GZX-40.5kV充气柜直流电源改造

2014-05-16彭彦军董海亮韦有奎滕本科

山东工业技术 2014年19期

关键词：电源模块防尘开关柜

彭彦军,董海亮,韦有奎,滕本科

（桂林供电局,广西桂林 541000）

1 引言

断路器在电网当中有着至关重要的作用。在正常情况下它能接通和断开高压电路中的空载及负荷电流，并在系统发生故障时能与保护和自动装置相配合，迅速切断故障电流，防止事故扩大，从而保证电网的安全稳定运行。

2013 年，桂林供电局使用的GZX-40.5kV型充气柜在操作时频繁出现二次回路故障，体现在直流变换器报警，导致充气柜二次控制回路失电，严重威胁电网可靠供电。

针对上述问题，除对开关柜内直流电源模块进行整体更换外，尚无有效解决办法，且电源模块的更换对整个产品运行成本及供电可靠性都将产生不利影响。因此，亟需一种低成本、高效、可靠的措施来改善缺陷日益凸显的状况。

2 开关柜概述

2.1 开关柜整体结构

GZX-40.5kV柜式气体绝缘金属封闭开关设备（简称充气柜）为SF6气体绝缘金属外壳固定式开关柜，是三相交流母线分段的户内成套装置，其结构如图1所示。

图1 GZX-40.5kV充气柜主体结构

图1所示充气柜主要由断路器室、二次室、CT室及柜后电缆室组成，上述几部分共同配合实现对供电系统和负荷的控制、何护及检测。

2.2 直流电源在开关柜中的作用

GZX-40.5kV充气柜采用的SET系列直流-直流变换开关电源由深圳斯特克电子技术开发有限公司开发，适用于寻呼机功放、电力系统、集群系统、移动通信基站等通信系统领域。电力系统中，该电源模块主要用于开关柜内二次信号回路及PLC控制器电能供给，实现后台机和保护装置对开关柜状态的实时监控及控制。

3 存在问题及原因分析

3.1 存在问题

桂林网区某110kV变电站现有的GZX-40.5kV充气柜缺陷频发，根据运行值班人员提供的数据，该型号充气柜仅2012~2013期间发生缺陷次数及实际缺陷部位（表所示）。

由表1可知，该型号充气柜在同一110kV变电站一年时间同一故障发生率高达83.3%，已严重影响到供电可靠性。

3.2 原因分析

桂林网区某110kV变电站GZX-40.5kV充气柜缺陷情况统计

（1）开关电源模块散热设计不合理：直流变换器的过热保护值为80℃。当温度达到70℃时，装置故障报警灯亮，过热保护不动作；当温度达到80℃时，装置故障报警灯继续亮，过热保护动作，切断电源，装置工作指示灯灭。经调查分析，该电源模块内部元器件设计太过紧凑，导致散热不良，造成其频繁退出运行。

（2）运行环境影响：该110kV变电站地处工业中心，其周围粉尘污染严重，在这种运行环境下，开关电源由于静电吸附原因极易造成内部粉尘堆积，从而导致开关电源IGBT等开关元件散热性能下降，触发电源模块热保护启动。因此，良好的防尘措施对提高开关电源散热性能有较好的作用。

4 改进措施

（1）在装置功率元件一侧加装散热片，并于散热片上面装设常规风扇，从而扩大散热面积，增强空气流通，起到散热降温作用，如图3所示改进前后示意图。

图2 改造前后DC/DC整流模块示意图

（2）在装置本体进风孔加防尘网，防止灰尘进入装置内部，设备维护人员定期对滤网进行清扫，从而减轻元器件表面覆尘，利于装置正常散热，如图3所示加装防尘网后开关电源示意图。对装置实施上述改进后，其改进前后对比如图4所示。

5 实施结果

改进措施实施后，为验证改进效果，对开关电源分别在0.5倍、0.8倍及1.0倍负载下进行了为期5天的带负荷试验，图5为不同负载下开关电源的温度曲线，由图5可知，随着负荷的增大，开关电源问题总体呈上升趋势；负载不变的情况下，同一温度曲线基本保持平滑；开关电源在额定负载下运行，最高温度不超过57℃，未达报警值，开关电源可靠性得到显著提高。