保护屏内散热系统研制

伍智华+宋星

摘 要：保护装置插件故障会导致保护功能异常，使电网失去保护作用，当电网发生故障时，面临着大面积停电的风险。提出了一种新型的保护屏内环境散热系统的方案，该散热系统采用空气开关加单片机控制器和风扇的组合方式，通过控制器采集到的温度信息来驱动风扇工作，从而降低保护屏内的温度。该系统可以消除保护装置运行温度偏高存在的安全隐患，使保护装置运行在适宜的温度环境下，提高装置安全稳定运行。

关键词：插件故障；散热系统；单片机控制器；运行温度

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

0 引言

微机保护装置广泛应用于电力系统，其种类较多，保护装置插件故障是继电保护常见故障，该故障一旦发生将会导致保护功能异常，使电网失去保护作用，而承担故障时扩大停电范围的巨大风险[1]。所以，保护插件故障需要紧急处理，尽快恢复装置正常运行。根据文献[2]的要求，控制室的温度应控制在5℃-30℃之间，这也是控制室内保护设备运行的适宜温度。控制室内由于配有空调对温度进行调节，其温度能保持在适宜范围，但保护装置安装在保护屏上，其主体部分处于保护屏柜内部，其所处环境封闭独立。

在保护设备发热严重的情况下，保护屏内环境乃至保护装置内环境温度会明显高于控制室温度，严重时会对保护装置产生许多不利影响，给保护装置的安全稳定运行带来隐患[3]。此外，空调安放在控制室，由于控制室空间较大，故控制室内温度分布并不均匀，一般离空调较近的区域能保持在空调设定温度，离空调较远的区域会比空调设定温度要高，再加上控制室内屏柜阻挡，一般其温度会随着距离变远而慢慢升高，一般情况下，控制室内最高温度区域会高于空调设定温度1-5℃，这会使得屏柜内环境温度情况更加容易恶化[4]。

针对上述情况，本文提出了一种新型的保护屏内环境散热系统的研制方案。该系统可以消除保护装置运行温度偏高存在的安全隐患，使保护装置运行在适宜的温度环境下，提高装置安全稳定运行。

1 系统设计

该散热系统采用空气开关加控制器和风扇的组合方式，其空气开关主要实现风扇和控制器的短路保护，控制器则能根据屏内温度情况自动控制风扇开启和关闭。通过该系统散热作用，使得保护屏内环境温度与控制室温度接近，从而打破温度壁壘，使保护装置实际运行环境温度为5℃-30℃，满足装置正常运行温度的要求。

散热系统工作原理如图1所示，采用成套单片机控制整个驱动电路工作，传感器将采集到的屏内温度传递给单片机控制器，单片机控制器根据温度值判断是否开启风扇来散热。

2 设备安装

整分系统采用分散布置型式，将风扇群、控制器、传感器和空气开关作为独立器件分别安装在屏内合适位置。其中风扇群安装在保护屏上部，屏柜顶部有进气孔，其气流走向为从上往下，经屏柜门和屏柜底部孔洞排气，实现气流良好流通散热。该布置方案安装方便，可依据屏内原有条件安装，空间布置方式灵活，安装工艺要求较低。此外可将温度传感器布置在保护装置附近，能真实反映保护装置附近温度。

3 现场测试

为检验保护屏柜内环境散热系统在各种工况下的实际效果，在屏柜内加入微型加热装置模拟典型工况，以得到多组初始温度，对其进行测试。测试前调整空调设定使环境温度为25℃，控制器温度设定值为26℃，温度差为保护屏柜内环境温度与控制室环境温度之差。测试结果如下表所示：

根据试验数据可以看出，散热系统能将相对独立的保护屏内环境温度降到与控制室环境温度基本一致，本方案提出的散热系统能够很好的满足保护屏内的散热要求。

4 结束

保护屏内的各种元器件，在温度偏高的情况下长期运行会缩短其正常使用寿命和增加各器件的故障率，本文研究的散热系统能解决保护屏内环境温度偏高的问题，从而降低保护屏内各元器件故障率，并能保证其正常使用寿命，可以节约一笔无形的费用。保护屏内环境温度保持在适宜范围内，有利于保护装置的安全稳定运行，对电网的安全稳定运行有积极的作用。

参考文献：

[1]黄阳岗，李煜亮，张贝，廖金国.继电保护装置电源插件改进措施[J].设备管理与维修，2017（16）：8-10.

[2]中华人民共和国国家发展和改革委员.DL/T587-2007.微机继电保护装置运行管理规程[S].北京：中国标准出版社，2007.

[3]师元康，姜振超，赵书涛.基于内部温度的继电保护装置时变失效率研究[J].电力系统保护与控制，2016（04）：25-28.

[4]王元，王纪渝，王国海.微机保护装置电源插件损坏原因分析及应对措施研究[J].云南省电机工程学会会议论文集，2010（11）：14-16.

作者简介：伍智华（1985-），男，湖南人，硕士研究生，工程师，研究方向：继电保护、自动化。endprint