表计型用电信息采集终端运行损坏故障分析

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1、表计型电力用户用电信息采集终端运行损坏故障分析1211刘爱国，马元鑫，陈虎，胡闯1.武汉兴通力电源技术有限公司（湖北，武汉430056），2.国网北京电力公司客户服务中心（北京市东城区100162）；摘要：针对输入电压为220/380Vac的三相四线制供电，采用了开关电源的表计型Ⅲ型专变采集终端、I型集中器和配变终端在现场运行过程中发生的损坏甚至爆炸事故，本文提出了终端供电过电压是导致终端损坏的重要原因，尤其是配电变压器非全相空载投入产生的暂时过电压是当今造成终端损坏的主要原因之一，过电压作用于终端后产生

2、的弧光放电是引起终端爆炸的直接原因。针对产生损坏的原因，本文提出了相应的改进建议。关键词：终端；损坏；爆炸；分析；配电变压器；励磁涌流；非全相投入；暂时过电压；弧光放电；改进建议。0、引言国家电网公司于2009年首次公布了智能电网发展计划，随着近年智能电网建设不断地推进，电力用户用电信息采集系统已经在全国广泛应用。仅从2013年国家电网公司的招标结果来看，Ⅲ型专变采集终端共招了87万多台、I型集中器共招了122万多台。多年来，国家电网公司、南方电网公司和一些地方公司每年的招标数量都是很大的，因此有大量的这

3、二类的表计型终端在现场运行。表计型Ⅲ型专变终端和I型集中器的供电电源有线性电源和开关电源二种。在同等的额定输出功率和使用环境下，开关电源由于其体积小、效率高、节能、适应输入电压范围宽，性价比高，比线性电源有着明显的优势，因此，越来越受到设计人员的青睐，在表计型终端中的使用量呈逐年上升趋势。但是，自从表计型终端使用开关电源以来，在全国范围内也陆续出现了一定数量的表计型终端损坏甚至爆炸的现象，给供电部门和用户造成了一定的影响。据行业内一些重要终端厂商反映，结合我们调查的情况来看，表计型终端的损坏部分涉及到终端

4、的方方面面，其中终端供电部分的损坏是其中之一，并且有些输入电压为220/380Vac三相四线制供电的表计型终端供电部分的损坏还很严重。当然，终端供电部分的损坏也会导致其它方面的损坏，同样地，终端其它方面的损坏也会导致供电部分的损坏。多年来，关于使用了开关电源的终端其供电部分的损坏原因在业内争论很多。有说是雷击损坏，有说是电源品质异常出现的损坏，等等，莫衷一是。这里有一个典型的争论例子，在同一现场，在多数情况下，为什么终端供电部分电路会损坏，而相邻使用了线性电源的三相电能表的供电部分却能独善其身？不明真相的

5、人就由此得出结论说开关电源根本不适合应用到终端上。基于此，我们有必要研究导致这类终端供电部分损坏的原因，并提出相应的改进措施，以期解决困扰行业多年的问题，加强终端运行的可靠性，具有很迫切的现实意义。1、现场终端及使用环境1．1现场终端介绍表计型终端主要由电源板、控制主板、通讯模块、显示屏和外壳组成。终端供电部分由输入接线柱、输入导线与电源板构成，电源板一般含有电源输入保护部分、电源部分和交采部分。对于使用了开关电源的终端，其电源部分就是开关电源。1图1是目前几类使用了开关电源的表记型终端常用的供电部分结构

6、及电路简图。图中注明了关键器件的参数。输入保护电路是为了防止浪涌过电压的侵害。前级输入保护电路由压敏电阻RV1-RV3和限流线绕电阻RX1-RX3组成，后级输入保护使用了一只压敏电阻RV4，有些方案中没有用此压敏电阻。目前在行业内，三相整流电路主要是采用三相全波整流方式。开关电源DC-DC转换部分主要由输入整流桥KB、输入滤波电解电容C1-C2、开关变压器T、开关管T1、输入过压保护电路、控制电路和输出电路等组成。图1：终端供电部分结构及电路简图1．2终端使用环境1）终端全部安装在配电网末端配电变压器旁。

7、2）配电变压器一次侧开关为断路器或跌落式熔断器（又称零克），二次侧开关为隔离开关。3）末端配电变压器以△/Y方式联结的居多，一般电压比为10/0.4KV。4）线路提供给终端的供电方式有三种：100Vac三相三线供电、57.7/100Vac或220/380Vac三相四线供电，前二种由配电变压器一次侧PT供电，后一种由二次侧直接供电。5）图2是220/380Vac三相四线供电终端现场接线示意图。图2：220Vac/380Vac三相四线供电终端现场接线示意图2、终端损坏情况及初步分析2．1终端损坏现象一般损坏现

8、象有：输入接线柱熔化、接线柱附近外壳塑料烧焦、输入导线烧断、线绕电阻RX1-RX3灼伤或烧断开路或烧脱落、整流管D1-D16开路或短路损坏、电解电容C1-C2鼓包或漏液或爆裂或从线路板上炸脱落、开关管T1短路或爆裂、压敏电阻RV4失效或爆裂或2炸脱落、线路板上印制线起皱或断裂、线路板被烧黑或烧成碳灰。部分终端仅输入导线在焊盘处烧断，焊盘附近线路板上有明显烧灼痕迹；或者是仅输入接线柱熔化、接线柱附近外壳塑料烧焦；有少部分终端爆炸