一種三點(diǎn)閉鎖端子箱的研究與設(shè)計(jì)

徐春雷，周 明，李志強(qiáng)，朱小軍

(國(guó)網(wǎng)新疆電力公司阿克蘇供電公司，新疆 阿克蘇 843000)

0 引言

戶外斷路器端子箱、檢修電源箱在變電站的眾多設(shè)備中容易被忽視，但重要性顯著，特別是斷路器端子箱，涉及斷路器、隔離開關(guān)的分合閘控制回路、相關(guān)信號(hào)回路等許多二次回路。因端子箱箱體材料單薄，加工工藝不良且使用年限較長(zhǎng)，加之新疆晝夜溫差大、風(fēng)沙大等氣候原因，導(dǎo)致端子箱箱門極易變形，造成密封條外露；在強(qiáng)烈紫外線的作用下，外露密封條迅速老化變脆，失去密封作用，導(dǎo)致端子箱受損。

在春秋2季沙塵天氣時(shí)，沙塵將布滿端子箱內(nèi)，2010年至今，曾多次因新疆沙塵暴引起故障跳閘(輸電10次、變電2次)、斷路器拒動(dòng)(變電3次)、被迫停運(yùn)(變電2次)、運(yùn)維困難(變電2次)及眾多缺陷隱患(變電16 083次)。在夏冬2季雨雪天氣時(shí)，端子箱內(nèi)極易積水，形成水汽和凝露；水氣加上富含鹽堿的沙塵，迅速導(dǎo)致箱體銹蝕、二次接線端子銹蝕，由此引發(fā)交、直流回路短路、接地，甚至造成斷路器誤動(dòng)、拒動(dòng)。端子銹蝕嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)造成二次回路接觸不良或端子脫落，從而導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)，危及人身、電網(wǎng)、設(shè)備安全。

常規(guī)端子箱箱門密封不嚴(yán)的情況如圖1所示，端子接線排臟污的情況如圖2所示。如果端子箱的密封問題得不到有效解決，端子箱內(nèi)二次回路很容易發(fā)生故障。若采用整體更換端子箱的處理方式，不但成本高，還必須停電，降低了供電可靠性。

因此，如何在高供電可靠性、低成本的情況下解決端子箱密封問題，已顯得迫在眉睫。

圖1 常規(guī)端子箱箱門密封不嚴(yán)

圖2 端子接線排臟污

1 三點(diǎn)閉鎖端子箱的設(shè)計(jì)

針對(duì)上述情況，提出了一種具有對(duì)流防潮模式的三點(diǎn)閉鎖端子箱的設(shè)計(jì)方案。該方案只需在原箱體上進(jìn)行改造，可大幅度縮短端子箱的改造周期，降低改造成本。

1.1 設(shè)計(jì)方案

經(jīng)過(guò)運(yùn)維室對(duì)各種柜門的統(tǒng)計(jì)、分析，查找端子箱體關(guān)閉不嚴(yán)密的問題后，確定了最優(yōu)的改進(jìn)方案：在現(xiàn)有的端子箱箱門上、下加裝2個(gè)定制鎖銷，實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)閉鎖；同時(shí)，在端子箱箱體對(duì)角上部和下部安裝對(duì)流式防潮設(shè)施，實(shí)現(xiàn)對(duì)流式防潮。設(shè)計(jì)方案如圖3所示。

(1) 三點(diǎn)閉鎖端子箱包括具有開口的箱體和中部設(shè)有門鎖的箱門，箱門的右側(cè)上部設(shè)有第1鎖孔，箱門的右側(cè)下部設(shè)有第2鎖孔。在箱體的側(cè)壁上對(duì)應(yīng)第1鎖孔、第2鎖孔的位置分別安裝有一鍵式卡口銷鎖，且第1鎖孔、第2鎖孔關(guān)于箱門的中心橫向軸對(duì)稱，如圖3a所示。

(2) 三點(diǎn)閉鎖端子箱的箱門口周圍設(shè)有與箱門的周邊配合的L型密封槽，密封槽表面設(shè)有氣囊式密封條；箱門關(guān)閉后，箱門內(nèi)側(cè)面壓合在密封條上構(gòu)成密封，如圖3b所示。

(3) 箱體的頂部安裝有可拆卸的三角鉗狀、內(nèi)為中空的防風(fēng)沙蓋，防風(fēng)沙蓋的四周邊緣橫向伸出箱體側(cè)壁處。防風(fēng)沙蓋的側(cè)壁上設(shè)有通光口，通光口由吸熱板封蓋。防風(fēng)沙蓋的底部設(shè)有與箱體邊緣配合的環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽包圍的中間處設(shè)有與箱體內(nèi)部連通的、安裝有風(fēng)沙過(guò)濾網(wǎng)的連通口，連通口的周邊設(shè)置有吸水防潮材料包，如圖3c所示。

圖3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.2 三點(diǎn)閉鎖端子箱的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

根據(jù)設(shè)計(jì)方案，在110 kV某變電站內(nèi)對(duì)箱體進(jìn)行改造。

(1) 如圖4所示，保留常規(guī)端子箱柜門中部的閉鎖點(diǎn)(機(jī)械鎖、暗鎖)，在端子箱上部、下部新增2個(gè)一鍵式卡口閉鎖點(diǎn)，避免了在長(zhǎng)期關(guān)合過(guò)程中造成的柜門變形、翹角、密封不嚴(yán)等情況。而新裝設(shè)的閉鎖點(diǎn)放棄了原有架構(gòu)，采用一鍵式卡口銷鎖，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，在提高端子箱密封效果的同時(shí)，也并未大幅增加關(guān)合端子箱箱門的時(shí)間及程序。

