吳雪峰，邱子平，周國慶

（金華電業(yè)局，浙江 金華 321001）

金華電網(wǎng)500 kV芝堰變于2009年7月投入運(yùn)行，是目前國內(nèi)數(shù)字化技術(shù)實(shí)施范圍最廣、保護(hù)數(shù)字化程度最高的500 kV數(shù)字化變電站之一。

智能終端裝置將所有一次設(shè)備的信息量采集并通過光纖傳至間隔層，它的可靠性直接影響著變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]。放置在戶外開關(guān)場地的智能終端柜為智能終端提供了一個(gè)相對良好的環(huán)境，在一定程度上減少了外界溫度、濕度和電磁干擾的影響，保證了裝置的正常運(yùn)行。但傳統(tǒng)箱體的散熱效果較差，特別是在6—9月份夏季高溫季節(jié)，智能終端柜內(nèi)溫度時(shí)常高達(dá)50℃，而正常運(yùn)行的環(huán)境溫度為-5～40℃。溫度過高使智能終端的缺陷發(fā)生率居高不下，嚴(yán)重威脅著變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，有必要對智能終端的運(yùn)行現(xiàn)狀及散熱方式進(jìn)行深入分析。

1 智能終端柜運(yùn)行現(xiàn)狀

1.1 空氣直接交換降溫

傳統(tǒng)變電所就地端子箱內(nèi)為電纜及端子排，沒有電子設(shè)備，自身不會產(chǎn)生熱量，而數(shù)字化變電站智能終端就地放置在端子箱內(nèi)，智能終端設(shè)備運(yùn)行時(shí)會發(fā)熱，其產(chǎn)生的熱量使柜內(nèi)溫度比環(huán)境室溫高20℃以上。芝堰變智能終端柜采用風(fēng)扇直接交換降溫法，通過柜頂部加裝的2臺大功率風(fēng)扇，將柜內(nèi)熱量從柜頂散風(fēng)窗排出柜外，就地柜內(nèi)直接散熱示意見圖1。

圖1 直接散熱降溫

通過后臺調(diào)取溫度報(bào)告記錄可見，在夏季高溫季節(jié)，智能終端柜內(nèi)溫度普遍超過40℃，甚至最高達(dá)55℃。采用風(fēng)扇直接交換降溫法只能使柜內(nèi)溫度降低5℃左右，柜內(nèi)溫度超過設(shè)備正常工作溫度范圍，降溫效果不甚理想，已影響設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 缺陷統(tǒng)計(jì)分析

500 kV芝堰變自2009年7月投入運(yùn)行以來，共發(fā)生保護(hù)及自動(dòng)化缺陷83條，其中由于智能終端柜溫度過高產(chǎn)生的相關(guān)缺陷為14條，占17%，嚴(yán)重影響日常穩(wěn)定運(yùn)行，如萬松Ⅰ與Ⅱ線第一套智能終端因板件運(yùn)行不穩(wěn)定發(fā)“子模件通信（SPI）異?！毙盘枺F(xiàn)場不能復(fù)歸，由智能終端柜內(nèi)故障引起的部分缺陷匯總見表1。

溫度過高極大地威脅著變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，消耗了維護(hù)人員大量的工作精力。如何提高智能終端柜散熱效果是一個(gè)亟待解決的問題。經(jīng)綜合分析后，決定在柜內(nèi)加裝翅片熱板隔離式熱交換器，以期降低柜內(nèi)溫度。

表1 部份缺陷匯總

2 加裝熱交換器

2.1 翅片熱板隔離式熱交換器

翅片熱板隔離式熱交換器[2]內(nèi)部裝有加熱器、風(fēng)扇和散熱片等部件，柜內(nèi)與柜外隔絕封閉，空氣不進(jìn)行交換。柜內(nèi)熱量通過散熱片傳導(dǎo)，將室內(nèi)空氣熱量傳至散熱片；柜外空氣從下進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入通過散熱片吸收熱量，從上出風(fēng)口出風(fēng)，將熱量帶出。可設(shè)定溫度范圍進(jìn)行自動(dòng)控制。其散熱路徑見圖2。

圖2 翅式散熱原理

2.2 加裝方法

智能終端柜加裝熱交換器主要涉及拆除柜頂2臺散熱風(fēng)扇并進(jìn)行封堵；更換后柜門和加裝熱交換器等工作。期間一次設(shè)備不停役，智能終端柜運(yùn)行。施工步驟如下：

（1）為保證熱交換器的散熱效果，應(yīng)對整個(gè)智能終端柜進(jìn)行密封，故需拆除原有的頂部風(fēng)扇。在拆除戶外柜頂蓋工作中應(yīng)注意與運(yùn)行設(shè)備的安全距離，為避免誤碰帶電端子和設(shè)備，需用紅布對運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行遮擋。

（2）拆除頂蓋后進(jìn)行封堵。進(jìn)行封堵時(shí)，因端子箱頂部空間狹小，需特別注意與柜頂空氣開關(guān)的距離。待拆除頂蓋后，使用絕緣的環(huán)氧樹脂板和絕緣膠布對運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行有效遮擋。

（3）拆裝后柜門時(shí)需特別注意避免直接敲擊插銷和柜門，需用毛巾等包裹后再工作，以減少震動(dòng)。

（4）加裝熱交換器，接入交流電源。熱交換器接入交流電時(shí)，需注意與其他運(yùn)行電源的距離。

2.3 降溫效果

通過紅外測溫對比，加裝熱交換器后柜內(nèi)溫度與未改造柜體相比降低了約10℃，散熱效果比較理想，基本滿足了智能變電站室外場地智能終端正常運(yùn)行的需要，溫度比較見圖3。

圖3 效果分析

3 結(jié)語

數(shù)字化變電站是未來電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展方向，在完成試驗(yàn)和試運(yùn)行的基礎(chǔ)上，推廣使用翅片熱板隔離式熱交換器，降低智能終端柜內(nèi)溫度，將使智能終端缺陷發(fā)生率大幅降低，對未來新上數(shù)字化變電站智能終端柜的散熱方式具有參考價(jià)值。

[1]杜浩良，李有春，盛繼光.基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化與傳統(tǒng)繼電保護(hù)的比較[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009，37（24）:172-176.

[2]厲春元，鄭燕妮，劉吉普.翅片熱板散熱器的傳熱研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2007（7）:112-114.

[3]睢鵬.富村數(shù)字化變電站二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M].天津：天津大學(xué)出版社，2008.