變電站端子箱的凝露及改進(jìn)分析

摘要：變電站是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，變電站端子箱的凝露會對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定造成一定的威脅，引起電力系統(tǒng)直流接地等，需要對變電站端子箱的凝露原因進(jìn)行分析。文章分析了變電站端子箱的凝露機理、存在的問題以及相應(yīng)的解決策略，希望能保證變電站端子箱具有良好的防凝露功能，促進(jìn)變電站端子箱的正常運行。

關(guān)鍵詞：變電站；端子箱；凝露機理；電力系統(tǒng)；直流接地 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM63 文章編號：1009-2374（2017）03-0024-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.03.010

隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，電力設(shè)備也有了很大的發(fā)展，變電站端子箱是室內(nèi)和室外設(shè)備測控裝置的中間環(huán)節(jié)，如果端子箱發(fā)生凝露會使變電站發(fā)生故障。如造成直流二次回路的對地電阻減小，直流電源接地，造成繼電器發(fā)生短路，引起保護(hù)誤動作，造成端子排生銹造成接觸不良，造成電流回路出現(xiàn)發(fā)熱等現(xiàn)象，對于智能變電站，為保證智能設(shè)備的正常運行，應(yīng)該及時消除端子箱的凝露現(xiàn)象。針對變電站端子箱的凝露造成的影響，應(yīng)該及時發(fā)現(xiàn)端子箱中出現(xiàn)的問題，消除影響電網(wǎng)正常安全運行的變電站端子箱的凝露問題，保證電網(wǎng)運行的質(zhì)量。

1 變電站端子箱的凝露機理

露水是由于自然界水汽達(dá)到飽和時，大氣低層的水汽附著在物體的表面形成的水珠，形成露水時空氣的溫度成為露點溫度。對于變電站端子箱凝露的形成，除了環(huán)境因素外，箱內(nèi)溫度、相對濕度都有很大的關(guān)系。一般露點溫度要比空氣溫度低，對于不同的環(huán)境溫度和空氣相對濕度，露點溫度也是不一樣的。變電站需要進(jìn)行長時間的跟蹤觀測和戶外實驗，發(fā)現(xiàn)變電站端子箱出現(xiàn)凝露多表現(xiàn)在下面幾個方面。首先，在空氣濕度比較大的多雨季節(jié)，端子箱外的溫度和濕度都相對比較多，會通過箱門縫、風(fēng)扇等進(jìn)入變電站端子箱中，通過二次設(shè)備的影響，造成箱內(nèi)溫度升高，這樣就會在溫度較低的端子箱門口發(fā)生凝露；其次，夏天雷雨天氣比較多，這樣就會造成空氣中的水分發(fā)生飽和，而端子箱表面散熱快，這就會在端子箱內(nèi)形成凝露。

2 變電站端子箱的凝露傳感器特性

為了能夠及時檢測到變電站端子箱的凝露，在端子箱內(nèi)部安裝了凝露傳感器。凝露傳感器（如圖1）是在陶瓷基板上印制的高分子半導(dǎo)體材料，在傳感器表面干燥時傳感器兩極間的電阻約為1kΩ，在高分子材料吸水后，內(nèi)部分子間的電阻增大，造成傳感器的兩極間電阻增大，從而可以通過測試傳感器兩極間的電阻來判斷端子箱內(nèi)是否有凝露。凝露傳感器只對于相對濕度比較好的情況下才能有較好的效果，對于空氣相對濕度比較低的監(jiān)測的結(jié)果不太好。除此之外，凝露傳感器還和露點溫度有關(guān)，如果空氣的相對濕度比較大，但是并沒有達(dá)到露點溫度，也是不能檢測到端子箱內(nèi)濕度變化的。

3 變電站端子箱的凝露的現(xiàn)狀

目前，變電站的端子箱經(jīng)常出現(xiàn)凝露的現(xiàn)象，因此需要采取相應(yīng)的防凝露措施，以保證變電站端子箱的正常工作。目前，常用的防凝露措施是安裝加熱裝置，如加熱板，來保證端子箱內(nèi)的設(shè)備不能達(dá)到露點溫度，從而實現(xiàn)對凝露的消除。但是由于變電站端子箱采用金屬材料，傳熱性能好，在箱體內(nèi)使用加熱板，會使加熱板附近的溫度升高，在封閉的端子箱內(nèi)水汽量不會發(fā)生變化，當(dāng)外界溫度降低時就會在端子箱內(nèi)部產(chǎn)生冷凝現(xiàn)象，端子箱的頂部就會產(chǎn)生水珠，如果滴落至端子箱內(nèi)的設(shè)備上，就會在物體表面出現(xiàn)凝露。

