變電站室外端子箱凝露原因分析及改進(jìn)措施

周興福，徐衛(wèi)，王傳洪，毛純純，廖德勝，趙明舉

（國網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南供電公司，濟(jì)南250001）

變電站室外端子箱凝露原因分析及改進(jìn)措施

周興福，徐衛(wèi)，王傳洪，毛純純，廖德勝，趙明舉

（國網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南供電公司，濟(jì)南250001）

變電站室外端子箱凝露可能引起直流接地等異常，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全運行。以一座220 kV變電站為例，深入分析造成端子箱凝露的原因，結(jié)合多年來防治端子箱凝露的經(jīng)驗，提出具體的改進(jìn)措施，采取電纜溝濕熱空氣釋放、端子箱底部標(biāo)準(zhǔn)封堵、端子箱內(nèi)驅(qū)潮元件合理布局、端子箱頂部加裝保溫材料的綜合方法。運行實踐證明，設(shè)計的裝置制作簡單，材料購買容易且價格低，安裝維護(hù)方便，具有良好的防凝露效果。

端子箱；防凝露；溫濕度控制器；驅(qū)潮元件

0 引言

在夏季的雷雨過后或冬季氣溫驟降的清晨，變電站室外端子箱內(nèi)壁、頂部、端子排上往往出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，如果不能夠及時擦拭或采取通風(fēng)措施，輕則可能使端子排銹蝕，縮短其使用壽命，重則可能引起直流接地或端子短路，造成保護(hù)誤動或拒動［1-2］。據(jù)統(tǒng)計，濟(jì)南地區(qū)某敞開式220 kV變電站自2010年以來就發(fā)生了4次因端子箱凝露引起的直流接地，給電網(wǎng)安全運行帶來嚴(yán)重威脅。目前國內(nèi)變電站普遍采用人工定期開啟電纜溝蓋板通風(fēng)和端子箱底部標(biāo)準(zhǔn)封堵的方法減少潮濕空氣進(jìn)入端子箱［1-2］，起到一定的防凝露作用，但水泥電纜溝蓋板數(shù)量多，重量大，實施起來有難度。在端子箱內(nèi)安裝加熱器、排風(fēng)扇、除濕器等驅(qū)潮裝置［3］，可以降低端子箱內(nèi)濕度，但由于驅(qū)潮裝置的數(shù)量和功率與端子箱體積不匹配，可能會適得其反，導(dǎo)致凝露更加嚴(yán)重［4］。還有的變電站設(shè)計一種防凝露集中控制系統(tǒng)［5-6］，用主控室內(nèi)的監(jiān)控主站控制現(xiàn)場端子箱內(nèi)的所有控制終端，實現(xiàn)了對端子箱內(nèi)環(huán)境的集中監(jiān)控，但是系統(tǒng)造價高，不具備普遍性。在分析凝露產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上，提出一種簡單、易于操作、成本可控的凝露改進(jìn)措施，取得了良好效果。

1 凝露原因分析

對一座敞開式220 kV變電站進(jìn)行調(diào)查分析，此變電站共有各類室外端子箱27個，其中21個端子箱有不同程度的凝露現(xiàn)象，凝露率高達(dá)77.8%，嚴(yán)重威脅著設(shè)備的安全運行。統(tǒng)計2013年每個月端子箱的凝露次數(shù)和凝露部位，凝露現(xiàn)象最嚴(yán)重的為1月和12月，端子箱凝露在130次以上；平均每月凝露高達(dá)83次，其中端子箱頂部、端子箱箱體和端子排的平均每月凝露分別為73次、9次和1次，分別占凝露總次數(shù)的87.95%、10.85%以及1.20%。由此可見，端子箱頂部是變電站室外端子箱凝露最為嚴(yán)重的部位，有效解決端子箱頂部的凝露，能很大程度上改善端子箱凝露情況。

