如何提高電氣自動化控制設(shè)備的可靠性

摘要：隨著電氣自動化不斷地發(fā)展，它在各個行業(yè)得以廣泛應(yīng)用。但是電氣自動化控制設(shè)備還存在著一定的不足，要提高電氣自動化控制設(shè)備的可靠性，必須根據(jù)控制設(shè)備的特點，采用相應(yīng)的可靠性設(shè)計方法，提高系統(tǒng)可靠性。

關(guān)鍵詞：電氣自動化；控制設(shè)備；可靠性

隨著計算機技術(shù)和電力技術(shù)的日臻成熟，電力控制和運行系統(tǒng)得到快速發(fā)展，逐步朝自動化、數(shù)字化、可視化發(fā)展，新技術(shù)新設(shè)備的采用逐步取代了傳統(tǒng)的技術(shù)，為電網(wǎng)的發(fā)展與電力的安全運行提供了技術(shù)保障。

1 電氣自動化控制方式

1.1 集中監(jiān)控方式

這種監(jiān)控方式優(yōu)點是運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統(tǒng)設(shè)計容易。但由于集中式的主要特點是將系統(tǒng)的各個功能集中到一個處理器進行處理，處理器的任務(wù)相當(dāng)繁重，處理速度受到影響。由于電氣設(shè)備全部進入監(jiān)控，伴隨著監(jiān)控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降、電纜數(shù)量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經(jīng)常不到位，造成設(shè)備無法操作。這種接線的二次接線復(fù)雜，查線不方便，大大增加了維護量，還存在由于查線或傳動過程中由于接線復(fù)雜而造成誤操作的可能性。

1.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控方式

最早研發(fā)的自動化系統(tǒng)主要是遠(yuǎn)程控制裝置，主要采用模擬電路，由電話繼電器、電子管等分立元件組成。這一階段的自動控制系統(tǒng)不涉及軟件。主要由硬件來完成數(shù)據(jù)收集和判斷，無法完成自動控制和遠(yuǎn)程調(diào)解。它們對提高變電站的自動化水平，保證系統(tǒng)安全運行，發(fā)揮了一定的作用，但是由于這些裝置，相互之間獨立運行，沒有故障診斷能力，在運行中若自身出現(xiàn)故障，不能提供告警信息，有的甚至?xí)绊戨娋W(wǎng)安全。遠(yuǎn)程監(jiān)控方式具有節(jié)約大量電纜、節(jié)省安裝費用、，節(jié)約材料、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點。由于各種現(xiàn)場總線（如Lonworks 總線，CAN 總線等）的通訊速度不是很高，而電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所有這種方式適合于小系統(tǒng)監(jiān)控，而不適應(yīng)于全廠的電氣自動化系統(tǒng)的構(gòu)建。

1.3 現(xiàn)場總線監(jiān)控方式

現(xiàn)場總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設(shè)計更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據(jù)間隔的情況進行設(shè)計。采用這種監(jiān)控方式除了具有遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的全部優(yōu)點外，還可以減少大量的隔離設(shè)備、端子柜、I/0卡件、模擬量變送器等，而且智能設(shè)備就地安裝，與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接，可以節(jié)省大量控制電纜，節(jié)約很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，使整個系統(tǒng)的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應(yīng)的元件，不會導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。因此現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

2.如何提高電氣自動化控制設(shè)備的可靠性

2.1 合理的節(jié)能降耗

設(shè)備中的零部件元器件，其品種和規(guī)格應(yīng)盡可能少，盡量使用由專業(yè)廠家生產(chǎn)的通用零部件或產(chǎn)品。立足于使用國產(chǎn)材料和來源多、價格低的材料；設(shè)備（含零部件）的加工精度要與技術(shù)條件要求相適應(yīng)，不允許無根據(jù)地追求高精度。在滿足產(chǎn)品性能指標(biāo)的前提下，其精度等級應(yīng)盡可能低，裝配也應(yīng)簡易化，盡量不搞選配和修配，力求減少裝配工人的體力消耗，便于自動流水生產(chǎn)。

2.2 選用技術(shù)成熟的產(chǎn)品

根據(jù)電路性能的要求和工作環(huán)境的條件選用合適的元器件，元器件的技術(shù)條件、技術(shù)性能、質(zhì)量等級等均應(yīng)滿足設(shè)備工作和環(huán)境的要求，并留有足夠的余量；優(yōu)先選用經(jīng)實踐證明質(zhì)量穩(wěn)定、可靠性高、有發(fā)展前途的標(biāo)準(zhǔn)元器件，不選用淘汰和禁用的元器件；應(yīng)最大限度地壓縮元器件的品種規(guī)格，減少生產(chǎn)廠家，提高它們的復(fù)用率；除特殊情況外，所有電子元器件應(yīng)按不同的要求經(jīng)過必要的可靠性篩選后，才能用到產(chǎn)品中；優(yōu)先選用有良好的技術(shù)服務(wù)、供貨及時、價格合理的生產(chǎn)廠家的元器件。對關(guān)鍵元器件要進行用戶對生產(chǎn)方的質(zhì)量認(rèn)定；仔細(xì)分析比較同類元器件在品種、規(guī)格、型號和制造廠商之間的差異，擇優(yōu)選擇。要注意統(tǒng)計在使用過程中元器件所表現(xiàn)出來的性能與可靠性方面的數(shù)據(jù)，作為以后選用的依據(jù)。