4 變電站端子箱的凝露存在的問題

變電站端子箱內(nèi)發(fā)生凝露時，會出現(xiàn)在端子箱的頂部、側(cè)壁、端子排、電纜等部位，雖然現(xiàn)在的端子箱內(nèi)部都安裝有加熱器，但是由于箱內(nèi)封閉嚴(yán)密，加熱后蒸汽不能及時排出箱外，這樣就會使有凝露的地方越來越嚴(yán)重，而凝露較少的地方也會加重起凝露的速度。長期這樣下去，會造成嚴(yán)重的后果，出現(xiàn)電纜、端子排發(fā)生銹蝕、發(fā)霉等現(xiàn)象，設(shè)備的使用壽命也會大大降低，嚴(yán)重時出現(xiàn)短路、設(shè)備誤動等現(xiàn)象。對于凝露現(xiàn)象比較嚴(yán)重的變電站端子箱，可能會使水珠滴落在端子上，發(fā)生接地故障。目前需要值班人員定期對變電站端子箱內(nèi)部的凝露進(jìn)行人工處理，以防止凝露對變電站端子箱內(nèi)部設(shè)備的影響，保證變電站運行的安全，促進(jìn)整個電網(wǎng)的運行質(zhì)量。

5 變電站端子箱的凝露的原因分析

由于變電站多處于比較偏僻的地方，有些地區(qū)還是四面環(huán)山，通常地處濕度比較大，特別是在雨季，濕度更大。變電站端子箱通常密封性比較好，外界空氣進(jìn)入端子箱的較少，電纜溝成為進(jìn)入端子箱內(nèi)外進(jìn)行氣體交換的主要通道。一般電纜溝都處在比較潮濕的地方，特別是雨季會使雨水滲入電纜溝中，這樣電纜溝里就會出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，造成電纜溝內(nèi)的溫度和氣壓比外界的高，由于端子箱密封不嚴(yán)密，造成電纜溝內(nèi)的潮氣進(jìn)入端子箱內(nèi)，這樣就會形成凝露，要想解決端子箱的凝露問題最主要的是要解決電纜溝的發(fā)熱問題，減小電纜溝內(nèi)外的溫差，使潮氣不能進(jìn)入端子箱內(nèi)，從而就不會形成凝露。

6 變電站端子箱的凝露的改進(jìn)分析

變電站端子箱出現(xiàn)凝露問題主要是由于電纜溝內(nèi)濕氣、溫度、氣壓等都比較高，因此要加強電纜溝的改造才能解決變電站端子箱的凝露問題，還可以通過對變電站端子箱的加熱驅(qū)潮裝置進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化以實現(xiàn)對端子箱凝露問題的抑制，保證變電站端子箱不出現(xiàn)凝露問題，使其正常工作。

第一，可以采用人工的方法進(jìn)行電纜溝的處理。通過人工定期打開電纜溝，對端子箱進(jìn)行通風(fēng)換氣除濕，對于端子箱內(nèi)出現(xiàn)過多凝露的，要及時進(jìn)行處理，防止凝露對設(shè)備端子箱內(nèi)設(shè)備產(chǎn)生的影響。但是這種方法存在一定的問題，目前很多變電站都是無人值班的，如果定期打開電纜溝的蓋，需要大量的工作量，這就需要大量的人力，但是變電站沒有這么多的人手來處理這個問題，因此這種方法是不太現(xiàn)實的。

第二，對變電站端子箱的驅(qū)潮元器件進(jìn)行合理的布局，這樣才能有效地改善對端子箱的加熱效果。首先要根據(jù)端子箱的體積和尺寸，安裝合適的加熱器，保證單個加熱器的功率不能太大，保證受熱均勻，一般在端子箱的內(nèi)部兩側(cè)下部安裝兩個100W的加熱器，并與端子箱內(nèi)的元器件如二次電纜等保持足夠的距離。凝露傳感器應(yīng)該安裝在端子箱的進(jìn)氣口的位置，這樣能夠及時地檢測到周圍環(huán)境的溫度和濕度的變化情況。在進(jìn)氣口的位置要加裝防塵網(wǎng)，以對傳感器進(jìn)行保護(hù)，防止灰塵在傳感器表面的堆積，并要定期清理，保證傳感器的檢測質(zhì)量。在加熱器和傳感器運行的過程中也要采取一些輔助措施，如天氣變化時要提前幾個小時打開加熱器，保證端子箱內(nèi)的溫度，防止凝露的發(fā)生。

