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摘要：随着我国经济发展进入新时代，电力行业的发展也是日新月异，为国民经济发展和人们生活提供了较好的支撑，变电站是电力线路的重要组成部分，而其中的端子箱更是室外电气设备与室内通信、保护和测控设备连接的过渡环节，尤其需要得到关注和重视。本文主要本着问题导向，从分析变电站室外端子箱存在问题入手，进一步探讨研究智能闭环控制系统的运用，以此解决好端子箱潮湿和散热不佳的问题，以此促进电力行业的健康可持续发展。
关键词：变电站;室外端子箱;智能闭环;控制系统
一、变电站室外端子箱概述
（一）端子箱工作原理
端子箱的具体构造内部装有温、湿度控制器，可以调节温度和阻止凝露。温、湿度控制器随时监测端子箱内的温度和湿度。如果内部环境温度低于预调温度，控制器自动启动加热器，当温度上升后达到预调温度，加热器会自动断开，这样可以有效地阻止凝露的产生。
（二）室外端子箱的分类及特点
当前，国内变电站室外端子箱箱体的种类有不锈钢箱体、铁金属箱体、非金属SMC箱体，具体分析如下。
1、不锈钢箱体
不锈钢箱体主要应用于海拔高度低于2000m，环境温度处于- 5℃到40℃之间，环境相对湿度低于90%，安装地点无剧烈振动、冲击、无导电或爆炸尘埃的环境中。不锈钢箱体不被腐蚀，箱体采用全封闭结构和密封橡胶门条，有防雨、沙、风、尘的功能。采用不锈钢门轴，引线敲落孔改为“工”字型，方便电缆的引入。但是不锈钢箱体生产成本高，容易被偷盗。
2、铁金属箱体
铁金属箱体应用广泛，由于箱体防腐性能差，目前变电站的鐵金属箱体正在逐步改换。
3、非金属SMC箱体
非金属SMC箱体属于新型的端子箱箱体，SMC复合材料是以玻璃纤维为骨架，不饱和聚酯树脂为基体，填充相关填料组成的一种外壳成型材料。SMC复合材料重量轻、耐腐蚀、机械强度高、绝缘强度高、使用寿命长。非金属SMC端子箱室外使用寿命可达30年;外观颜色可随意调制;整体结构模压成，具有超强的力学性能;保温性能好，有利于提高电表计量精度;箱体能够适应强酸、强碱等恶劣环境，抗腐蚀、耐老化;SMC复合材料隔热保温性能好，可有效防止水汽凝结。箱体表面平整光滑，不易刮伤。
二、变电站室外端子箱存在的主要问题分析
变电站室外端子箱受周边工作环境的影响，常见发生的问题有：一是端子箱的密封破坏问题;二是由于温度变化的落差导致出现水凝现象;三是端子箱周围排水系统、通风系统和散热系统不够的问题;四是安装较为复杂，不够便捷。本文笔者结合工作实践，主要就其中的水凝现象进行具体阐述。
（一）端子箱凝露产生的过程
凝露产生的原因主要是在一定条件下，空气中分散的水蒸气凝结为露珠的现象。起初阶段由于端子箱周边水蒸气含量并未达到饱和状态，专业上也称之为未饱和空气，但在湿空气的进一步作用下，温度的进一步下降会导致未饱和空气变为饱和空气状态，该饱和点也被称之为湿空气露点，此时的环境温度也称之为露点温度，未饱和空气环境温度低于露点温度时，就会产生凝露，附着在端子箱周边的凝露会对端子箱的安全运行产生巨大影响，图1为环境温度、凝露温度与相对湿度之间的关系曲线。
（二）主要危害情形分析
大量实践表明，变电站室外端子箱凝露具有以下危害性：
一是对内部金属部件的腐蚀。主要是周围环境中的凝露会进一步进入端子箱内部，对内部尤其是金属产生腐蚀，大大减少了部件使用寿命，使用一段时间后还会不同程度出现卡涩问题，比如闸刀的分合不够灵活等问题，这些都有可能导致严重的电力事故。
二是灰尘的乘势而入导致短路现象。凝露进入端子箱内部腐蚀金属部件的同时，灰尘也会随着凝露进入端子箱内部，当量变引起质变，极易导致直流短路接地现象发生，给变电站安全稳定供电产生消极影响，同时这也是十分危险的。
三是会导致绝缘瓷瓶绝缘性能的下降。为了提升变电站室外端子箱的绝缘性，端子箱中通常设置了大量的绝缘瓷瓶，这些瓷瓶具有防水性能，但效果并不尽如人意，凝露的出现会导致其绝缘性能的下降，极易发生闪络和爬电现象，严重时还会导致设备非正常运行。尤其在温度较低的情形下，若启动和送电，极易发生严重的电力事故。