端子箱內(nèi)壁產(chǎn)生凝露的根本原因是端子箱內(nèi)壁溫度低于箱體內(nèi)空氣露點溫度。具體原因有兩個，一是箱體內(nèi)空氣絕對濕度高，空氣濕度突變導(dǎo)致露點溫度驟升高于內(nèi)壁溫度；二是端子箱外部氣溫對內(nèi)壁的影響，環(huán)境溫度突變導(dǎo)致內(nèi)壁溫度驟降至露點溫度以下。認(rèn)真調(diào)查變電站端子箱的密封、底部封堵、驅(qū)潮裝置的數(shù)量和功率后，歸納出了導(dǎo)致室外端子箱箱頂凝露的主要原因。

室外電纜溝無固定的通風(fēng)措施。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查，變電站內(nèi)電纜溝內(nèi)本身比較潮濕，特別在雨季，會有少量雨水通過縫隙滲入溝內(nèi)，電纜溝密封嚴(yán)密又無固定的通風(fēng)措施，導(dǎo)致電纜溝內(nèi)熱量及能量積聚，使電纜溝內(nèi)空氣溫度略高于外界，電纜溝內(nèi)潮氣進(jìn)入端子箱，從而產(chǎn)生凝露，這是形成凝露的根源所在。

端子箱底部封堵不嚴(yán)密。變電站室外端子箱底部封堵不嚴(yán)密，電纜之間存在間隙，電纜溝內(nèi)溫度、濕度較大時，總是會將電纜溝內(nèi)溫度、濕度較高氣體壓入端子箱內(nèi)，從而在端子箱內(nèi)產(chǎn)生凝露。因此端子箱底部封堵很重要。

驅(qū)潮元器件布局不合理。變電站不同端子箱內(nèi)驅(qū)潮元器件布局不合理，加熱器和排風(fēng)扇的功率、數(shù)量及安裝位置都不盡相同，造成各種驅(qū)潮元件之間不匹配，不能發(fā)揮合力作用，相反可能因為驅(qū)潮元件分布不合理會影響加熱、除濕效果而加重凝露現(xiàn)象。

端子箱未采取保溫措施。端子箱加裝保溫材料可以屏蔽外界溫度對箱體內(nèi)壁的影響，解決室外環(huán)境突變帶來的箱體溫度驟降的問題；而未加裝任何保溫材料的箱體內(nèi)壁溫度驟降時，若低于箱內(nèi)露點溫度將加重內(nèi)壁凝露現(xiàn)象。

2 改進(jìn)措施

針對端子箱內(nèi)濕度高，采取的措施是研制電纜溝專用通風(fēng)裝置，釋放電纜溝內(nèi)濕熱能量；對端子箱底部進(jìn)行封堵，防止電纜溝內(nèi)濕熱氣體進(jìn)入端子箱；合理布局箱內(nèi)驅(qū)潮元件，使端子箱內(nèi)各處溫度濕度更加均衡。針對外界溫度對端子箱內(nèi)壁的影響，在端子箱頂蓋內(nèi)部加裝保溫隔熱材料，有效防止外部氣溫驟降使端子箱內(nèi)壁溫度降低至露點以下，形成凝露。

2.1 電纜溝自動通風(fēng)裝置

方案確定。為更好地解決室外電纜溝進(jìn)水問題，采用不銹鋼管加不銹鋼彎頭的設(shè)計方案，并對方案進(jìn)行了進(jìn)一步分解，對各個模塊進(jìn)行了比對和優(yōu)選，確定了最佳方案如圖1所示。

圖1 電纜溝自動通風(fēng)裝置最佳方案

具體設(shè)計。電纜溝自動通風(fēng)裝置的結(jié)構(gòu)示意如圖2所示，圖中箭頭方向為空氣流動方向?？紤]通風(fēng)裝置的虹吸作用以及方便維護(hù)排風(fēng)扇，將通風(fēng)裝置的高度定位110 cm。考慮到每段電纜溝的容積不大于200 m3，使用排風(fēng)量為1 050 m3的FD-150型不銹鋼排風(fēng)扇。為使排風(fēng)扇再圓管內(nèi)固定牢固，結(jié)合市場上不銹鋼圓管的尺寸，最終選定直徑為159 mm的314型不銹鋼圓管。

