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在桂林供電局使用的GZX-40.5kV型高壓充氣柜在某次操作時(shí)頻繁出現(xiàn)二次回路故障，體現(xiàn)在直流變換器報(bào)警，導(dǎo)致充氣柜二次控制回路失電，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)可靠供電。
針對(duì)上述問題，除對(duì)開關(guān)柜內(nèi)直流電源模塊進(jìn)行整體更換外，尚無有效解決辦法，且電源模塊的更換對(duì)整個(gè)產(chǎn)品運(yùn)行成本及供電可靠性都將產(chǎn)生不利影響。因此，亟需一種低成本、高效、可靠的措施來改善缺陷日益凸顯的狀況。
1.充氣柜概述
1.1高壓充氣柜整體結(jié)構(gòu)
GZX-40.5kV柜式氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（簡稱高壓充氣柜)為SF6氣體絕緣金屬外殼固定式開關(guān)柜，是三相交流母線分段的戶內(nèi)成套裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1所示高壓充氣柜主要由斷路器室、二次室、CT室及柜后電纜室組成，上述幾部分共同配合實(shí)現(xiàn)對(duì)供電系統(tǒng)和負(fù)荷的控制、何護(hù)及檢測(cè)。
1.2直流電源在開關(guān)柜中的作用
高壓充氣柜采用的SET系列直流-直流變換開關(guān)電源由深圳斯特克電子技術(shù)開發(fā)有限公司開發(fā)，適用于尋呼機(jī)功放、電力系統(tǒng)、集群系統(tǒng)、移動(dòng)通信基站等通信系統(tǒng)領(lǐng)域。電力系統(tǒng)中，該電源模塊主要用于開關(guān)柜內(nèi)二次信號(hào)回路及PLC控制器電能供給，實(shí)現(xiàn)后臺(tái)機(jī)和保護(hù)裝置對(duì)開關(guān)柜狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控及控制。
2.存在問題及原因分析
2.1存在問題
桂林網(wǎng)區(qū)某110kV變電站現(xiàn)有的高壓充氣柜缺陷頻發(fā)，根據(jù)運(yùn)行值班人員提供的數(shù)據(jù)，該型號(hào)充氣柜僅2012~2013期間發(fā)生缺陷次數(shù)及實(shí)際缺陷部位(表所示)。
由表1可知，該型號(hào)充氣柜在同一110kV變電站一年時(shí)間同一故障發(fā)生率高達(dá)82.3%，已嚴(yán)重影響到供電可靠性。
2.2原因分析
2.2.1開關(guān)電源模塊散熱設(shè)計(jì)不合理:直流變換器的過熱保護(hù)值為80℃。當(dāng)溫度達(dá)到70℃時(shí)，裝置故障報(bào)警燈亮，過熱保護(hù)不動(dòng)作;當(dāng)溫度達(dá)到80℃時(shí)，裝置故障報(bào)警燈繼續(xù)亮，過熱保護(hù)動(dòng)作，切斷電源，裝置工作指示燈滅。經(jīng)調(diào)查分析，該電源模塊內(nèi)部元器件設(shè)計(jì)太過緊湊，導(dǎo)致散熱不良，造成其頻繁退出運(yùn)行。
2.2.2運(yùn)行環(huán)境影響:該110kV變電站地處工業(yè)中心，其周圍粉塵污染嚴(yán)重，在這種運(yùn)行環(huán)境下，開關(guān)電源由于靜電吸附原因極易造成內(nèi)部粉塵堆積，從而導(dǎo)致開關(guān)電源IGBT等開關(guān)元件散熱性能下降，觸發(fā)電源模塊熱保護(hù)啟動(dòng)。因此，良好的防塵措施對(duì)提高開關(guān)電源散熱性能有較好的作用。
3.改進(jìn)措施
3.1在裝置功率元件一側(cè)加裝散熱片，并于散熱片上面裝設(shè)常規(guī)風(fēng)扇，從而擴(kuò)大散熱面積，增強(qiáng)空氣流通，起到散熱降溫作用，如圖3所示改進(jìn)前后示意圖。
3.2在裝置本體進(jìn)風(fēng)孔加防塵網(wǎng)，防止灰塵進(jìn)入裝置內(nèi)部，設(shè)備維護(hù)人員定期對(duì)濾網(wǎng)進(jìn)行清掃，從而減輕元器件表面覆塵，利于裝置正常散熱，如圖3所示加裝防塵網(wǎng)后開關(guān)電源示意圖。對(duì)裝置實(shí)施上述改進(jìn)后，其改進(jìn)前后對(duì)比如圖4所示。
4.實(shí)施結(jié)果
改進(jìn)后，為驗(yàn)證改進(jìn)效果，對(duì)開關(guān)電源分別在0.5倍、0.8倍及1.0倍負(fù)載下進(jìn)行了為期5天的帶負(fù)荷試驗(yàn)，圖5為不同負(fù)載下開關(guān)電源的溫度曲線，由圖5可知，隨著負(fù)荷的增大，開關(guān)電源問題總體呈上升趨勢(shì);負(fù)載不變的情況下，同一溫度曲線基本保持平滑;開關(guān)電源在額定負(fù)載下運(yùn)行，最高溫度不超過57℃，未達(dá)報(bào)警值，開關(guān)電源可靠性得到顯著提高。
5.結(jié)論
5.1散熱不良是導(dǎo)致開關(guān)電源故障頻發(fā)的主要原因。
5.2加裝散熱片及防塵網(wǎng)有效的增強(qiáng)了開關(guān)電源的散熱性能，開關(guān)電源的整體性能得到了優(yōu)化。
5.3為進(jìn)一步提升開關(guān)電源的性能，建議相關(guān)人員定期對(duì)新裝防塵網(wǎng)進(jìn)行清理，以加強(qiáng)開關(guān)電源的空氣流通。
5.4本文提出的散熱及防塵改進(jìn)措施對(duì)其它應(yīng)用也有一定借鑒意義。