（三）变电站室外端子箱凝露产生的原因
一是端子箱底部不够严实。主要是变电站端子箱底部未采取严密封堵措施，电缆与电缆间存有空隙，潮湿空气易进入，导致电缆温度和湿度的上升，气体则被进一步压缩进入端子箱中，形成凝露。
二是电缆沟无固定通风举措。调查发现，很多电缆由于地理环境等原因均设置在电缆沟中，环境较为潮湿，如果处于南方的雨季更是有雨水的渗入，如果不配备相关的通风设备，则会有大量的湿气和热量聚集，当此温度超过外界时，潮气就会很快进入端子箱，形成凝露。
三是端子箱内部未采取保温举措。端子箱内部因缺乏相应的保温材料，不能达到屏蔽外界温度的影响，不能达到避免温度骤降而导致出现凝露的效果。此外，其他原因还有很多，诸如元器件的布局等等也是导致凝露产生的重要原因，元器件的数量、功率、位置等要素均会对除湿和加热产生一定的影响，引发凝露。
三、内部智能闭环控制系统研发的目的意义
针对以上提出的问题，笔者认为急需研发一种内部智能闭环控制系统，实现以下目的意义：
一是创造室外端子箱、室内屏柜内正常微环境，保证恒定的温湿度并具有气压、明火、密封破坏等报警功能。
二是解决外端子箱、室内屏柜内由于温度等剧烈变化造成水凝现象导致柜内整体电气绝缘下降及“爆燃”重大事故。
三是解决室外端子箱、室内屏柜内加装本装置后的通风、排水、散热、冷却等后续问题。
四是完善的报警指示：装置故障、雨水泄漏、通风故障、气压异常、密封破坏、温湿度超标、明火爆燃等诸多报警信号，便于现场人员巡视快速发现问题箱柜。 五是快速安装，不影响现有柜内结构，完善的自检功能实现快速接入检测，便于现场人员安装、检修。
六是解决复杂柜内电磁兼容问题，本装置既要可靠工作，又不能干扰其它电气设备的正常运转及数据分析装置。
四、内部智能闭环控制及数据分析装置的应用研究
一是该装置采用多点高精度温湿度检测（半导体感温+红外测温+电阻式氯化锂测湿），四比较电路采样，数据库参数校正，实现空气、露点、水汽等多种形态的正确检测，双反馈回路保证了信号稳定准确，漂移小，重复精度高等特点，实现温湿度的精准采集和控制;
二是该装置采取一体化的升降温、排湿技术，功耗低，响应快，采用新型半导体制冷和散热器双向升降温结构，静态除霜导流，完善解决冷凝水的问題。
三是该装置采用预置环境控制曲线，针对不同设定要求和环境条件，实时调整参数，既保证了智能控制，又降低了装置本身的功耗，适用于无尘无噪声的屏内或端子箱等小环境的精确调节;
四是该装置主要实施多参数采集、报警、处理及存储，包括温度、湿度、气压等，以及可扩展的海拔、天气预警、GPS数据等;实现装置故障、雨水泄漏、通风故障、气压异常、密封破坏、温湿度超标、明火爆燃等诸多报警功能。
五是该装置采用“随手放”模块化结构，体积小巧轻便，安装简单可靠，便于今后扩展实现组网和数据传输，实现双向数据传输和控制。
六是该装置装配了数据分析软件，可对传输的数据进行初步的图文、报文处理显示，无需人工制作。
从该装置投入运行的综合情况来看，主要有以下几点值得肯定：
一是本项目实施后首先解决了目前室外端子箱、环网柜因环境因素造成重大故障而影响电网设备安全运行的问题;二是保障了室外端子箱、环网柜的正常运行，降低设备损耗，节约成本。延长了使用寿命;三是降低现场人员巡视的工作量和难度，使室外的操作检测工作安全、有序、快速的进行;四是完善的指示报警功能，快速发现故障、缺陷箱柜，缩短排故、停电时间，保证电网安全;五是本装置可推广于现有500kV、220kV、110kV、35kV等所有变电站和配网的环网柜开闭所，操作方法简单，安装方便，成本低廉，易于推广。
参考文献：
[1] 张晓晨.配电站室外端子箱凝露原因分析及改进措施[J].电工技术，2017，09：98-99.
[2] 柯敏倩，蔡国伟.变电站室外端子箱除湿措施研究[J].科技创新导报，2017，06：30-31.