圖4 三點(diǎn)閉鎖端子箱

(2) 對(duì)流式防潮孔如圖5所示，在端子箱箱體對(duì)角上部和下部各安裝對(duì)流式防潮設(shè)施，內(nèi)部安裝過(guò)濾網(wǎng)等輔件(后續(xù)安裝了防塵盒)，作為防止雨水、沙塵的最后一道安全屏障。

圖5 對(duì)流式防潮孔示意

(3) 新增內(nèi)套式透明密封柜門，如圖6所示。在普通端子箱只有單層不銹鋼或鐵質(zhì)柜門加密封條的架構(gòu)下，獨(dú)創(chuàng)新增內(nèi)套式透明密封柜門，可實(shí)現(xiàn)雙密封柜門防護(hù)。在南疆沙塵、大風(fēng)頻發(fā)的惡劣天氣下，打開柜門進(jìn)行正常巡視檢查時(shí)，依然能夠阻止沙塵、蚊蟲、雜物、雨水的進(jìn)入，極大降低了運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)。

端子箱內(nèi)套式透明密封柜門實(shí)行3層密封，如圖6所示。第1層(最里層)為5 mm厚的絕緣密封材質(zhì)，關(guān)合狀態(tài)下和箱體門邊緊密接觸，從側(cè)面進(jìn)行全接觸式密封，接觸面約3.5 mm。第2層為厚度2 mm、突出長(zhǎng)度7 mm的絕緣密封材質(zhì)，從端子箱與柜門關(guān)合縫隙正面防護(hù)，與第1層密封相配合，實(shí)現(xiàn)了完全密封。第3層為內(nèi)套式透明密封柜門透明絕緣材質(zhì)的延伸，厚度1.5 mm，延伸長(zhǎng)度10 mm，作為第1層、第2層密封防護(hù)的補(bǔ)充。

圖6 端子箱3層密封示意

2 實(shí)施效果

2.1 經(jīng)濟(jì)效果

據(jù)統(tǒng)計(jì)，該供電公司下轄9座220 kV變電站、41座110 kV變電站和78座35 kV變電站，端子箱及檢修電源箱近1 800臺(tái)。

以每年箱體因變形、老化等密封不嚴(yán)導(dǎo)致箱體更換率1 %計(jì)算，每年需要更換18臺(tái)。

以2015年物資招標(biāo)中標(biāo)價(jià)格中端子箱、檢修電源箱的中標(biāo)價(jià)格8 000元(含稅)計(jì)算，每年需花費(fèi)14.4萬(wàn)元。

以更換箱體端子排等施工費(fèi)每臺(tái)0.5萬(wàn)元計(jì)算，每年需花費(fèi)9萬(wàn)元。

此外，箱體更換需要停電，以箱體更換需5 h(平均線路負(fù)荷30 MW)計(jì)算，每年損失電費(fèi)近5×0.55×18×30 000=148.5萬(wàn)元。

對(duì)原端子箱進(jìn)行三點(diǎn)式閉鎖改造，不用停電且每臺(tái)改造費(fèi)用5 000元(含所有材料以及人工費(fèi))，合計(jì)每年花費(fèi)9萬(wàn)元。則每年節(jié)省費(fèi)用共計(jì)約(14.4+9+148.5)-9=162.9萬(wàn)元。

2.2 應(yīng)用效果

針對(duì)端子箱柜門在長(zhǎng)期關(guān)合過(guò)程中出現(xiàn)柜門變形、翹角、密封條老化、密封不嚴(yán)等問題，在常規(guī)端子箱柜門中部設(shè)置閉鎖點(diǎn)(機(jī)械鎖、暗鎖)，端子箱上部、下部新增2個(gè)一鍵式卡口閉鎖點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)具有閉鎖功能的三處鎖，增強(qiáng)端子箱的密封效果。

針對(duì)雨水天氣時(shí)端子箱內(nèi)部因密封不嚴(yán)引發(fā)潮濕，造成二次線路短路、拒動(dòng)或誤動(dòng)等故障的問題，對(duì)端子箱實(shí)行對(duì)流式防潮，作為最后一道安全屏障。在端子箱箱體對(duì)角上部和下部各安裝對(duì)流式防潮設(shè)施，實(shí)現(xiàn)防雨防潮的功能，非常適用于風(fēng)沙較大的新疆、甘肅、內(nèi)蒙古、青海等地區(qū)的變電站、發(fā)電廠等場(chǎng)所，減少了因端子密封不良對(duì)人身、電網(wǎng)、設(shè)備造成的安全威脅。

3 總結(jié)

在原箱體的基礎(chǔ)上，研制出了一種三點(diǎn)閉鎖兼對(duì)流防潮模式端子箱。該箱體密封效果明顯，既能防雨防沙，還減少了因端子密封不良對(duì)人身、電網(wǎng)、設(shè)備造成的安全威脅。

采用該端子箱后，減少了端子箱密封不嚴(yán)導(dǎo)致停電更換的頻率和時(shí)間，減少了運(yùn)維人員的倒閘操作工作量，提高了供電可靠性，維護(hù)了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，減少了經(jīng)濟(jì)損失，創(chuàng)造了較高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。本成果已成功申請(qǐng)了實(shí)用型專利并獲得了授權(quán)證書。