

变电站户外端子箱经常会出现设备老化的现象，其主要原因是电站户外端子箱一般设置在户外，户外的天气潮湿会对设备进行侵蚀。而电站户外端子箱作为设备连接的“枢纽”，主要负责对室内、室外设备的保护。电站户外端子箱一般放置在变电站旁边，且频发出现电流受阻的现象，针对此状况，工程师系统地对电压互感器等较为常用的设备进行了调查，在调查的过程中发现端子箱的箱内腐蚀较为严重，其材质以及性能指标均不符合规定的标准，端子箱所处的特殊环境很容易导致设备出现生锈的现象，而设备的异常可能会引起整个电气系统的崩溃，这为我国电力行业的发展带来隐患。

2.2 环境因素

变电站的工作环境一般为户外，这也导致其很容易受到自然环境的影响。尤其是南方的梅雨季节。其时间跨度大且空气的湿度高，设备所处的环境有一半以上处于高温状态，这对设备的正常运行产生了较大的阻碍。此外，部分箱体由于在设计环节存在技术性问题，导致端子以及二次设备的运行频繁出现问题，这对其安全性造成了很大的威胁。目前，电力系统在运行的过程中常发生一些问题，其主要原因是端子接点接触不良，导致绝缘功能受损，而这些问题的存在也对二次设备的功能造成了不利影响。为了能更好地实现电力系统的正常运行，就需要对其防潮设计进行优化。

3 户外端子箱受潮原因及当前防范对策

端子箱受潮是由于温度与湿度变化导致空气含水量增加。气温越低，空气含水量越少，气温低于凝露点时，空气中多余的水汽凝结析出形成凝露。因此，降低箱体内的湿度水平及控制温度剧烈变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几种。一是采用高质量箱门密封条，防止密封条老化变形后，大雨天气雨水渗入箱内；二是加强端子箱底部封堵，防止电缆沟内高湿度空气进入端子箱内；三是安装加热器，维持端子箱内温度，提高空气含水量，同时加快箱内水分蒸发。以上几种手段在一定程度上能提高端子箱防潮水平，但由于如箱门关闭不紧密、电缆进线封堵效果不理想、加热器不能降低湿度等因素的存在，端子箱受潮问题始终未得到彻底有效解决。

4 户外端子箱防潮措施提升方案

针对端子箱受潮的问题，传统方法已难以满足日益提升的运行需要，采用新的技术手段势在必行。现选取了某变电站作为试点，对全站户外式端子箱进行升级改造，作出了以下改进措施。

4.1 箱门加装防开锁扣

新型户外端子箱大多采用插销锁，两个锁点分别位于端子箱上下两端，部分老式端子箱采用转舌式门锁，只有锁舌位置一个锁点。不论采用哪种形式的门锁，都存在长时间运行后锁点变形移位以及在大风、震动等外力作用下，出现门锁松动、箱门关闭不严的情况。

提升方案是在箱门外侧加装防开锁扣，锁扣闭合后通过弹簧将箱门压紧，减小箱门与箱体间的缝隙，确保箱门密封胶条闭合更严密，同时也能防止因门锁损坏或人为疏忽导致箱门未正常关闭，从而有效降低了雨水从箱门缝隙渗入的概率，如图1所示。

图1 防开锁扣安装效果

4.2 采用新型封堵材料

过去通常采用防火泥对端子箱底部电缆进线进行封堵，但由于端子箱电缆进线较多，多根电缆合并穿入容易电缆之间形成较大缝隙，防火泥难以进行有效封堵，同时随着端子箱运行时间变长，防火泥容易老化开裂，影响端子箱密封性[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为液态，能够覆盖电缆进线间的大小缝隙，与电缆护套紧密黏合，有效防止潮气进入。同时具备出色的耐化学性，能耐受温差的大幅度变化，在高温高湿环境中保持密封性能稳定。此外，铺设该材料后端子箱内部平整光滑，易于清洁维护，如图2所示。

图2 高分子材料封堵效果

4.3 安装新型智能化除湿装置

传统除湿使用电阻加热器结合温湿度控制器实现，但无法从根本上解决凝露问题。由于端子箱内空间相对密闭，水汽不容易排出箱体，当环境温度下降幅度较大时，多余的水分又会凝结成凝露，达不到除湿的目的和效果；长期开启加热器将加快端子箱内部电缆绝缘及元器件老化速度，与此同时，数目众多的加热器也增加了运行人员维护工作量。

提升方案是加装新型可智能化控制的除湿装置。该智能型抽湿装置采用半导体制冷抽湿方式，将密闭空间的潮湿空气在风扇的作用下吸入抽湿风道，空气中的水汽经过半导体制冷机构后冷凝成水，再通过导水管排出柜体。通过降低空气中含水量，使相对湿度和绝对湿度同时下降，几乎不提高温度，不产生温差带来的负面影响，也不会因高温而加速柜内器件及柜体的老化[5]。该装置内置的湿度传感器实时采样，超出设定启动值自动启动，除湿风道主动引凝、排出气体降低湿度。装置具备无线远程监控功能，可实现装置远程启停、调节运行参数以及实时记录上传温湿度数据和各种越限、故障信息，如图3所示。

图3 智能除湿器安装效果

4.4 端子箱内环境控制系统

项目同时搭建了一套统一监控平台，与智能除湿装置配套使用。智能除湿器可将端子箱内环境数据通过无线网络传送至该平台；通过后台计算机，能够对各个箱体内的温湿度、通信状态等进行实时监控，系统同时具备远程手动启停除湿装置、越限告警等多项功能，温湿度测控装置原理如图4所示。

图4 温湿度测控装置原理

5 改进后户外端子箱运行情况统计

为了验证改进后的实际效果，测试随机选取了8个端子箱，从11月开始，跨越了冬、春、夏三个季节，通过计算机环境控制系统提取了210d的温、湿度数据，历史数据见表1。

通过数据可以看出，所有端子箱湿度均在75%以下，温度不超过45℃。除了30号箱外，湿度超过75%都在10d以下，占统计时间约5%。30号箱共计36d超标，经现场核查，该箱顶部密封胶条有脱落现象。与此同时，通过定期开箱检查发现，所有箱体内部均整洁干净，无水迹脏污等现象。

6 改进成效分析

结合验证期间的运行经验，本提升方案明显改善了户外端子箱内的运行环境，将箱内温湿度控制在较为理想的水平，同时通过计算机后台能够对箱内的运行环境进行远程监视，必要时也可通过启停除湿器进行人工干预。提高了端子箱防潮水平，提升了端子箱运维效率及质量，减轻了人员的工作强度，对保障电网及设备安全运行具有积极意义。