[3] 王瑞峰.电网室外端子箱保温电源灼烧问题分析[J].装备制造，2016，04：93-95.
作者简介：范洪源（1988-），男，汉族，广西柳州人，工程师，本科，主要从事电气试验等电力相关工作。
关键词：变电站;室外端子箱;智能闭环;控制系统
一、变电站室外端子箱概述
（一）端子箱工作原理
端子箱的具体构造内部装有温、湿度控制器，可以调节温度和阻止凝露。温、湿度控制器随时监测端子箱内的温度和湿度。如果内部环境温度低于预调温度，控制器自动启动加热器，当温度上升后达到预调温度，加热器会自动断开，这样可以有效地阻止凝露的产生。
（二）室外端子箱的分类及特点
当前，国内变电站室外端子箱箱体的种类有不锈钢箱体、铁金属箱体、非金属SMC箱体，具体分析如下。
1、不锈钢箱体
不锈钢箱体主要应用于海拔高度低于2000m，环境温度处于- 5℃到40℃之间，环境相对湿度低于90%，安装地点无剧烈振动、冲击、无导电或爆炸尘埃的环境中。不锈钢箱体不被腐蚀，箱体采用全封闭结构和密封橡胶门条，有防雨、沙、风、尘的功能。采用不锈钢门轴，引线敲落孔改为“工”字型，方便电缆的引入。但是不锈钢箱体生产成本高，容易被偷盗。
2、铁金属箱体
铁金属箱体应用广泛，由于箱体防腐性能差，目前变电站的鐵金属箱体正在逐步改换。
3、非金属SMC箱体
非金属SMC箱体属于新型的端子箱箱体，SMC复合材料是以玻璃纤维为骨架，不饱和聚酯树脂为基体，填充相关填料组成的一种外壳成型材料。SMC复合材料重量轻、耐腐蚀、机械强度高、绝缘强度高、使用寿命长。非金属SMC端子箱室外使用寿命可达30年;外观颜色可随意调制;整体结构模压成，具有超强的力学性能;保温性能好，有利于提高电表计量精度;箱体能够适应强酸、强碱等恶劣环境，抗腐蚀、耐老化;SMC复合材料隔热保温性能好，可有效防止水汽凝结。箱体表面平整光滑，不易刮伤。
二、变电站室外端子箱存在的主要问题分析
变电站室外端子箱受周边工作环境的影响，常见发生的问题有：一是端子箱的密封破坏问题;二是由于温度变化的落差导致出现水凝现象;三是端子箱周围排水系统、通风系统和散热系统不够的问题;四是安装较为复杂，不够便捷。本文笔者结合工作实践，主要就其中的水凝现象进行具体阐述。
（一）端子箱凝露产生的过程
凝露产生的原因主要是在一定条件下，空气中分散的水蒸气凝结为露珠的现象。起初阶段由于端子箱周边水蒸气含量并未达到饱和状态，专业上也称之为未饱和空气，但在湿空气的进一步作用下，温度的进一步下降会导致未饱和空气变为饱和空气状态，该饱和点也被称之为湿空气露点，此时的环境温度也称之为露点温度，未饱和空气环境温度低于露点温度时，就会产生凝露，附着在端子箱周边的凝露会对端子箱的安全运行产生巨大影响，图1为环境温度、凝露温度与相对湿度之间的关系曲线。
（二）主要危害情形分析
大量实践表明，变电站室外端子箱凝露具有以下危害性：
一是对内部金属部件的腐蚀。主要是周围环境中的凝露会进一步进入端子箱内部，对内部尤其是金属产生腐蚀，大大减少了部件使用寿命，使用一段时间后还会不同程度出现卡涩问题，比如闸刀的分合不够灵活等问题，这些都有可能导致严重的电力事故。
二是灰尘的乘势而入导致短路现象。凝露进入端子箱内部腐蚀金属部件的同时，灰尘也会随着凝露进入端子箱内部，当量变引起质变，极易导致直流短路接地现象发生，给变电站安全稳定供电产生消极影响，同时这也是十分危险的。
三是会导致绝缘瓷瓶绝缘性能的下降。为了提升变电站室外端子箱的绝缘性，端子箱中通常设置了大量的绝缘瓷瓶，这些瓷瓶具有防水性能，但效果并不尽如人意，凝露的出现会导致其绝缘性能的下降，极易发生闪络和爬电现象，严重时还会导致设备非正常运行。尤其在温度较低的情形下，若启动和送电，极易发生严重的电力事故。
（三）变电站室外端子箱凝露产生的原因
一是端子箱底部不够严实。主要是变电站端子箱底部未采取严密封堵措施，电缆与电缆间存有空隙，潮湿空气易进入，导致电缆温度和湿度的上升，气体则被进一步压缩进入端子箱中，形成凝露。
