无源防潮端子箱的研发

黎亮 陈新城 刘悦平

【摘 要】变电站户外端子箱直接曝露在户外工作环境下，必须经历严厉的天气环境考验，要保证其能长期稳定运行，需要研究现有端子箱的普遍特性，通过分析热力学、凝露过程、加热器的工作过程，突破性的设想出类似主变呼吸器的无源防潮端子箱这一技术理论研究。

【关键词】户外端子箱；箱体结构；防潮

1.前言

由于室外环境难以控制，例如潮湿、空气污染、尘土颗粒都可能造成设备线路爬电、闪络、腐蚀、绝缘损坏、电接触可靠性降低等情况的发生。有鉴于此，本文针对现有室外端子箱的普遍特性如采取电阻丝加热烘干等方法降低箱体内部的相对湿度，然而这种防潮方式当加热器停止运行后，箱体内部相对湿度再次增加，严重时会造成水分凝露，加速电气设备的腐蚀。就好比大禹治水，究竟是采用疏还是堵，这是个方向性问题，方向走错了，再努力也枉然。因此，开发新型户外配电箱解决防潮问题，具有重要的意义和实用价值。

2.现状

对于户外端子箱，我们需要做到防尘、防水、防静电，隔绝这三大安全隐患后，电气设备的安全运行就得到了有效保障。如果密封不良小动物或颗粒物会进入箱体，如果相对湿度过高会引起结露、爬电、闪络、腐蚀加快等情况发生；相对湿度太低容易产生静电，而且很容易吸附灰尘，因此需要将相对湿度控制在一个合适的范围。而现有的户外端子箱通常设计成：底部装有加热丝通过加热控制器来控制其工况，顶部开出换气口，通过加热驱除箱内潮气，停止加热后，吸入户外新鲜空气保持箱内湿度适中。然而当空气温度为5～50℃ 的范围内，但气温剧烈变化达6℃ 左右时，只要相对湿度达到65 %～75 %就可引起凝露且温差越大引起凝露的相对湿度也越低。这也是最大的危险源所在！

3.不合理性分析

加热器安装位置和数量不合理。现在使用的防潮装置主要依赖温湿度控制器启动加热器，从而达到驱潮效果。我们只在每个端子箱下方安装一片加热器，加热的范围过于集中，只能确保下方的端子不潮湿。下方空气加热，温度上升，很容易造成箱体内上下温度不一致；在春冬季节，热气上升，遇到上方冰冷的箱壁和端子排，反而造成端子箱、端子排上部出现水珠，危及设备安全运行。在南方潮湿天气的环境里，通风也是必须考虑的一个重要因素。户外端子箱，箱体空间较大，虽然有的端子箱设置百叶窗，但是百叶窗的位置和开孔大小并不满足通风要求。另外，端子箱的水泥基础四周密封，端子箱底板开通气孔反而导致沟内湿气从通气孔涌入箱内，加上箱体内通风不良，容易造成端子排凝露，影响设备安全。另外，若加热器的控制采用不间断运行方法，这样减少了相关的控制元件，但长期运行也容易导致加热器烧毁；若加热器靠温湿感应控制器控制，这元器件的断线、短路报警一般没有考虑纳入变电站监控报警系统，相对运行可靠性不高。

4.改进方向

既然现有端子箱存在如此多的短板，实际使用起来太多不可控因素会影响运行的安全性、可靠性，那么，我们可试着反其道而行，疏的不行，我们来堵的。

4.1户外端子箱的加工和装配工艺：

（1）选用密封垫或密封条与门板粘接的胶粘剂时，所选的胶粘剂固化后应有一定的弹性，固化后的厚度越薄越好。密封条与箱沟板粘接时，应注意涂胶厚度薄而均匀，保证密封条接合面平整。（ 2 ）箱口与门板接合面应平整。在对箱体进行焊接加工时应考虑焊接工艺的影响，门板上的密封槽可采用点焊连接。在保证密封的前提下，箱门和箱体之间的焊缝截面积和长度应尽量小，以减小焊接变形。（3）端子箱上与外界环境相通的螺纹孔、紧固件的垫圈应采用尼龙或其它塑料制作的垫圈，既可保护外壳上的涂层、镀层，又可形成良好的密封。

