1.充气柜概述

1.1充气柜整体结构

GZX-40.5kV柜式气体绝缘金属封闭开关设备（简称充气柜)为SF6气体绝缘金属外壳固定式开关柜，是三相交流母线分段的户内成套装置，其结构如图1所示。

图1所示充气柜主要由断路器室、二次室、CT室及柜后电缆室组成，上述几部分共同配合实现对供电系统和负荷的控制、何护及检测。

1.2直流电源在开关柜中的作用

GZX-40.5kV充气柜采用的SET系列直流-直流变换开关电源由深圳斯特克电子技术开发有限公司开发，适用于寻呼机功放、电力系统、集群系统、移动通信基站等通信系统领域。电力系统中，该电源模块主要用于开关柜内二次信号回路及PLC控制器电能供给，实现后台机和保护装置对开关柜状态的实时监控及控制。

2.存在问题及原因分析

2.1存在问题

桂林网区某110kV变电站现有的GZX-40.5kV充气柜缺陷频发，根据运行值班人员提供的数据，该型号充气柜仅2012~2013期间发生缺陷次数及实际缺陷部位(表所示)。

由表1可知，该型号充气柜在同一110kV变电站一年时间同一故障发生率高达82.3%，已严重影响到供电可靠性。

2.2原因分析

2.2.1开关电源模块散热设计不合理:直流变换器的过热保护值为80℃。当温度达到70℃时，装置故障报警灯亮，过热保护不动作;当温度达到80℃时，装置故障报警灯继续亮，过热保护动作，切断电源，装置工作指示灯灭。经调查分析，该电源模块内部元器件设计太过紧凑，导致散热不良，造成其频繁退出运行。

2.2.2运行环境影响:该110kV变电站地处工业中心，其周围粉尘污染严重，在这种运行环境下，开关电源由于静电吸附原因极易造成内部粉尘堆积，从而导致开关电源IGBT等开关元件散热性能下降，触发电源模块热保护启动。因此，良好的防尘措施对提高开关电源散热性能有较好的作用。

3.改进措施

3.1在装置功率元件一侧加装散热片，并于散热片上面装设常规风扇，从而扩大散热面积，增强空气流通，起到散热降温作用，如图3所示改进前后示意图。

3.2在装置本体进风孔加防尘网，防止灰尘进入装置内部，设备维护人员定期对滤网进行清扫，从而减轻元器件表面覆尘，利于装置正常散热，如图3所示加装防尘网后开关电源示意图。对装置实施上述改进后，其改进前后对比如图4所示。

4.实施结果

改进后，为验证改进效果，对开关电源分别在0.5倍、0.8倍及1.0倍负载下进行了为期5天的带负荷试验，图5为不同负载下开关电源的温度曲线，由图5可知，随着负荷的增大，开关电源问题总体呈上升趋势;负载不变的情况下，同一温度曲线基本保持平滑;开关电源在额定负载下运行，最高温度不超过57℃，未达报警值，开关电源可靠性得到显著提高。

5.结论

5.1散热不良是导致开关电源故障频发的主要原因。

5.2加装散热片及防尘网有效的增强了开关电源的散热性能，开关电源的整体性能得到了优化。

5.3为进一步提升开关电源的性能，建议相关人员定期对新装防尘网进行清理，以加强开关电源的空气流通。

5.4本文提出的散热及防尘改进措施对其它应用也有一定借鉴意义。