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電力開關柜電子設備可靠性方案

2016-05-03

電力開關柜電子設備故障率比較高,究其原因,主要有3點:

1、? 沿海地區或工廠區域,空氣存在鹽霧或腐蝕性氣體,控制器長時間運行,腐蝕性氣體吸附到PCB單板上,導致單板銅箔發生原電池反應,銅箔腐蝕斷路,導致設備故障。

2、? 設備加工質量,如虛焊等。

3、? 設備內部器件失效,導致設備故障。(與應用環境有關,如高溫、高壓、雷擊等)

針對第一點,我們可以采用在PCB單板上刷三防漆,避免銅箔腐蝕。

針對第二點,主要從加工工藝入手,提高直通率,直通率低的話,一定會有一定比例的加工問題產品流入市場。

下面主要分析器件失效問題。器件失效,一方面原因是器件本身質量問題,另外一方面很大程度是設計使用的問題。

器件本身質量問題,只能通過選擇器件廠家來解決,如選擇歐美或日系大牌廠家,或業內高端廠家。

設計使用問題主要是對器件的認知不足:

1、? 器件必須要降額使用,降額使用可以大大降低器件的失效率,比如電解電容耐壓,一般要求80%降額使用,可以達到電信級可靠度。

2、? 降額使用必須按照設備最嚴苛的極端使用環境來考核,如戶外端子箱溫度按65度,共模差模防雷6kv等。

3、? 對有壽命的器件,要計算使用壽命,如電解電容和風扇,使用環境的溫度高低直接影響器件的壽命。

電解電容壽命計算公式如下,針對端子箱這種應用場景,一般應該做到40度/5年,這樣實際端子箱年平均溫度為25度,其實際電容壽命估計可以到10年以上。在具體開發設計中,要仔細測量電解電容紋波電流,這樣才能準確計算電容壽命。

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風扇壽命計算如下,風扇計算同理也按40度/5年來考核,這樣等效也可以到10年左右。

4、? 要深入了解產品的使用環境,如端子箱的電壓范圍,一般國家規定電網電壓最高是+10%,一般廠家設計產品會按15%設計,留5%余量,但實際應用中,有時電壓會達到20%,特別是小水電供電的區域,故在電力系統中,設備應該按20%余量考慮。

這個電壓主要對設備內部的變壓器鐵損和電解電容耐壓造成影響。設備出廠前要做高溫高壓老化試驗,試驗時間最少24小時,且根據老化后的故障率來調整老化時間,或增加或減少老化時間。

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結論:端子箱可靠性設計,主要是:

三防漆+加工直通率+壽命計算+器件降額+品牌廠家器件+老化試驗

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