大風(fēng)沙寒露地區(qū)變電站戶外端子箱的研制與應(yīng)用

閆育威，王粵術(shù)，張秀玲

（國(guó)網(wǎng)山西送變電工程有限公司，山西 太原 030006）

特高壓是目前世界上最先進(jìn)的輸電技術(shù)，具有遠(yuǎn)距離、大容量、低損耗、少占地的綜合優(yōu)勢(shì)，可以更安全、更高效、更環(huán)保地配置能源，是實(shí)現(xiàn)能源資源集約開(kāi)發(fā)、促進(jìn)清潔能源發(fā)展、有效解決霧霾問(wèn)題的重要載體，更是轉(zhuǎn)變能源發(fā)展方式、保障能源安全、服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的必由之路。

大風(fēng)沙寒露地區(qū)變電站、換流站戶外端子箱由于常年經(jīng)受風(fēng)沙、日曬雨淋以及極寒天氣，尤其是對(duì)戶外端子箱的密封性和抗寒性要求高，為保證惡劣氣候地區(qū)戶外端子箱的運(yùn)行安全、穩(wěn)定，通過(guò)設(shè)計(jì)一種通用的大風(fēng)沙寒露地區(qū)變電站戶外專用端子箱，實(shí)現(xiàn)防水、防潮、防風(fēng)沙、防凝露、通風(fēng)、隔熱的功能。

1 技術(shù)原理

東北地區(qū)天氣常年風(fēng)沙霜露，變電站、換流站戶外常規(guī)端子箱運(yùn)行一段時(shí)間后，箱體內(nèi)部會(huì)進(jìn)入大量沙塵，在沙塵天氣下巡檢和檢修，端子箱更容易帶入大量沙塵，沙塵附著在端子排和接線部位，容易造成回路接觸不可靠，影響設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。沙塵附著力強(qiáng)，不宜清除干凈，為了有效防止風(fēng)沙和寒露對(duì)戶外端子箱內(nèi)部元器件的損害，設(shè)計(jì)戶外專用端子箱，防護(hù)等級(jí)可達(dá)IP55。該端子箱是基于以下3點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造的。

1.1 端子箱為雙層門結(jié)構(gòu)且具備保溫功能

考慮到東北地區(qū)變電站、換流站處于多風(fēng)沙地區(qū)，且端子箱需要不定期在戶外惡劣環(huán)境下進(jìn)行開(kāi)柜門操作，所設(shè)計(jì)專用端子箱應(yīng)為雙層門結(jié)構(gòu)且具備保溫功能的箱體，具備防風(fēng)沙、保溫功能。

箱體的外層門采用不銹鋼材料制成封閉結(jié)構(gòu)，在外層門內(nèi)部設(shè)置內(nèi)保溫箱，框內(nèi)部采用隔熱棉材料填充，并且在門的四周鑲嵌橡膠密封條，保證外層的密閉性，防止風(fēng)沙揚(yáng)塵及霧氣露水進(jìn)入箱體內(nèi)部，起到第一道防風(fēng)沙、保溫作用。

箱體的內(nèi)層門同樣采用不銹鋼材料制成，內(nèi)門上開(kāi)口處鑲嵌透明的觀察窗，便于在打開(kāi)端子箱外門時(shí)不需再開(kāi)內(nèi)門即可直接觀看箱體內(nèi)部元器件，避免頻繁或長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟內(nèi)門，導(dǎo)致霧水凝露蚊蟲(chóng)或者風(fēng)沙揚(yáng)塵等進(jìn)入內(nèi)層箱體，影響電氣元件功能。

