變電站室外端子箱凝露原因分析及改進措施

周興福，徐衛，王傳洪，毛純純，廖德勝，趙明舉

（國網山東省電力公司濟南供電公司，濟南250001）

變電站室外端子箱凝露原因分析及改進措施

周興福，徐衛，王傳洪，毛純純，廖德勝，趙明舉

（國網山東省電力公司濟南供電公司，濟南250001）

變電站室外端子箱凝露可能引起直流接地等異常，嚴重威脅電網的安全運行。以一座220 kV變電站為例，深入分析造成端子箱凝露的原因，結合多年來防治端子箱凝露的經驗，提出具體的改進措施，采取電纜溝濕熱空氣釋放、端子箱底部標準封堵、端子箱內驅潮元件合理布局、端子箱頂部加裝保溫材料的綜合方法。運行實踐證明，設計的裝置制作簡單，材料購買容易且價格低，安裝維護方便，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壁、頂部、端子排上往往出現凝露現象，如果不能夠及時擦拭或采取通風措施，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，造成保護誤動或拒動［1-2］。據統計，濟南地區某敞開式220 kV變電站自2010年以來就發生了4次因端子箱凝露引起的直流接地，給電網安全運行帶來嚴重威脅。目前國內變電站普遍采用人工定期開啟電纜溝蓋板通風和端子箱底部標準封堵的方法減少潮濕空氣進入端子箱［1-2］，起到一定的防凝露作用，但水泥電纜溝蓋板數量多，重量大，實施起來有難度。在端子箱內安裝加熱器、排風扇、除濕器等驅潮裝置［3］，可以降低端子箱內濕度，但由于驅潮裝置的數量和功率與端子箱體積不匹配，可能會適得其反，導致凝露更加嚴重［4］。還有的變電站設計一種防凝露集中控制系統［5-6］，用主控室內的監控主站控制現場端子箱內的所有控制終端，實現了對端子箱內環境的集中監控，但是系統造價高，不具備普遍性。在分析凝露產生原因的基礎上，提出一種簡單、易于操作、成本可控的凝露改進措施，取得了良好效果。

1 凝露原因分析

對一座敞開式220 kV變電站進行調查分析，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象，凝露率高達77.8%，嚴重威脅著設備的安全運行。統計2013年每個月端子箱的凝露次數和凝露部位，凝露現象最嚴重的為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。

端子箱內壁產生凝露的根本原因是端子箱內壁溫度低于箱體內空氣露點溫度。具體原因有兩個，一是箱體內空氣絕對濕度高，空氣濕度突變導致露點溫度驟升高于內壁溫度；二是端子箱外部氣溫對內壁的影響，環境溫度突變導致內壁溫度驟降至露點溫度以下。認真調查變電站端子箱的密封、底部封堵、驅潮裝置的數量和功率后，歸納出了導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措施。經過現場調查，變電站內電纜溝內本身比較潮濕，特別在雨季，會有少量雨水通過縫隙滲入溝內，電纜溝密封嚴密又無固定的通風措施，導致電纜溝內熱量及能量積聚，使電纜溝內空氣溫度略高于外界，電纜溝內潮氣進入端子箱，從而產生凝露，這是形成凝露的根源所在。

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

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

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壁的影響，解決室外環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壁溫度驟降時，若低于箱內露點溫度將加重內壁凝露現象。

2 改進措施

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

2.1 電纜溝自動通風裝置

方案確定。為更好地解決室外電纜溝進水問題，采用不銹鋼管加不銹鋼彎頭的設計方案，并對方案進行了進一步分解，對各個模塊進行了比對和優選，確定了最佳方案如圖1所示。

圖1 電纜溝自動通風裝置最佳方案

具體設計。電纜溝自動通風裝置的結構示意如圖2所示，圖中箭頭方向為空氣流動方向。考慮通風裝置的虹吸作用以及方便維護排風扇，將通風裝置的高度定位110 cm。考慮到每段電纜溝的容積不大于200 m3，使用排風量為1 050 m3的FD-150型不銹鋼排風扇。為使排風扇再圓管內固定牢固，結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 電纜溝自動通風裝置的結構示意

安裝試驗。購買一定數量的厚度為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，排風量為1 050 m3的FD-150型不銹鋼排風扇，ZWS-5000型智能溫濕度控制器，AM2305型溫濕度探頭。

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

圖3 不銹鋼排風扇安裝試驗示意

圖4 電纜溝自動通風裝置現場安裝示意

裝置的應用大大降低了室外電纜溝雨后進水比率，從而有效降低電纜溝內的濕度，使進入端子箱的潮濕空氣減少，改善了端子箱凝露現象。

2.2 對端子箱底部進行標準封堵

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

2.3 合理布局端子箱內各驅潮元件

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

圖5 端子箱底部標準封堵示意

表1 加熱器的布局表

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

表2 排風扇的布局表

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、絕緣層構成，通過強力膠水粘貼在箱頂內側。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。購買一定數量的高分子保溫材料，測量端子箱頂蓋尺寸，根據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場，進行現場安裝、試驗。保溫材料現場安裝如圖6所示。

圖6 保溫材料現場安裝效果

2.5 效果

運維人員統計了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和凝露部位，并與2013年迎峰度夏期間的統計數據進行了比較，如表3所示。

表3 月平均凝露次數對比

由表3可以看出，采用凝露改進措施之后，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均出現大幅下降，凝露現象得到了有效遏制。

3 結語

電纜溝自動排風裝置安裝了溫濕度控制器，使用了數字式溫濕度探頭，可以實時監測電纜溝內溫濕度，并根據溫度及濕度自動控制排風扇的啟動和停止；180°的彎頭設計能夠阻擋各個方向的雨雪進入電纜溝，有效解決了室外電纜溝進水問題；隨時釋放電纜溝內的熱量和能量，降低電纜溝濕度，消除電纜溝內部與外界的溫度差和濕度差。通過合理布局端子箱內的驅潮元件，將加熱器和排風扇對稱布置在端子排的兩側，改善了端子箱內部的運行環境，消除了端子箱左右及上下部分的溫差和濕度差，避免出現某一部位凝露嚴重問題。在端子箱頂部內側加裝了高分子保溫材料，絕緣、防水、保溫性能好，當外部氣溫驟降時，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措施綜合考慮了端子箱凝露的理論原因和外部環境影響，裝置制作簡單，材料購買容易且價格低，安裝維護方便，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［J］.云南電業，2012（7）：39-40.

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

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

［4］馮旭.變電站端子箱凝露現象探究及改進［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的研究與應用［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（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。