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电力QC活动
二次设备电源插件检修新技术
项目主要完成人员：
发布人：
发布单位：
2014年1月
QC小组课题注册登记表
单位：
部门：
课题名称
立题
时间
课题编号
二次设备电源插件检修新技术
2013年3月12日
组长姓名
性别
男
年龄
46
文化
程度
本科
职务
二次检修正手
立题理由：
如今各类二次设备如微机型继电保护装置等在电力系统全网得到了广泛运用，二次设备运行的可靠性已经成为电网安全稳定运行的重要保证。
其中二次设备电源插件的稳定、可靠工作显得至关重要，只有电源插件稳定、可靠工作，才能保证装置其他部件的正常运行。
若电源插件故障直接导致保护装置退出运行将会给电网的安全稳定运行带来了极大的风险。
二次设备的电源插件寿命不长，也比较容易出现故障，通常采取返厂更换新插件的解决办法，一般每块插件的价格在2500至3500元左右，当需更换的插件较多时返厂费用可高达数万元，如果要是碰到厂家转产、破产、联系不上等情况，而又没有备品备件时将会影响到电网的安全稳定运行。
本次QC活动我们将对二次设备电源插件损坏的原因进行分析，结合电子技术对受损插件故障部位进行定位，然后购买同型号元件进行更换，最终达到修复插件的目的。
对二次设备电源插件进行检修既能修复公司受损装置，又能为公司节约采购插件的资金，符合公司精益化管理的要求，故向上级领导申请立题。
本部门意见：
同意上报
2013年3月16日
主管业务部门意见：
同意上报
2013年3月19日
QC小组注册登记表
单位、部门：
会同电力有限责任公司
小组名称
成立日期
登记日期
登记注册号
二次设备电源插件检修新技术
2013年3月12日
2013年3月22日
组长姓名
组员姓名
性别
年龄
职务、职称
或工种
成员变更情况
目录
一、选题理由……………………………………………………………..5
二、现状调查……………………………………………………………..5
三、原因分析……………………………………………………………..6
四、制定对策……………………………………………………………..7
五、对策实施……………………………………………………………..7
六、效果检查………………………………………………………….10
七、总结及展望…………………………………………………….…10
一、选题理由
如今各类二次设备如微机型继电保护装置等在电力系统全网得到了广泛运用，二次设备运行的可靠性已经成为电网安全稳定运行的重要保证。
其中二次设备电源插件的稳定、可靠工作显得至关重要，只有电源插件稳定、可靠工作，才能保证装置其他部件的正常运行。
若电源插件故障直接导致保护装置退出运行将会给电网的安全稳定运行带来了极大的风险。
二次设备的电源插件寿命不长，也比较容易出现故障，通常采取返厂更换新插件的解决办法，一般每块插件的价格在2500至3500元左右，当需更换的插件较多时返厂费用可高达数万元，如果要是碰到厂家转产、破产、联系不上等情况，而又没有备品备件时将会影响到电网的安全稳定运行。
本次QC活动我们将对二次设备电源插件损坏的原因进行分析，结合电子技术对受损插件故障部位进行定位，然后购买同型号元件进行更换，最终达到修复插件的目的。
对二次设备电源插件进行检修既能修复公司受损装置，又能为公司节约采购插件的资金，符合公司精益化管理的要求。
二、现状调查
据调查目前各单位尚无插件检修技术，对于损坏的插件所采取的措施都是返厂，而厂家一般都是直接发新插件寄回，每块新插件的价格在3000左右，电源插件是所有插件里面故障率最高的。
电源插件本身由电子元件构成，而这些电子元件工作时的稳定性就决定了电源插件本身工作的稳定性。
通过对部分损坏电源插件的试验、分析情况来看，引起电源插件损坏的主要电子元件为电容器、三极管和二极管，其比例如下图所示：
电源插件损坏原因分析统计
三、原因分析
我们对电源插件内电子元件损坏进行分析，发现引起电源插件损坏最根本的有以下几个原因：
原因一：
厂家产品元件质量不高
电源插件内电子元件的质量好坏直接决定电源插件的使用寿命，通常电源插件的使用寿命应为6年。
但通过对损坏电源插件的试验、分析后可知，部分厂家电源插件内电子元件质量较差且设计存在问题（如电容接近电源散热片等）导致电源插件未到使用年限就发生损坏的最主要的原因。
特别是运行时限较短就损坏的电源插件，我们发现基本为同一生产批次或同一年在同一变电站投入使用的电源插件，损坏的原因主要为电源插件生产厂家选用电子元件质量较差或内部电路设计存在问题。
原因二：
现场运行环境及温度不佳
电容对运行温度及环境的要求较高。
随着温度的不断升高，电容的使用寿命将不断降低，致使电源插件的使用寿命也将不断降低。
随着运行年限的增加，运行环境及温度对电源插件使用寿命的影响日益加重，因此现场运行环境及温度不佳同样是导致电源插件损坏的重要原因之一。
原因三：
运行时限影响
我们通过对损坏电源插件运行年限的统计分析发现，在运行年限不足3年即损坏的电源插件其损坏原因为产品质量较差。
而对于运行超过6年损坏的电源插件，其占损坏电源插件数量最大，当电源插件内部电子元件使用寿命达到或超过6年后，其运行的稳定、可靠性已大大降低，设备的运行时限已不满足现场运行条件。
