保護(hù)屏內(nèi)散熱系統(tǒng)研制

伍智華+宋星

摘 要：保護(hù)裝置插件故障會導(dǎo)致保護(hù)功能異常，使電網(wǎng)失去保護(hù)作用，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時，面臨著大面積停電的風(fēng)險。提出了一種新型的保護(hù)屏內(nèi)環(huán)境散熱系統(tǒng)的方案，該散熱系統(tǒng)采用空氣開關(guān)加單片機(jī)控制器和風(fēng)扇的組合方式，通過控制器采集到的溫度信息來驅(qū)動風(fēng)扇工作，從而降低保護(hù)屏內(nèi)的溫度。該系統(tǒng)可以消除保護(hù)裝置運(yùn)行溫度偏高存在的安全隱患，使保護(hù)裝置運(yùn)行在適宜的溫度環(huán)境下，提高裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：插件故障；散熱系統(tǒng)；單片機(jī)控制器；運(yùn)行溫度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.162

0 引言

微機(jī)保護(hù)裝置廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，其種類較多，保護(hù)裝置插件故障是繼電保護(hù)常見故障，該故障一旦發(fā)生將會導(dǎo)致保護(hù)功能異常，使電網(wǎng)失去保護(hù)作用，而承擔(dān)故障時擴(kuò)大停電范圍的巨大風(fēng)險[1]。所以，保護(hù)插件故障需要緊急處理，盡快恢復(fù)裝置正常運(yùn)行。根據(jù)文獻(xiàn)[2]的要求，控制室的溫度應(yīng)控制在5℃-30℃之間，這也是控制室內(nèi)保護(hù)設(shè)備運(yùn)行的適宜溫度。控制室內(nèi)由于配有空調(diào)對溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，其溫度能保持在適宜范圍，但保護(hù)裝置安裝在保護(hù)屏上，其主體部分處于保護(hù)屏柜內(nèi)部，其所處環(huán)境封閉獨(dú)立。

在保護(hù)設(shè)備發(fā)熱嚴(yán)重的情況下，保護(hù)屏內(nèi)環(huán)境乃至保護(hù)裝置內(nèi)環(huán)境溫度會明顯高于控制室溫度，嚴(yán)重時會對保護(hù)裝置產(chǎn)生許多不利影響，給保護(hù)裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患[3]。此外，空調(diào)安放在控制室，由于控制室空間較大，故控制室內(nèi)溫度分布并不均勻，一般離空調(diào)較近的區(qū)域能保持在空調(diào)設(shè)定溫度，離空調(diào)較遠(yuǎn)的區(qū)域會比空調(diào)設(shè)定溫度要高，再加上控制室內(nèi)屏柜阻擋，一般其溫度會隨著距離變遠(yuǎn)而慢慢升高，一般情況下，控制室內(nèi)最高溫度區(qū)域會高于空調(diào)設(shè)定溫度1-5℃，這會使得屏柜內(nèi)環(huán)境溫度情況更加容易惡化[4]。

針對上述情況，本文提出了一種新型的保護(hù)屏內(nèi)環(huán)境散熱系統(tǒng)的研制方案。該系統(tǒng)可以消除保護(hù)裝置運(yùn)行溫度偏高存在的安全隱患，使保護(hù)裝置運(yùn)行在適宜的溫度環(huán)境下，提高裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該散熱系統(tǒng)采用空氣開關(guān)加控制器和風(fēng)扇的組合方式，其空氣開關(guān)主要實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇和控制器的短路保護(hù)，控制器則能根據(jù)屏內(nèi)溫度情況自動控制風(fēng)扇開啟和關(guān)閉。通過該系統(tǒng)散熱作用，使得保護(hù)屏內(nèi)環(huán)境溫度與控制室溫度接近，從而打破溫度壁壘，使保護(hù)裝置實(shí)際運(yùn)行環(huán)境溫度為5℃-30℃，滿足裝置正常運(yùn)行溫度的要求。

散熱系統(tǒng)工作原理如圖1所示，采用成套單片機(jī)控制整個驅(qū)動電路工作，傳感器將采集到的屏內(nèi)溫度傳遞給單片機(jī)控制器，單片機(jī)控制器根據(jù)溫度值判斷是否開啟風(fēng)扇來散熱。

2 設(shè)備安裝

整分系統(tǒng)采用分散布置型式，將風(fēng)扇群、控制器、傳感器和空氣開關(guān)作為獨(dú)立器件分別安裝在屏內(nèi)合適位置。其中風(fēng)扇群安裝在保護(hù)屏上部，屏柜頂部有進(jìn)氣孔，其氣流走向?yàn)閺纳贤拢?jīng)屏柜門和屏柜底部孔洞排氣，實(shí)現(xiàn)氣流良好流通散熱。該布置方案安裝方便，可依據(jù)屏內(nèi)原有條件安裝，空間布置方式靈活，安裝工藝要求較低。此外可將溫度傳感器布置在保護(hù)裝置附近，能真實(shí)反映保護(hù)裝置附近溫度。

3 現(xiàn)場測試

為檢驗(yàn)保護(hù)屏柜內(nèi)環(huán)境散熱系統(tǒng)在各種工況下的實(shí)際效果，在屏柜內(nèi)加入微型加熱裝置模擬典型工況，以得到多組初始溫度，對其進(jìn)行測試。測試前調(diào)整空調(diào)設(shè)定使環(huán)境溫度為25℃，控制器溫度設(shè)定值為26℃，溫度差為保護(hù)屏柜內(nèi)環(huán)境溫度與控制室環(huán)境溫度之差。測試結(jié)果如下表所示：

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，散熱系統(tǒng)能將相對獨(dú)立的保護(hù)屏內(nèi)環(huán)境溫度降到與控制室環(huán)境溫度基本一致，本方案提出的散熱系統(tǒng)能夠很好的滿足保護(hù)屏內(nèi)的散熱要求。

4 結(jié)束

保護(hù)屏內(nèi)的各種元器件，在溫度偏高的情況下長期運(yùn)行會縮短其正常使用壽命和增加各器件的故障率，本文研究的散熱系統(tǒng)能解決保護(hù)屏內(nèi)環(huán)境溫度偏高的問題，從而降低保護(hù)屏內(nèi)各元器件故障率，并能保證其正常使用壽命，可以節(jié)約一筆無形的費(fèi)用。保護(hù)屏內(nèi)環(huán)境溫度保持在適宜范圍內(nèi)，有利于保護(hù)裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有積極的作用。

參考文獻(xiàn)：

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[4]王元，王紀(jì)渝，王國海.微機(jī)保護(hù)裝置電源插件損壞原因分析及應(yīng)對措施研究[J].云南省電機(jī)工程學(xué)會會議論文集，2010（11）：14-16.

作者簡介：伍智華（1985-），男，湖南人，碩士研究生，工程師，研究方向：繼電保護(hù)、自動化。endprint