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    110kV变电站GIS就地监控器可靠性研究及应用

    放大字体  缩小字体 发布日期:2021-12-28 13:47:34    浏览次数:28    评论:0
    导读

    摘要:针对考虑组合式电气GIS就地监控器箱体密封性和方便检修维护的要求,设计出新监控器箱体和报警面板。箱体采用整个箱体抽屉式密封箱,核心主板采用集成电路板与“电阻分压+固态继电器”双结合的方案,可移植性强,方便日常检修维护。关键词:全封闭式组合电器(GIS);固态继电器;碳膜电阻;独立式LED信号灯;体抽屉式

    摘要:针对考虑组合式电气GIS就地监控器箱体密封性和方便检修维护的要求,设计出新监控器箱体和报警面板。箱体采用整个箱体抽屉式密封箱,核心主板采用集成电路板与“电阻分压+固态继电器”双结合的方案,可移植性强,方便日常检修维护。

    关键词:全封闭式组合电器(GIS);固态继电器;碳膜电阻;独立式LED信号灯;体抽屉式密封箱

    组合式电气GIS 设备运行状态就地监控器的作用是在运行中的GIS 设备进行状态监视,其工作原理是将组合式电气GIS 设备各单元告警回路引至就地监控器,由就地监控器启动光字牌发出相应的亮光指示。本文提到旧式监控器的告警信号重动使用启动电压为直流220V 的干簧继电器,组合式发光二极管作为告警指示。元器件虽然使用全进口配件,比较耐用,但是箱体缺少防尘防污措施,而且监控器内部排布比较臃肿,透气空间较少,继电器线圈及发光二极管长期运行容易发热不容易散去。由于设计存在缺陷,加速元器件老化及增加内部短路的可能性,容易导致监控器发生部分功能失效,或出现误报警发信等影响设备异常情况。由于这类进口设备已经过保质期,元件为原厂专配,发生故障时寻找通用型元件不能替代。如联系原厂家找相关型号设备备件进行更换,会产生维修费用高昂及故障处理时间不受控等诸多问题困扰,直接影响设备的正常运行。

    本文根据一个110kV 变电站此类型旧式进口设备配套就地监控器设备,分析其整体结构多种不协调因素,从箱体结构、元器件到输入输出端子的使用,进行整体改造。从防尘,降温,散热等几大要素设计出新型监控器,并用现场改造及应用,阐述新型监控器优越性、可移植性及实用性等多个特点,改善GIS 就地监控器现运行工况,提高设备运维可靠性。

    1 现状分析

    箱体缺陷。变电站运维人员会按计划安排二次设备的维护清扫,终究不能满足因为设计缺陷而导致运行环境不理想,由于组合式电气设备的监控器箱是长期带电且箱体密封度不足,都会导致灰尘的堆积,外部盖板根本起不到防尘作用。虽然经常进行设备清扫工作,但是由于设备长期带电原因,灰尘很容易吸附在上面。尽管经常进行二次清扫,箱体内部还是不满灰尘,特别是印刷电路板上的金属电路,吸附特别严重。

    元器件问题。就地监控器启动告警信号的重动元件使用小型干簧继电器及组合式发光二极管。原监控型号箱回路采用分散式插板结构,元器件较大,内部排布比较紧密,不利于散热;启动发信回路采用小型干簧继电器,线圈直接接DC220V 直流系统,线圈励磁电流大,发热功率较大,在这种环境下长期运行,容易缩短元件的寿命。信号光字牌使用组合式发光二极管光字牌,安装位置受限,单个体故障维修进行更换比较困难。元件使用从设备投产至今,使用国外组合式电气的原厂配件,兼容性差,使用市面上通用型配件不适用。该设备维护保修期已过,交由原设备厂家进行维护,面对着高昂的费用及时间不可控,维修工作会难以开展。

    2 设计思路

    针对设备存在问题进行分析,按照变电站110kV 组合式电气GIS 就地监控器的工作原理和外部二次回路连接情况,梳理出新监控器设计思路以及二次回路改造要求,据此编制就地监控器电路板设计方案,将整合监控器电路板,实现监控器的功能替代目的;同时对旧监控器二次回路进行重新设计、排线,解决电气回路设计冗余、抗干扰能力差的问题。考虑箱体密封性和方便检修维护的要求,项目组重新设计和安装新监控器箱体和报警面板。

    2.1 箱体设计

    旧监控器的面板及内部端子排是固定在汇控柜上,存在空间狭小不利于检修工作、开放式设计运行多年后落灰严重的问题。为此项目小组对箱体进行重新设计和改造:采用抽屉式箱体设计方案。将监控器分为监控器箱体及支架,支架直接固定在汇控柜门板上,对箱体起支撑固定作用,箱体可以在支架上进行滑动及抽离,并且箱体的面板可以拉伸活动,方便维护检修工作,见图1;监控器箱体采用机箱密封设计,两侧设散热槽片,减少积尘,并配以散热风扇,将内部热空气排出箱体。

    图1 新监控器设计图

    2.2 电气回路设计

    主控回路。旧监控器内元件及回路分布为插板式,新监控器内主控回路一改旧有臃肿的设计及理念,采用整合式电路板设计,利用Protel 软件对电路板进行设计,并做好电子元器件选型工作,见图2、图3(b)。如图3(a),发信继电器线圈启动回路使用碳膜电阻串联降压的技术,使继电器启动回路的电压调整至24V,与采用24V 固态继电器相结合的措施,排列合理减少箱体空间占用,降低回路功耗,大大减少整个监控器的发热度。

    指示回路。信号指示灯一改原组合式发光二极管光字牌设计,采用独立式LED 信号灯,回路简洁清晰,便于安装及日后维护。

    3 结语

    新设计的GIS 就地监控器经过现场安装及调试,完全替代原有的进口监控器,安装方便,有效降低箱体发热,并总结出以下四点:

    图2 监控器设计思路图

    图3 主控PCB 电路板设计图

    采用集成电路板。将旧监控器的信号重动功能、就地报警输出、遥信报警输出等功能用一块集成电路板实现;在重动回路上采用“电阻分压+固态继电器”方案,使用24V 固态继电器替代原电磁式继电器,提高继电器使用可靠性和使用寿命,并解决无备品备件的难题。在集成电路板的输入输出方式上,将所有输入输出接口经欧式端子接入;标准化接口方式,规范二次回路接线布线,使得电路原理清晰易懂,可移植性强,方便检修维护工作。

    采用LED 信号灯。监控器面板安装了新型LED信号灯,提高信号灯使用寿命和可靠性。

    采用抽屉式密封箱体。监控器箱体参考国内通用装置设计方案,采用密封式机箱设计,减少监控器暴露面积,降低电路板积灰可能性;在箱体上,面板能抽拉移动,方便对箱体内元器件进行检修;采用箱体与支架分离的模式,箱体可以固定在支架上,也可以抽拉出来,检修方便灵活。

    优化监控器二次回路。改造中,监控器二次回路进行核查,排除出信号接线错误、漏接等问题。结合新监控器标准化接口,对GIS 本体信号二次回路进行重新设计和排线,使得回路清晰简单,解决电气回路设计冗余、抗干扰能力差的问题,并很容易推广使用。


     
    (文/小编)
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