研究產(chǎn)品與零部件技術(shù)條件，分析產(chǎn)品設(shè)計參數(shù)，研討和保證產(chǎn)品性能和使用條件，正確制定設(shè)計方案；其次，根據(jù)產(chǎn)量設(shè)定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式和產(chǎn)品類型。因為產(chǎn)量的大小決定著生產(chǎn)批量的規(guī)模，生產(chǎn)批量不同，其生產(chǎn)方式類型也不同，因而其生產(chǎn)經(jīng)濟性也不同；同時，運用價值工程觀念，在保證產(chǎn)品性能的條件下，按最經(jīng)濟的生產(chǎn)方法設(shè)計零部件；在滿足產(chǎn)品技術(shù)要求的條件下，選用最經(jīng)濟合理的原材料和元器件，以求降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本；全面構(gòu)思，周密設(shè)計產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品具有良好的操作維修性能和使用性能，以降低設(shè)備的維修費用和使用費用。

2.3 合理控制電子設(shè)備的溫升

溫度是影響電子設(shè)備可靠性最廣泛的一個因素，電子設(shè)備工作時，其功率損失一般都以熱能形式散發(fā)出來，尤其是一些耗散功率較大的元器件，如電子管變壓管、大功率晶體管、大功率電阻等。另外，當(dāng)環(huán)境溫度較高時，設(shè)備工作時產(chǎn)生的熱能難以散發(fā)出去，將使設(shè)備溫度升高。例如，半導(dǎo)體器件對溫度反應(yīng)很敏感，過高的溫度會使器件的工作點發(fā)生漂移、增益不穩(wěn)定、噪聲增大和信號失真，嚴(yán)重時會引起熱擊穿。因此，通常半導(dǎo)體器件的溫度不能過高，如鍺管不超過 70—100℃；硅管不超過150 —200℃。

因此對于半導(dǎo)體分立器件散熱需要考慮：對于功率小于100 mW的晶體管，一般不用散熱器；大功率半導(dǎo)體分立器件應(yīng)裝在散熱器上；散熱器應(yīng)使肋片沿其長度方向垂直安裝，以便于自然對流。散熱器上有多個肋片時，應(yīng)選用肋片間距大的散熱器；半導(dǎo)體分立器件外殼與散熱器間的接觸熱阻應(yīng)盡可能小，應(yīng)盡量增大接觸面積，接觸面保持光潔，必要時在接觸面上涂上導(dǎo)熱膏或加熱絕緣硅橡膠片，借助于合適的緊固措施保證緊密接觸；散熱器要進行表面處理，使其粗糙度適當(dāng)并使表面呈黑色，以增強輻射換熱；對于熱敏感的半導(dǎo)體分立器件，安裝時應(yīng)遠(yuǎn)離耗散功率大的元器件。

2.4 注意對電子設(shè)備的氣候防護

潮濕、鹽霧、霉菌以及氣壓污染氣體對電子設(shè)備影響很大，其中潮濕的影響是最主要的。特別是在低溫高濕條件下，空氣濕度達(dá)到飽和時會使機內(nèi)元器件印制電路板上產(chǎn)色和凝露現(xiàn)象，使電性能下降，故障上升。當(dāng)電子設(shè)備受到潮濕空氣的侵蝕，會在元器件或材料表面凝聚一層水膜，并滲透到材料內(nèi)部，從而造成絕緣材料表面電導(dǎo)率增加，體積電阻率降低，介質(zhì)損耗增加，零部件電氣短路、漏電或擊穿等。潮氣還能引起覆蓋層起泡甚至脫落，使其失去保護作用。通常采用浸漬、灌封、密封等措施。

事實上，只要合理加工、正確安裝，電子設(shè)備在運行中可以獲得更高的可靠性。在未來的科技、生活領(lǐng)域中，電子設(shè)備將會得到更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻

[1]周志敏，孫曉波《淺析電氣設(shè)備可靠性設(shè)計》【J】.電氣開關(guān).2003（1）

[2]沈維陽.《工業(yè)企業(yè)電氣設(shè)備可靠性診斷和維修》【J】. 現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)2007（6）