4.2电气配电箱箱内干燥剂的选用及放置

对配电箱进行密封可以确保箱外的潮湿空气不向箱内渗透，但是配电箱的开关门操作将使外部的潮湿空气迸入箱内。若不进行处理，箱内的潮湿空气将无法排出配电箱，长期的潮湿环境将会使箱内的电气设备遭到破坏，形成危害。因此，在对电气配电箱进行密封的同时还必须考虑对箱内的潮湿空气进行干燥吸湿，通常采用的方法就是在配电箱内放置干燥剂。

4.3干燥剂的选用

按反应的形式可以将干燥剂分为物理吸附型和化学吸附型。物理吸附型干燥剂是利用物质的多孔性进行水蒸汽的吸收，即使吸收水分达到饱和状态，也不会发生潮解和形态的变化，可再生使用，如硅胶干燥剂，粘土干燥剂等。化学吸附型干燥剂是利用化学反应或潮解性吸收水分，急剧吸收时会有发热现象，不可再生使用，如石灰干燥剂，盐系干燥剂等。

石灰干燥剂是通过化学反应原理吸收水分的，吸湿后膨胀且伴有发热升温现象，不宜用作配电箱内的吸湿材料。盐系干燥剂是通过其潮解性吸收水分的，干燥剂本身及其潮解物与金属接触都有可能会促进金属的腐蚀，所以不适用于金属的保管。硅胶干燥剂的原料为酸性，长期与金属制品共同保存也不太适宜。粘土干燥剂吸湿后不潮解，形状不变化，与水接触不发热，对金属无腐蚀作用，但使用成本高，且不能循环使用，方便性不如硅胶干燥剂。

4.4 日常运行时密封端子箱内外压差防护设计

对于户外端子箱，历经日晒雨淋，由于端子箱内空气的热胀冷缩，箱体内外会形成较大的压力差，如不进行处理，会影响箱体的整体防护性能，加速密封件的损坏。为避免这种情况，可在配电箱内设置防止内外空气直通的装置（如变压器呼吸器〕来消除因为空气的热胀冷缩而造成箱内外的压力差。变压器呼吸器是一种利用油封隔离空气的装置，其结构包括油杯、干燥剂筒和上下呼吸管道等，如图1所示。

端子箱采用变压器呼吸器作为箱体呼吸装置。变压器呼吸器的基本工作原理是：油杯中的变压器油将上下呼吸管道中的空气隔离，保证箱体的密封；当箱内设备发热，内部空气温度升高产生热外压力差时，内部空气经干燥剂筒和油封排出，实现箱体内外压力平衡；反之，当内部温度降低，空气收缩产生压力差时，外部空气经油封进入并通过干燥筒内的干燥剂吸湿后，再进入箱内，实现箱内外压力平衡，并确保进入箱内的空气干燥。

5.结语

本文提出的采用箱体密封内置干燥剂无源防潮技术从理论上解决了传统端子箱的防尘、防水、防静电的老大难问题。

该端子箱已按：1. 环境温度-20°C ～55°C；对空气湿度：90～95%；海拔高度2000m；地震基本烈度8度（0.2g）；户外安装；按全生命周期40年考虑。2.箱体尺寸：250×400×500（深x宽x高），不含升高座。3. 箱体外壳防护等级满足GB4208-93中规定的IP55的要求。

若考虑量产，需要模具来生产呼吸器，价格暂未能估量。传统端子箱的卖价从1000到3000元不等。

特点分析：优点在上文已经分析得很透彻了，且实际现场试验时用消防喉喷淋20分钟保证内部不受潮。补充说明运行时注意事项：由于内部完全密封，扩充接线时要注意用防火泥进行封堵且检查封堵质量。内部散热问题：据公司巡视制度500kV变电站每日一巡，220kV变电站每5日一巡，110kV变电站每10日一巡，可以结合巡视打开箱门检查内部器件顺带散热。干燥剂更换周期可根据当地气候状况按实际情况考虑。

研发出样品在持续使用过程中检验其实用价值，期望在不久将来进入大规模量产并改善变电运行工作质量。