第三，將端子箱的底部進(jìn)行密封，這樣電纜溝內(nèi)的氣體就不能進(jìn)入端子箱內(nèi)，減少了端子箱發(fā)生凝露的可能性。但是端子箱底部是有電纜穿過的，因此不可能實現(xiàn)全部的密封，這樣電纜溝內(nèi)的氣體和壓力就會進(jìn)入端子箱內(nèi)，造成端子箱內(nèi)出現(xiàn)凝露。

第四，在變電站端子箱的頂蓋位置加裝保溫裝置，以實現(xiàn)對端子箱內(nèi)溫度的控制。首先保溫材料可以選擇橡塑棉、玻璃纖維、鋁箔層、絕緣層，利用強力膠水粘在端子箱的箱頂，保證其具有隔熱保溫性能好，阻燃能力強，不容易受潮的優(yōu)點。將這種方式運用到端子箱中，能夠大大降低箱體內(nèi)的凝露次數(shù)，并能有效地遏制凝露現(xiàn)象的產(chǎn)生，是一種非常有效的方法。

第五，在電纜溝上鑿出一些小孔，以保證電纜溝的通風(fēng)，保證電纜溝和外界空氣相同，但是這會造成小動物進(jìn)入電纜溝內(nèi)，損壞電纜，遇到雨天還會造成電纜溝上小孔的阻塞，使其不能發(fā)揮很大的作用。

第六，在電纜溝內(nèi)安裝通風(fēng)裝置，當(dāng)電纜溝內(nèi)達(dá)到一定溫度和濕度時通風(fēng)裝置就會自動啟動，以保持電纜溝內(nèi)的溫度和濕度，保證端子箱的正常工作。

第七，將電纜溝的蓋板制成輕質(zhì)鐵板并且有網(wǎng)狀孔眼，這樣就能釋放電纜溝內(nèi)的熱量，保證了電纜溝內(nèi)外溫度和濕度的平衡，進(jìn)而保證端子箱內(nèi)不會出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，提高端子箱的質(zhì)量。

第八，對變電站端子箱的加熱驅(qū)潮方式進(jìn)行優(yōu)化。變電站的端子箱數(shù)量很多，加熱驅(qū)潮元件容易受到損壞，因此就加大了對端子箱的運行維修工作量?，F(xiàn)在已經(jīng)研制出了端子箱加熱驅(qū)潮的集中控制方式，也就是在變電站安裝加熱驅(qū)潮集控箱，并在集控箱的外部安裝凝露傳感器，并將其他端子箱的凝露傳感器取消，以實現(xiàn)對端子箱的集中控制。集中控制的加熱驅(qū)潮方式能夠減少加熱元件的使用量，減少運行維護(hù)的工作量，從而降低了造價；箱外的傳感器進(jìn)行工作，而箱內(nèi)的傳感器作為后備，以加強空氣中溫度和濕度的靈敏度；同時便于運行，可以靈活改變手動和自動的控制方式，減少工作人員的工作量。

7 結(jié)語

綜上所述，變電站作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，需要加強變電站及其相關(guān)設(shè)備的質(zhì)量和運行的安全性。變電站端子箱作為變電站的重要設(shè)備，它發(fā)生凝露問題會對變電站的運行產(chǎn)生重要的影響。端子箱的凝露主要是由于潮氣和端子箱內(nèi)的溫差和濕度引起的，在這兩個方面進(jìn)行端子箱的防凝露措施，以保證變電站端子箱的正常工作。本文主要分析了變電站端子箱的凝露現(xiàn)狀、存在的問題以及提出相應(yīng)的解決措施，為變電站端子箱的正常運行提供了一定的幫助，降低了設(shè)備出現(xiàn)故障的可能性，為變電站的正常可靠運行奠定了基礎(chǔ)。

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基金項目：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局職工創(chuàng)新項目（GDZC-031920160039）。

作者簡介：李帝周（1988-），男，廣東茂名人，供職于廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局，研究方向：變電運行。

（責(zé)任編輯：蔣建華）