彭彥軍,董海亮,韋有奎,滕本科

（桂林供電局,廣西 桂林 541000）

1 引言

斷路器在電網(wǎng)當中有著至關重要的作用。在正常情況下它能接通和斷開高壓電路中的空載及負荷電流，并在系統(tǒng)發(fā)生故障時能與保護和自動裝置相配合，迅速切斷故障電流，防止事故擴大，從而保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

2013 年，桂林供電局使用的GZX-40.5kV型充氣柜在操作時頻繁出現(xiàn)二次回路故障，體現(xiàn)在直流變換器報警，導致充氣柜二次控制回路失電，嚴重威脅電網(wǎng)可靠供電。

針對上述問題，除對開關柜內(nèi)直流電源模塊進行整體更換外，尚無有效解決辦法，且電源模塊的更換對整個產(chǎn)品運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。

2 開關柜概述

2.1 開關柜整體結構

GZX-40.5kV柜式氣體絕緣金屬封閉開關設備（簡稱充氣柜）為SF6氣體絕緣金屬外殼固定式開關柜，是三相交流母線分段的戶內(nèi)成套裝置，其結構如圖1所示。

圖1 GZX-40.5kV充氣柜主體結構

圖1所示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現(xiàn)對供電系統(tǒng)和負荷的控制、何護及檢測。

2.2 直流電源在開關柜中的作用

GZX-40.5kV充氣柜采用的SET系列直流-直流變換開關電源由深圳斯特克電子技術開發(fā)有限公司開發(fā)，適用于尋呼機功放、電力系統(tǒng)、集群系統(tǒng)、移動通信基站等通信系統(tǒng)領域。電力系統(tǒng)中，該電源模塊主要用于開關柜內(nèi)二次信號回路及PLC控制器電能供給，實現(xiàn)后臺機和保護裝置對開關柜狀態(tài)的實時監(jiān)控及控制。

3 存在問題及原因分析

3.1 存在問題

桂林網(wǎng)區(qū)某110kV變電站現(xiàn)有的GZX-40.5kV充氣柜缺陷頻發(fā)，根據(jù)運行值班人員提供的數(shù)據(jù)，該型號充氣柜僅2012~2013期間發(fā)生缺陷次數(shù)及實際缺陷部位（表所示）。

由表1可知，該型號充氣柜在同一110kV變電站一年時間同一故障發(fā)生率高達83.3%，已嚴重影響到供電可靠性。

3.2 原因分析

桂林網(wǎng)區(qū)某110kV變電站GZX-40.5kV充氣柜缺陷情況統(tǒng)計

（1）開關電源模塊散熱設計不合理：直流變換器的過熱保護值為80℃。當溫度達到70℃時，裝置故障報警燈亮，過熱保護不動作；當溫度達到80℃時，裝置故障報警燈繼續(xù)亮，過熱保護動作，切斷電源，裝置工作指示燈滅。經(jīng)調查分析，該電源模塊內(nèi)部元器件設計太過緊湊，導致散熱不良，造成其頻繁退出運行。

（2）運行環(huán)境影響：該110kV變電站地處工業(yè)中心，其周圍粉塵污染嚴重，在這種運行環(huán)境下，開關電源由于靜電吸附原因極易造成內(nèi)部粉塵堆積，從而導致開關電源IGBT等開關元件散熱性能下降，觸發(fā)電源模塊熱保護啟動。因此，良好的防塵措施對提高開關電源散熱性能有較好的作用。

4 改進措施

（1）在裝置功率元件一側加裝散熱片，并于散熱片上面裝設常規(guī)風扇，從而擴大散熱面積，增強空氣流通，起到散熱降溫作用，如圖3所示改進前后示意圖。

圖2 改造前后DC/DC整流模塊示意圖

（2）在裝置本體進風孔加防塵網(wǎng)，防止灰塵進入裝置內(nèi)部，設備維護人員定期對濾網(wǎng)進行清掃，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)后開關電源示意圖。對裝置實施上述改進后，其改進前后對比如圖4所示。

5 實施結果

改進措施實施后，為驗證改進效果，對開關電源分別在0.5倍、0.8倍及1.0倍負載下進行了為期5天的帶負荷試驗，圖5為不同負載下開關電源的溫度曲線，由圖5可知，隨著負荷的增大，開關電源問題總體呈上升趨勢；負載不變的情況下，同一溫度曲線基本保持平滑；開關電源在額定負載下運行，最高溫度不超過57℃，未達報警值，開關電源可靠性得到顯著提高。

6 結論

（1）散熱不良是導致開關電源故障頻發(fā)的主要原因。

（2）加裝散熱片及防塵網(wǎng)有效的增強了開關電源的散熱性能，開關電源的整體性能得到了優(yōu)化。

圖3 防塵改造前后裝置外觀示意圖

圖4 開關電源改進前后對比

（3）為進一步提升開關電源的性能，建議相關人員定期對新裝防塵網(wǎng)進行清理，以加強開關電源的空氣流通。

圖5 不同負載下開關電源的溫度曲線

（4）本文提出的散熱及防塵改進措施對其它應用也有一定借鑒意義。