一種三點閉鎖端子箱的研究與設計

徐春雷，周 明，李志強，朱小軍

(國網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、隔離開關的分合閘控制回路、相關信號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，加之新疆晝夜溫差大、風沙大等氣候原因，導致端子箱箱門極易變形，造成密封條外露；在強烈紫外線的作用下，外露密封條迅速老化變脆，失去密封作用，導致端子箱受損。

在春秋2季沙塵天氣時，沙塵將布滿端子箱內，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(變電3次)、被迫停運(變電2次)、運維困難(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，端子箱內極易積水，形成水汽和凝露；水氣加上富含鹽堿的沙塵，迅速導致箱體銹蝕、二次接線端子銹蝕，由此引發交、直流回路短路、接地，甚至造成斷路器誤動、拒動。端子銹蝕嚴重時，還會造成二次回路接觸不良或端子脫落，從而導致保護拒動，危及人身、電網、設備安全。

常規端子箱箱門密封不嚴的情況如圖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，端子箱內二次回路很容易發生故障。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 常規端子箱箱門密封不嚴

圖2 端子接線排臟污

1 三點閉鎖端子箱的設計

針對上述情況，提出了一種具有對流防潮模式的三點閉鎖端子箱的設計方案。該方案只需在原箱體上進行改造，可大幅度縮短端子箱的改造周期，降低改造成本。

1.1 設計方案

經過運維室對各種柜門的統計、分析，查找端子箱體關閉不嚴密的問題后，確定了最優的改進方案：在現有的端子箱箱門上、下加裝2個定制鎖銷，實現三點閉鎖；同時，在端子箱箱體對角上部和下部安裝對流式防潮設施，實現對流式防潮。設計方案如圖3所示。

(1) 三點閉鎖端子箱包括具有開口的箱體和中部設有門鎖的箱門，箱門的右側上部設有第1鎖孔，箱門的右側下部設有第2鎖孔。在箱體的側壁上對應第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鎖孔關于箱門的中心橫向軸對稱，如圖3a所示。

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

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

圖3 結構設計

1.2 三點閉鎖端子箱的現場實施

根據設計方案，在110 kV某變電站內對箱體進行改造。

(1) 如圖4所示，保留常規端子箱柜門中部的閉鎖點(機械鎖、暗鎖)，在端子箱上部、下部新增2個一鍵式卡口閉鎖點，避免了在長期關合過程中造成的柜門變形、翹角、密封不嚴等情況。而新裝設的閉鎖點放棄了原有架構，采用一鍵式卡口銷鎖，操作簡單，維護方便，在提高端子箱密封效果的同時，也并未大幅增加關合端子箱箱門的時間及程序。

圖4 三點閉鎖端子箱

(2) 對流式防潮孔如圖5所示，在端子箱箱體對角上部和下部各安裝對流式防潮設施，內部安裝過濾網等輔件(后續安裝了防塵盒)，作為防止雨水、沙塵的最后一道安全屏障。

圖5 對流式防潮孔示意

(3) 新增內套式透明密封柜門，如圖6所示。在普通端子箱只有單層不銹鋼或鐵質柜門加密封條的架構下，獨創新增內套式透明密封柜門，可實現雙密封柜門防護。在南疆沙塵、大風頻發的惡劣天氣下，打開柜門進行正常巡視檢查時，依然能夠阻止沙塵、蚊蟲、雜物、雨水的進入，極大降低了運維風險。

端子箱內套式透明密封柜門實行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，關合狀態下和箱體門邊緊密接觸，從側面進行全接觸式密封，接觸面約3.5 mm。第2層為厚度2 mm、突出長度7 mm的絕緣密封材質，從端子箱與柜門關合縫隙正面防護，與第1層密封相配合，實現了完全密封。第3層為內套式透明密封柜門透明絕緣材質的延伸，厚度1.5 mm，延伸長度10 mm，作為第1層、第2層密封防護的補充。

圖6 端子箱3層密封示意

2 實施效果

2.1 經濟效果

據統計，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。

以每年箱體因變形、老化等密封不嚴導致箱體更換率1 %計算，每年需要更換18臺。

以2015年物資招標中標價格中端子箱、檢修電源箱的中標價格8 000元(含稅)計算，每年需花費14.4萬元。

以更換箱體端子排等施工費每臺0.5萬元計算，每年需花費9萬元。

此外，箱體更換需要停電，以箱體更換需5 h(平均線路負荷30 MW)計算，每年損失電費近5×0.55×18×30 000=148.5萬元。

對原端子箱進行三點式閉鎖改造，不用停電且每臺改造費用5 000元(含所有材料以及人工費)，合計每年花費9萬元。則每年節省費用共計約(14.4+9+148.5)-9=162.9萬元。

2.2 應用效果

針對端子箱柜門在長期關合過程中出現柜門變形、翹角、密封條老化、密封不嚴等問題，在常規端子箱柜門中部設置閉鎖點(機械鎖、暗鎖)，端子箱上部、下部新增2個一鍵式卡口閉鎖點，實現具有閉鎖功能的三處鎖，增強端子箱的密封效果。

針對雨水天氣時端子箱內部因密封不嚴引發潮濕，造成二次線路短路、拒動或誤動等故障的問題，對端子箱實行對流式防潮，作為最后一道安全屏障。在端子箱箱體對角上部和下部各安裝對流式防潮設施，實現防雨防潮的功能，非常適用于風沙較大的新疆、甘肅、內蒙古、青海等地區的變電站、發電廠等場所，減少了因端子密封不良對人身、電網、設備造成的安全威脅。

3 總結

在原箱體的基礎上，研制出了一種三點閉鎖兼對流防潮模式端子箱。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人身、電網、設備造成的安全威脅。

采用該端子箱后，減少了端子箱密封不嚴導致停電更換的頻率和時間，減少了運維人員的倒閘操作工作量，提高了供電可靠性，維護了電網的安全穩定運行，減少了經濟損失，創造了較高的社會經濟效益。本成果已成功申請了實用型專利并獲得了授權證書。