1.2 設(shè)計(jì)排氣孔，安裝風(fēng)扇、顯示器、傳感器等

考慮到戶外箱體在寒露地區(qū)，由于溫差較大易產(chǎn)生凝露現(xiàn)象，損害端子箱內(nèi)部電氣元件，所以在端子箱外頂部的防雨罩兩側(cè)設(shè)計(jì)有排氣孔，同時(shí)在箱體內(nèi)的頂部安裝有與溫濕度自動(dòng)控制器配合的風(fēng)扇，箱體內(nèi)中部安裝有溫濕度自動(dòng)控制器顯示器，箱體內(nèi)兩側(cè)安裝有溫濕度自動(dòng)控制器傳感器，箱體內(nèi)下部安裝有與溫濕度自動(dòng)控制器配合的加熱器。當(dāng)溫濕度自動(dòng)控制器按照程序設(shè)置完畢后，通過(guò)檢測(cè)內(nèi)層箱體的溫濕度，同時(shí)控制加熱器和風(fēng)扇啟動(dòng)或關(guān)閉，保證端子箱內(nèi)溫濕度在恒定范圍。箱體左右兩側(cè)開(kāi)有通風(fēng)口，使得冷空氣由下部通風(fēng)口進(jìn)入箱體內(nèi)，熱空氣從上部通風(fēng)口排出。箱體外層的上部和下部對(duì)應(yīng)開(kāi)有通風(fēng)排氣口，通風(fēng)口上設(shè)置有過(guò)濾棉。

1.3 預(yù)留電源線出孔，安裝倒扣防護(hù)罩

綜合考慮戶外端子箱應(yīng)具備電源外接口，為了保證防風(fēng)沙功能，在箱體下部的左右兩側(cè)預(yù)留電源線出孔，同時(shí)在電源箱孔外安裝倒扣防護(hù)罩，這樣在不打開(kāi)箱體門時(shí)即可外接電源。

另外，電源箱孔外安裝的倒扣防護(hù)罩可以有效防風(fēng)沙，達(dá)到良好的防風(fēng)沙效果。

2 關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)

該專用端子箱的關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)為：①端子箱采用雙層門設(shè)計(jì)，內(nèi)門上開(kāi)有透明的內(nèi)門觀察窗，無(wú)需開(kāi)啟內(nèi)門即可觀察端子箱內(nèi)部情況，避免頻繁或長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟內(nèi)門，導(dǎo)致霧水凝露、蚊蟲(chóng)、風(fēng)沙揚(yáng)塵進(jìn)入內(nèi)層箱體；②端子箱內(nèi)層上部設(shè)置有溫濕度傳感器，可以檢測(cè)內(nèi)層箱體內(nèi)的溫濕度，同時(shí)控制加熱器啟動(dòng)或關(guān)閉；③在端子箱箱體左右兩側(cè)預(yù)留了電源線孔，可以有效克服在使用過(guò)程中無(wú)法關(guān)閉箱門的弊端，達(dá)到在使用過(guò)程中防風(fēng)沙的效果。

3 與同類先進(jìn)成果技術(shù)指標(biāo)的比對(duì)情況

常規(guī)變電站戶外端子箱，見(jiàn)圖1：常規(guī)端子箱一般采用單層門設(shè)計(jì)，無(wú)針對(duì)性，在氣候惡劣地區(qū)，當(dāng)端子箱使用和巡檢時(shí)，沙塵容易進(jìn)入端子箱內(nèi)部，造成端子箱內(nèi)部電路短路、失地，影響保護(hù)的正確動(dòng)作，進(jìn)而影響電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。另外，在寒冬季節(jié)，當(dāng)戶外端子箱密封不良時(shí)，端子箱內(nèi)部很容易結(jié)霜或結(jié)露，影響端子箱內(nèi)部的絕緣特性。

大風(fēng)沙寒露地區(qū)變電站戶外端子箱，見(jiàn)圖2：該端子箱采用雙層門設(shè)計(jì)，內(nèi)門上開(kāi)有透明的內(nèi)門觀察窗，無(wú)需開(kāi)啟內(nèi)門即可觀察端子箱內(nèi)部情況，避免頻繁或長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟內(nèi)門，導(dǎo)致霧水凝露、蚊蟲(chóng)、風(fēng)沙揚(yáng)塵進(jìn)入內(nèi)層箱體；在端子箱箱體左右兩側(cè)預(yù)留有電源線孔，可以有效克服在使用過(guò)程中無(wú)法關(guān)閉箱門的弊端，達(dá)到在使用過(guò)程中防風(fēng)沙的效果；端子箱內(nèi)層上部設(shè)置有溫濕度傳感器，可以檢測(cè)內(nèi)層箱體內(nèi)的溫濕度，同時(shí)控制加熱器啟動(dòng)或關(guān)閉。

