变电站户外端子箱的改造

引言

在变电站室外设置的端子箱,在潮湿的空气和雨水侵蚀的影响下,易造成箱体内外表面有温度差,形成凝露。凝露导致端子箱体内的二次设备绝缘性能降低,使得端子箱内的二次设备端子接触不良甚至出现短路现象,严重时导致端子箱内电气设备出现保护误动或保护拒动。误动或拒动严重影响电网的正常运转。随着电网的不断发展,端子箱的防护措施从最传统的使用干燥机、加热器、胶泥封堵等方法发展到目前所应用的智能除湿防凝露装置。但由于端子箱在设计制作方面主要使用金属板材质,且设计方面存在缺陷,极易造成端子箱表面锈蚀,箱内长期聚集潮湿空气从而使得二次设备受潮,缩短端子箱的使用寿命,威胁变电站的安全运行。

遂川县乃至江西省气候湿度高,雨水多,适宜虫卵繁殖,在春夏秋冬都有梅雨季节,故端子箱常易锈蚀、回潮。根据相关文献,相对湿度≥80%则可能会引起元件漏电、短路、触点生锈。本文笔者通过长期观察遂川县境内变电站户外端子箱箱内相对湿度情况,判断出遂川县境内变电站户外端子箱箱内二次设备普遍受潮严重,通过分析端子箱受潮原因,设计了一款新型端子箱,改造后的端子箱箱体内相对湿度≤80%。

1端子箱凝露机理

大自然中的空气通常可以视为绝干空气、水汽、尘土的混合。当大气中的水汽达到饱和状态时,大气低层的水汽就很容易附着在表面积相对较大、导热性较差、温度相对较低的物体上,凝结成水珠,即凝露。在变电站长期观测中我们发现端子箱凝露主要有两种情况:(1)多雨季节空气湿度大,而因箱体内部二次带电设备和除湿器的工作原因,使得箱内温度高于箱体外表面温度,箱外混合大量水分的空气透过端子箱门、缝以及风扇口进入箱内,经过混合的箱内空气温度也较高,因此在相对温度较低的端子箱的门、缝处或在端子箱顶部易形成凝露。(2)雷雨季节的晚上,大气温度下降很快,空气中水分易达到饱和,而一般端子箱的金属外壳散热速度快,箱体表面温度与大气温度形成温差,空气中饱和水汽在端子箱的顶部凝结成露。

2端子箱湿度越限率统计

本文集中对草林变、遂川变、戴家埔变、汤壶变、高坪变这5个变电站的端子箱进行湿度监测调查分析。2018年1月一12月装有智能防凝露装置的变电站湿度监测次数统计表如表1所示,装有智能防凝露装置的变电站2018年1月一12月湿度越限率统计表如表2所示。

从上面的数据可以看出,即便是安装了智能防凝露装置,箱内湿度越限率仍然较高,由此可见,变电站户外端子箱内湿度越限情况普遍存在。

3受潮常见原因分析

端子箱箱体通风口存在漏洞,密封胶条质量差,安装随意,密封效果不理想,而且会随着时间的推移而脱落:箱内湿度大,南方山区地区年降雨量大,空气潮湿,潮湿的空气通过密封不好的箱体造成箱体内部二次设备潮湿:端子箱通风不好,箱体潮湿情况越来越严重。端子箱除了底部连接箱内外电缆的通气孔外,没有多余的通风口,这样很容易造成箱体内部潮湿空气因通风不良而受潮。通过调查发现端子箱顶部通风孔有漏水,并且有小动物进入。

4新型端子箱研发

4.1端子箱底部隔板选材

隔板选用玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料(简称为bsC材料),bsC复合材料由高温一次冲压成型,具有机械强度高、材料重量轻、耐电弧、耐腐蚀、使用寿命长、绝缘强度高、阻燃、密封性能优异的特点,能够满足电缆沟道阴冷潮湿的恶劣环境要求。

4.2改进孔洞封堵工艺

在孔洞封堵工艺方面一般的变电站只是用耐火隔板、有机堵料、防火包。考虑到端子箱孔洞连接阴冷潮湿的电缆沟,因此孔洞封堵时需要考虑防火、防虫鼠,更需要侧重防止箱内设备潮湿,只用耐火隔板、有机堵料以及防火包的封堵工艺难以堵住电缆之间的缝隙。

因此,应使用流动性良好的无机堵料灌注电缆之间的缝隙,彻底封住电缆沟内潮湿气体流入箱内,增强端子箱的密封性,无机堵料本身的吸湿性能在凝固后也能体现出来,具备一定的防潮功能。

4.3设计环节

新型端子箱在原有基础上重新设计并在技术上加以优

化。其在箱体下部新增了透气孔、防虫网,箱体设计有专用电缆通道并对内部设备统一定位,使端子箱更加美观干净。新型端子箱具备以下特征:

(1)稳定性。在新型端子箱的内部操作面板上,选用绝缘水平高,拥有良好防静电性能的材料:端子箱外壳选用不锈钢材质,为了日后方便检修设备以及更换外壳,采用可拆分设计,提高了工作效率:在箱门设计上,选择1.5mm不锈钢和加力钢,以增强箱体抗变形能力:在箱体的固定上,使用三角钢铁。由此很好地避免设备接地的可能性,防止出现静电现象,端子箱的稳定性有明显提升,提高了端子箱应对复杂天气环境的能力。

(2)便捷性。与一般传统变电站端子箱箱内走线混乱、空间狭小、二次改造困难、箱体密封不严实的现象不同,在新型端子箱箱体内部,新增电缆专用通道,增加排线盒,对各类电缆电线采取规则布置,侧门摒弃老式把手,采用按钮把手,端子箱做到了敞开式的同时保证了箱体的整体美感。此外,为方便日后维护及检修工作,新型端子箱还增添检修用电专用小窗口。

(3)耐腐性。新型端子箱隐藏了容易产生锈蚀危害的端子箱部件,如螺丝孔,有效应对传统变电站端子箱抗腐蚀性能较差的问题:另一方面,在端子箱箱体上方添加通风口,通风口可以使箱体内部空气流通,在通气孔外加半封闭不锈钢防水罩,内加18目不锈钢防虫网,在通风口上方要设计出屋檐罩,不仅通风还可以防止灰尘等杂物进入,箱体下方本身有电缆通气孔,只需要在原有通气孔上添加防虫网即可。端子箱的整体设计图如图1所示。

5改造后效果对比

经长期变电站跟踪观测,多雨季节自然界中空气湿度大,端子箱箱外高度饱和潮湿,空气易通过端子箱门、风扇口、缝隙等侵入箱内,因此,选定改造前2018年3月份与改造后2019年3月份遂川变户外端子箱箱体相对湿度数据进行前后对比,对比图如图2所示。

从改造后的箱体湿度统计数据来看,箱体相对湿度控制在80%以下,改造措施效果明显,具有较强的实际应用价值。

6结语

本文通过分析变电站户外端子箱箱体潮湿的原因,结合端子箱的结构和功能,设计出了一款新型端子箱。从改造后的箱体湿度统计数据来看,改造措施效果明显,希望此款端子箱能够为变电站端子箱的技术改进做出贡献。