因此电源插件运行时间过长是引起电源插件损坏的另一个重要原因。
原因四：
直流工作电源质量不高
在分析中可以看出，电容及三极管的损坏是引起电源插件损坏的主要原因，而直流工作电源的质量又直接决定以上电子元件使用寿命的主要原因。
因此直流工作电源质量存在问题，纹波电流较大是导致电源插件损坏的重要原因之一。
原因五：
雷电波侵入或操作过电压
对于电源插件内的电子元件均具有一定的耐压水平，电容由于并接在电源插件的输入输出回路，易受到外部干扰的影响，其对回路电压的幅值要求更高。
而当雷电波侵入或操作失误时，必将在电子元件上产生过电压，极易造成电源插件损坏。
因此雷电波侵入或操作过电压也是导致电源插件损坏的重要原因之一。
四、制定对策
电源插件是高频开关电源，主要由滤波器、变压器、控制单元及半导体开关、输出整流电路、输出稳压电路、反馈环路及监控回路构成。
其内部原理如下图所示。
从工作原理图可以看出，电源插件本身由电子元件构成，而这些电子元件工作时的稳定性就决定了电源插件本身工作的稳定性。
通过对部分损坏电源插件的试验、分析情况来看，引起电源插件损坏的主要电子元件为电容器、三极管和二极管。
我们可以通过购买相应电子元件对损坏的电子元件进行更换，最后对插件进行试验，看是否完全修好。
五、对策实施
本次QC活动尝试对公司多年来已损坏的电源插件（或因电源插件故障无法正常使用的设备）进行检修。
下面我们以对WDCX-2G微机型直流系统绝缘在线监察及接地故障查找定位装置的检修过程为例进行介绍。
设备简介：
WDCX-2G微机型直流系统绝缘在线监察及接地故障查找定位装置，该设备曾经返厂，厂家回复无法修理并建议我们以2万的价格购买一台新设备。
故障情况：
整个装置无显示（如下图）
首先我们初步怀疑是装置内电源故障，拆开装置，拆下开关电源插件中的反馈电容，经过测试，发现其容量变小，进行更换后发现电压输出正常，整个装置电源指示灯亮，但仍不能正常工作。
拆开盖板后可以看到里面的插件，右起第二块为电源插件，如下图：
不能正常工作的具体现象：
当断开所有输入时，只接电源，其显示“接地”，这显然不正常，应当显示“绝缘正常”，再查其正负对地电压显示负对地电压为-76伏，如下图：
而此时正负母线电源是断开的，没有输入，应该为0伏左右，经过调出其零漂查看项，可以看到，其零漂过大（如上图所示）。
引起零漂过大的是各级放大电路，经排查，是初级敏感放大模块HFP2-001因为长期受正负母线220伏电压作用老化而产生过大的零漂所致，初级敏感放大模块HFP2-001在装置中插件位置如下图所示：
图中白色的模块即是。
由于该装置是设计成适应直流双母线的，而我公司林城变直流系统是单母线结构的，因此，该装置等于是有备用的敏感模块，可以把初级敏感模块对调，然后通电试机，离线时显示“①母正常，失压”，如下图
在线且直流系统绝缘良好时，显示“绝缘正常，OK”。
至此，110KV林城变直流系统绝缘监视装置修复成功。
六、效果检查及效益分析
1、效果验证
2013年3月至12月，我们不仅完成了对公司已发生故障的电源插件进行了修复，并且运用此类检修技术对公司已发生故障的交流插件、采样插件、输入输出插件、CPU插件、保护测控装置，电池充电模块、不间断电源装置、直流接地监视装置、测温装置等共计51块（台）详见附录，使二次设备的缺陷得到及时处理。
2、效益分析
经过本次QC攻关，成功修复总计达51块（台）二次设备插件或装置，直接设备采购费用达20万，为自负盈亏的会同公司节省了开支，此次QC活动符合公司精益化管理的理念。
七、总结及展望
本次QC活动首次提出对保护插件进行检修，活动中通过对电源插件工作原理的分析，结合组员多年的工作经验，按照各元件故障率大小，分步排查，以最快的速度实现故障定位，并根据实际情况对二次设备电源插件进行成功修复，形成了一套科学、可靠的二次设备电源插件检修技术，修复电源插件成功率接近100%，并能成功应用于其他保护插件的检修，下一步我们的计划是总结其他类型保护插件的检修经验，提高其修复成功率。
附录：
以下是本次QC活动成功修复设备统计表：
序号
设备名称
所属变电站
所属生产厂家
维修数量
1
主变差动保护装置电源插件
北京四方
6
2
线路保护装置交流插件
北京四方,
长沙鑫电
6
3
电容器保护装置交流插件
北京四方
2
4
测控装置电源插件
许继电气
1
5
主变交流插件
北京四方
1
6
主变电源插件
武汉国测
1
7
主变电源插件
北京四方
1
8
HD22010-2直流220V大功率高频充电模块
深圳艾默生
2
9
通信自动化系统48V充电模块及监控模块
深圳航嘉
5
10
WDCX-2G微机型直流系统绝缘在线监察及接地故障查找定位装置
北京华星
1
11
线路保护CPU插件
1
12
主变采样变换插件
北京四方
1
13
高压开关柜综合智能显示器
江阴利得
1
14
GCW-1型温度测试仪
武汉国测
2
15
高压开关柜防跳插件
2
16
主变保护装置DO/I插件
许继电气
1
17
保护装置逻辑插件
北京四方
5
18
保护装置出口插件
北京四方
8
19
高压开关柜智能指示器
江阴利得
4
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