凌 震 （安徽智行建設(shè)工程有限公司，安徽 合肥 230000）

0 前言

電力智能箱變由高壓?jiǎn)卧⒆儔浩鲉卧?、低壓?jiǎn)卧M成，布置形式分為"目"字形和"品"字形。它適用于三相交流額定電壓3～12kV，額定頻率50Hz 的電力系統(tǒng)，作為接受和分配電能并對(duì)電路實(shí)行控制、保護(hù)及檢測(cè)的裝置。

合寧線鐵路電力智能箱變的防火安全事關(guān)重要，它密切關(guān)系到合寧鐵路的行車安全。因此在建設(shè)時(shí)，合寧線沿線鐵路電力智能箱變里均設(shè)置了點(diǎn)型光電型感煙火災(zāi)探測(cè)器（以下稱煙感）對(duì)初期火災(zāi)進(jìn)行探測(cè)，并由現(xiàn)場(chǎng)RTU（Remote Terminal Unit)遠(yuǎn)程終端采集器采集上傳至主控制站報(bào)警。

煙感同其它的電氣設(shè)備一樣，會(huì)隨著使用時(shí)間地推移而老化，其對(duì)火災(zāi)的探測(cè)功能會(huì)衰退，其使用壽命一般為5年左右。合寧線自2008 年4 月開通至今已10 年有余,沿線的電力箱變內(nèi)安裝的煙感，因自身工況經(jīng)常出現(xiàn)誤報(bào)警現(xiàn)象。由于市場(chǎng)上已采購不到原型號(hào)或相匹配的煙感，導(dǎo)致無備品進(jìn)行更換，日常處理只能將故障煙感斷電復(fù)位或屏蔽，造成了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)電力箱變安全運(yùn)行功能的缺失，埋下了安全隱患。

為消除該設(shè)備隱患，需要對(duì)合寧線電力箱變內(nèi)壽命已到期的煙感進(jìn)行更換。通過參數(shù)對(duì)比，選擇了一款市售煙感產(chǎn)品，經(jīng)過改造其內(nèi)部電路，實(shí)現(xiàn)了直接替換。

1 既有煙感設(shè)備分析

合寧線電力箱變既有的煙感型號(hào)為JTY- GD- HY- 1A, 為三線制光電型煙感，報(bào)警輸出信號(hào)為有源電壓量；替換煙感型號(hào)為JTY- GD- DG311,為四線制光電型煙感，報(bào)警輸出信號(hào)為無源開關(guān)量。

圖1 煙感底座接線圖

新舊煙感的探測(cè)原理相同：通過光電對(duì)管探測(cè)迷宮器件內(nèi)煙霧對(duì)光的遮擋程度產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。新煙感的供電電源、工作溫濕度等特性參數(shù)符合現(xiàn)場(chǎng)要求，只是報(bào)警輸出信號(hào)與既有煙感存在差異。

1.1 煙感安裝位置

合寧客專沿線的電力箱變由2 路10kV貫通線供電，布局為目字形結(jié)構(gòu)，按設(shè)備功能分隔為高壓間、低壓間和2個(gè)變壓器間。每個(gè)功能間安裝有點(diǎn)型光電煙感，其煙霧報(bào)警信號(hào)通過現(xiàn)場(chǎng)RTU遠(yuǎn)程終端采集器采集上傳至電力SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)調(diào)度端主站，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警功能。

圖2 箱變煙感安裝平面圖

1.2 煙感外部接線原理

電力箱變功能間的煙感報(bào)警輸出端分別接至RTU 遠(yuǎn)程終端采集柜，經(jīng)RTU遠(yuǎn)程終端采集器的遙信回路采集后遠(yuǎn)程上傳，發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)。

圖3 箱變煙感的外部接線原理圖

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)接線，高低壓間的煙感報(bào)警信號(hào)，分別接至RTU 遠(yuǎn)程終端采集器遙信板的2 個(gè)采集端口單獨(dú)采集；變壓器間的2 路煙感報(bào)警信號(hào)，則為并接至RTU 遠(yuǎn)程終端采集器遙信板的1 個(gè)采集端口。

1.3 煙感內(nèi)部電路原理

根據(jù)改造目的，主要對(duì)既有煙感的報(bào)警輸出回路進(jìn)行剖析，其它回路（光電探測(cè)、模數(shù)轉(zhuǎn)換、計(jì)算控制電路）不做說明。經(jīng)拆解測(cè)繪，既有煙感輸出電路為采用NPN 型三極管構(gòu)成的開關(guān)電路。