圖2 電纜溝自動通風(fēng)裝置的結(jié)構(gòu)示意

安裝試驗。購買一定數(shù)量的厚度為1.5 mm、直徑為159 mm的314型不銹鋼鋼管，直徑159 mm的90°不銹鋼彎頭，排風(fēng)量為1 050 m3的FD-150型不銹鋼排風(fēng)扇，ZWS-5000型智能溫濕度控制器，AM2305型溫濕度探頭。

根據(jù)尺寸要求對90°不銹鋼彎頭進(jìn)行焊接成為180°彎頭，將不銹鋼排風(fēng)扇安裝在180°彎頭下端，并進(jìn)行排風(fēng)試驗。最后將端子箱上安裝了溫控器，再電纜溝內(nèi)壁上安裝了數(shù)字式溫濕度探頭，并把電纜溝通風(fēng)裝置帶到變電站現(xiàn)場進(jìn)行了現(xiàn)場安裝，安裝完成后，將通風(fēng)裝置的風(fēng)扇接通電源進(jìn)行通風(fēng)試驗。不銹鋼排風(fēng)扇安裝及電纜溝自動通風(fēng)裝置現(xiàn)場分別如圖3、4所示。

圖3 不銹鋼排風(fēng)扇安裝試驗示意

圖4 電纜溝自動通風(fēng)裝置現(xiàn)場安裝示意

裝置的應(yīng)用大大降低了室外電纜溝雨后進(jìn)水比率，從而有效降低電纜溝內(nèi)的濕度，使進(jìn)入端子箱的潮濕空氣減少，改善了端子箱凝露現(xiàn)象。

2.2 對端子箱底部進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)封堵

對該變電站全部封堵不合格的室外端子箱底部進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)封堵，用無機堵料對二次電纜之間的縫隙進(jìn)行了澆筑，符合防火、防潮、防小動物要求，封堵合格。端子箱底部標(biāo)準(zhǔn)封堵如圖5所示。

2.3 合理布局端子箱內(nèi)各驅(qū)潮元件

加熱器的布局。根據(jù)端子箱的體積，合理布置加熱器，避免單個加熱器功率過大，在箱體內(nèi)部的兩側(cè)下部安裝2個50 W的加熱器。加熱器的布局如表1所示。

圖5 端子箱底部標(biāo)準(zhǔn)封堵示意

表1 加熱器的布局表

排風(fēng)扇的布局。在每個加熱器的兩側(cè)壁上各安裝1個50 W的排風(fēng)扇，加快空氣流通，使端子箱內(nèi)溫度高的氣體分布更加均勻，避免某個部位溫度高的現(xiàn)象。排風(fēng)扇的布局如表2所示。

表2 排風(fēng)扇的布局表

2.4 端子箱頂蓋采取保溫措施

保溫材料及固定方式。保溫材料由橡塑棉、玻璃纖維、鋁箔層、絕緣層構(gòu)成，通過強力膠水粘貼在箱頂內(nèi)側(cè)。具有保溫隔熱性能好、材料阻燃性好、不易受潮的特點。

安裝試驗。購買一定數(shù)量的高分子保溫材料，測量端子箱頂蓋尺寸，根據(jù)實際尺寸將保溫材料切割好，并將切割好的保溫材料拿到現(xiàn)場，進(jìn)行現(xiàn)場安裝、試驗。保溫材料現(xiàn)場安裝如圖6所示。

圖6 保溫材料現(xiàn)場安裝效果

2.5 效果

運維人員統(tǒng)計了2014年6—9月迎峰度夏期間該變電站所有端子箱月平均凝露次數(shù)和凝露部位，并與2013年迎峰度夏期間的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，如表3所示。