大風(fēng)沙地區(qū)變電站戶外端子箱與現(xiàn)有的端子箱相比，具有防水、防潮、防風(fēng)沙、防凝露、通風(fēng)、隔熱效果好等優(yōu)點(diǎn)，適用于多種氣候條件下的戶外使用，防護(hù)等級(jí)可達(dá)IP55.

圖1 常規(guī)變電站戶外端子箱圖

圖2 大風(fēng)沙寒露地區(qū)變電站戶外端子箱

4 推廣應(yīng)用情況及前景

隨著電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，特高壓建設(shè)發(fā)展迅速，換流站工程是特高壓建設(shè)領(lǐng)域的重要組成部分，扎魯特±800 kV換流站工程主要是為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)電等清潔能源資源在更大范圍內(nèi)的優(yōu)化配置，對(duì)于促進(jìn)東北地區(qū)風(fēng)電消納，降低受端地區(qū)煤炭消費(fèi)比例，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)具有重要意義，其施工工藝、質(zhì)量要求高。

《大風(fēng)沙寒露地區(qū)變電站戶外端子箱的研制與應(yīng)用》，是設(shè)計(jì)研制一種具有防水、防潮、防風(fēng)沙、防凝露、通風(fēng)、隔熱效果好的變電站端子箱，能夠有效解決在變電站巡視檢修時(shí)或是端子箱大門密封不嚴(yán)時(shí)，沙塵容易進(jìn)入端子箱內(nèi)部，致使內(nèi)部電路短路、失地，影響保護(hù)的正確動(dòng)作的問(wèn)題，進(jìn)一步提升電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，特高壓變電站建設(shè)得越來(lái)越多，該技術(shù)方案具有很好的推廣前景與價(jià)值，目前本單位已將安裝制作流程編入了作業(yè)指導(dǎo)書，并納入公司相關(guān)規(guī)程規(guī)范，同時(shí)成功申請(qǐng)了國(guó)家實(shí)用新型專利。

5 節(jié)能減排及經(jīng)濟(jì)效益

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

大風(fēng)沙寒露地區(qū)變電站戶外端子箱，在扎魯特±800 kV換流站工程中得到了充分的應(yīng)用，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)戶外端子箱箱體外形，有效降低了大風(fēng)沙地區(qū)變電站氣候變化對(duì)戶外端子箱的損傷，同時(shí)有效解決了現(xiàn)有變電站端子箱密封不嚴(yán)、抗寒不良、容易結(jié)霜結(jié)露、導(dǎo)致電路短路/失地的問(wèn)題，確保了工程運(yùn)行安全質(zhì)量。以扎魯特±800 kV換流站工程為例（本工程共安裝65個(gè)戶外端子箱），該端子箱的應(yīng)用有效減少了檢修次數(shù)，為后續(xù)工程順利竣工提供了保障，節(jié)約了人工、機(jī)械、冬季措施費(fèi)等費(fèi)用，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益72萬(wàn)。

5.2 社會(huì)環(huán)保效益

大風(fēng)沙寒露地區(qū)變電站戶外端子箱的研制與應(yīng)用，從組織、規(guī)劃、實(shí)施、評(píng)價(jià)和人員安全與健康各個(gè)方面，最大限度地節(jié)約了資源，減少了對(duì)環(huán)境有負(fù)面影響的施工活動(dòng)，并且滿足特高壓變電站電力安全、可靠輸送的要求，同時(shí)促進(jìn)清潔能源發(fā)展、有效解決霧霾問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。