圖4 既有煙感輸出電路原理圖

正常環(huán)境下，既有煙感內(nèi)部控制端control 為低電平，開關(guān)管T 截止關(guān)斷，電源正極經(jīng)開關(guān)管集電極的上拉電阻R1 和RTU 遠(yuǎn)程終端采集器遙信板光耦輸入回路的限流電阻Rx 分壓，由out 信號(hào)端輸出為12- 15V 的高電位信號(hào)，經(jīng)RTU 遠(yuǎn)程終端采集器采集后不發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)。

火災(zāi)產(chǎn)生煙霧后，探測(cè)煙霧達(dá)到報(bào)警濃度時(shí)，既有煙感內(nèi)部控制端control變?yōu)楦唠娖?，開關(guān)管T 飽和導(dǎo)通，out 信號(hào)端被上拉電阻R1 與電源正極隔離后，經(jīng)開關(guān)管接通電源地，輸出約0.2V 飽和電壓的低電位信號(hào)，經(jīng)RTU 遠(yuǎn)程終端采集器的光耦輸入電路采集處理后，上傳至SCADA 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)主站產(chǎn)生火災(zāi)報(bào)警信號(hào)。

2 新煙感替換方法

替換煙感為四線制接線，輸出電路采用繼電器常開常閉觸點(diǎn)，報(bào)警輸出信號(hào)為開關(guān)量，與既有煙感存在不同?，F(xiàn)場(chǎng)要完成直接替換，需對(duì)新煙感按下列要求進(jìn)行相應(yīng)改造：①不改變RTU 遠(yuǎn)程終端采集器與煙感間的既有三線制外部接線，方便現(xiàn)場(chǎng)更換；②根據(jù)既有煙感內(nèi)部電路剖析，對(duì)新煙感的內(nèi)部輸出電路進(jìn)行改造，將其報(bào)警信號(hào)改為電壓量輸出，滿足現(xiàn)場(chǎng)RTU 遠(yuǎn)程終端采集器采集接口既有要求。

2.1 高低壓間新煙感的改造接線方法

高低壓間的煙感報(bào)警信號(hào)為單獨(dú)采集，使用時(shí)需將內(nèi)部跳線帽設(shè)置插至NC端；底座外部接線：將端子2、3 與電源正負(fù)極連接，端子4 與電源正極并接，端子1（COM 端）輸出信號(hào)接至RTU 遠(yuǎn)程終端采集器遙信采集口，見圖5。

2.2 變壓器間新煙感的改造接線方法

變壓器間2 只煙感輸出并聯(lián)接線RTU 遠(yuǎn)程終端采集器遙信一個(gè)采集口，報(bào)警動(dòng)作為“與”邏輯關(guān)系。即：正常工作環(huán)境下，煙感報(bào)警端輸出都為高電位，經(jīng)RTU 遠(yuǎn)程終端采集器采集后不發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)；當(dāng)有煙霧產(chǎn)生時(shí)，任一煙感動(dòng)作，其報(bào)警端輸出低電位，由于未報(bào)警煙感輸出電路R1 上拉電阻的隔離作用，使并聯(lián)輸出變?yōu)榈碗娢?，?jīng)RTU 遠(yuǎn)程終端采集器采集上傳后產(chǎn)生火災(zāi)報(bào)警信號(hào)。

替換煙感內(nèi)部輸出電路改造為：①內(nèi)部輸出跳線取消；②輸出繼電器常閉觸點(diǎn)NC 端加限流電阻（10kΩ）接至電源正極；③輸出繼電器常開觸點(diǎn)NO 端與電源負(fù)極直接。底座外部接線：端子1（COM 端）并聯(lián)輸出報(bào)警信號(hào)，將端子2、3 與電源正負(fù)極連接，端子4 空不接線。見圖6。

圖5 高低壓間新煙感的改造圖

圖6 變壓器間新煙感的改造圖

2.3 新煙感外部接線方法

由于煙感的生產(chǎn)廠家不同，更換煙感時(shí)，配套的安裝底座需同步更換。

2.4 其他

圖7 箱變新煙感的外部接線原理圖

日常巡視設(shè)備檢查煙感時(shí)，對(duì)新煙感可通過觀察工作燈的閃爍判斷其工作狀態(tài)；可按觸煙感本體上的試驗(yàn)按鈕，讓其發(fā)出聲光報(bào)警訊號(hào)，來檢查其報(bào)警功能是否正常。

3 替換效果

替換新煙感經(jīng)過上述改造措施，使用繼電器觸點(diǎn)輸出與RTU 遠(yuǎn)程終端采集器采集匹配的報(bào)警信號(hào)，帶載能力和抗干擾性能都得到了加強(qiáng)，提高了工作可靠性。

2018 年7 月份，合寧線黃庵1# 通信基站電力箱變的既有煙感全部更換為新煙感后，運(yùn)行正常，至今未發(fā)生煙感誤報(bào)現(xiàn)象。