表3 月平均凝露次數(shù)對比

由表3可以看出，采用凝露改進(jìn)措施之后，2014年6—9月與2013年6—9月相比，此變電站的端子箱箱頂和箱體部位的月平均凝露次數(shù)均出現(xiàn)大幅下降，凝露現(xiàn)象得到了有效遏制。

3 結(jié)語

電纜溝自動排風(fēng)裝置安裝了溫濕度控制器，使用了數(shù)字式溫濕度探頭，可以實時監(jiān)測電纜溝內(nèi)溫濕度，并根據(jù)溫度及濕度自動控制排風(fēng)扇的啟動和停止；180°的彎頭設(shè)計能夠阻擋各個方向的雨雪進(jìn)入電纜溝，有效解決了室外電纜溝進(jìn)水問題；隨時釋放電纜溝內(nèi)的熱量和能量，降低電纜溝濕度，消除電纜溝內(nèi)部與外界的溫度差和濕度差。通過合理布局端子箱內(nèi)的驅(qū)潮元件，將加熱器和排風(fēng)扇對稱布置在端子排的兩側(cè)，改善了端子箱內(nèi)部的運行環(huán)境，消除了端子箱左右及上下部分的溫差和濕度差，避免出現(xiàn)某一部位凝露嚴(yán)重問題。在端子箱頂部內(nèi)側(cè)加裝了高分子保溫材料，絕緣、防水、保溫性能好，當(dāng)外部氣溫驟降時，使端子箱頂壁溫度不至于下降太快，能夠最大限度的降低氣溫驟降時頂部溫度下降引起的頂部凝露問題。

上述室外端子箱凝露改進(jìn)措施綜合考慮了端子箱凝露的理論原因和外部環(huán)境影響，裝置制作簡單，材料購買容易且價格低，安裝維護(hù)方便，取得良好的防凝露效果。

［1］劉躍峰.變電站端子箱的凝露及改進(jìn)［J］.云南電業(yè)，2012（7）：39-40.

［2］劉躍峰.變電站端子箱凝露的改進(jìn)［J］.云南電力技術(shù)，2012，40（3）：75-79.

［3］劉明.深圳地區(qū)室外端子箱凝露現(xiàn)象與解決方案［J］.技術(shù)與市場，2012，19（10）：46-47.

［4］馮旭.變電站端子箱凝露現(xiàn)象探究及改進(jìn)［J］.大眾用電，2011（12）：27-28.

［5］周強強，李津.變電站智能端子箱防凝露控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用［J］.廣東電力，2013，26（8）：73-77.

［6］劉躍峰.智能端子箱防凝露控制器的研制與及試驗研究［J］.高壓電器，2010，46（8）：59-62.

Reason Analysis and Improvement Measures for Substation Outdoor Terminal Box Condensation

ZHOU Xingfu，XU Wei，WANG Chuanhong，MAO Chunchun，LIAO Desheng，ZHAO Mingju
（State Grid Jinan Power Supply Company，Jinan 250001，China）

Condensation on substation outdoor terminal box may cause abnormal DC grounding and seriously threaten operation of the grid.Considering a 220 kV substation in Jinan as an example，the causes of terminal box condensation are analyzed，and specific measures to prevent terminal box condensation are put forward.The methods adopted include heat releasing in cable trench，blocking at the bottom of terminal box，rational distribution of dehumidifying elements，and adding insulation materials at the top of terminal box.Practice proves that the methods have advantages of simple design，easy material purchase，low price，convenient installation and maintenance and good anti-condensation effect.

terminal box；preventing condensation；humiture controller；dehumidifying elements

TM732

B

1007－9904（2015）05－0049－04

2014-12-08

周興福（1983），男，工程師，從事變電站運維與管理方面的工作；

徐衛(wèi)（1964），男，技師，從事變電站運維與管理方面的工作；

王傳洪（1963），男，技師，從事變電站運維與管理方面的工作；

毛純純（1985），女，工程師，從事變電站運維與管理方面的工作；

廖德勝（1987），男，從事變電站運維與管理方面的工作；

趙明舉（1962），男，技師，從事變電站運維與管理方面的工作。