二是电缆沟无固定通风举措。调查发现，很多电缆由于地理环境等原因均设置在电缆沟中，环境较为潮湿，如果处于南方的雨季更是有雨水的渗入，如果不配备相关的通风设备，则会有大量的湿气和热量聚集，当此温度超过外界时，潮气就会很快进入端子箱，形成凝露。
三是端子箱内部未采取保温举措。端子箱内部因缺乏相应的保温材料，不能达到屏蔽外界温度的影响，不能达到避免温度骤降而导致出现凝露的效果。此外，其他原因还有很多，诸如元器件的布局等等也是导致凝露产生的重要原因，元器件的数量、功率、位置等要素均会对除湿和加热产生一定的影响，引发凝露。
三、内部智能闭环控制系统研发的目的意义
针对以上提出的问题，笔者认为急需研发一种内部智能闭环控制系统，实现以下目的意义：
一是创造室外端子箱、室内屏柜内正常微环境，保证恒定的温湿度并具有气压、明火、密封破坏等报警功能。
二是解决外端子箱、室内屏柜内由于温度等剧烈变化造成水凝现象导致柜内整体电气绝缘下降及“爆燃”重大事故。
三是解决室外端子箱、室内屏柜内加装本装置后的通风、排水、散热、冷却等后续问题。
四是完善的报警指示：装置故障、雨水泄漏、通风故障、气压异常、密封破坏、温湿度超标、明火爆燃等诸多报警信号，便于现场人员巡视快速发现问题箱柜。 五是快速安装，不影响现有柜内结构，完善的自检功能实现快速接入检测，便于现场人员安装、检修。
六是解决复杂柜内电磁兼容问题，本装置既要可靠工作，又不能干扰其它电气设备的正常运转及数据分析装置。
四、内部智能闭环控制及数据分析装置的应用研究
一是该装置采用多点高精度温湿度检测（半导体感温+红外测温+电阻式氯化锂测湿），四比较电路采样，数据库参数校正，实现空气、露点、水汽等多种形态的正确检测，双反馈回路保证了信号稳定准确，漂移小，重复精度高等特点，实现温湿度的精准采集和控制;
二是该装置采取一体化的升降温、排湿技术，功耗低，响应快，采用新型半导体制冷和散热器双向升降温结构，静态除霜导流，完善解决冷凝水的问題。
三是该装置采用预置环境控制曲线，针对不同设定要求和环境条件，实时调整参数，既保证了智能控制，又降低了装置本身的功耗，适用于无尘无噪声的屏内或端子箱等小环境的精确调节;
四是该装置主要实施多参数采集、报警、处理及存储，包括温度、湿度、气压等，以及可扩展的海拔、天气预警、GPS数据等;实现装置故障、雨水泄漏、通风故障、气压异常、密封破坏、温湿度超标、明火爆燃等诸多报警功能。
五是该装置采用“随手放”模块化结构，体积小巧轻便，安装简单可靠，便于今后扩展实现组网和数据传输，实现双向数据传输和控制。
六是该装置装配了数据分析软件，可对传输的数据进行初步的图文、报文处理显示，无需人工制作。
从该装置投入运行的综合情况来看，主要有以下几点值得肯定：
一是本项目实施后首先解决了目前室外端子箱、环网柜因环境因素造成重大故障而影响电网设备安全运行的问题;二是保障了室外端子箱、环网柜的正常运行，降低设备损耗，节约成本。延长了使用寿命;三是降低现场人员巡视的工作量和难度，使室外的操作检测工作安全、有序、快速的进行;四是完善的指示报警功能，快速发现故障、缺陷箱柜，缩短排故、停电时间，保证电网安全;五是本装置可推广于现有500kV、220kV、110kV、35kV等所有变电站和配网的环网柜开闭所，操作方法简单，安装方便，成本低廉，易于推广。
参考文献：
[1] 张晓晨.配电站室外端子箱凝露原因分析及改进措施[J].电工技术，2017，09：98-99.
[2] 柯敏倩，蔡国伟.变电站室外端子箱除湿措施研究[J].科技创新导报，2017，06：30-31.
[3] 王瑞峰.电网室外端子箱保温电源灼烧问题分析[J].装备制造，2016，04：93-95.
作者简介：范洪源（1988-），男，汉族，广西柳州人，工程师，本科，主要从事电气试验等电力相关工作。