一起船舶全能式氣體斷路器跳電常見故障的解析

 中國大唐集團科技進步研究所有限責任公司華東子公司的科學研究工作人員樊修真，在2019年第12期《電氣技術》報刊上發文，對一起船舶全能式氣體斷路器運作中產生偷跳的常見故障開展解析。根據檢驗電源開關本身斷路器、磁鐵線圈、動作電壓等，對保護器動作狀況、控制回路小型繼電器、操縱電纜的抗干擾能力、二次接線端子介電強度能等開展查驗，綜合性解析搜索跳電緣故，并采用一定對策開展更新改造，以防止電源開關偷跳的再次出現。

 底壓氣體斷路器是工業化生產中廣泛選用的電器設備，受生產工藝流程及軟件環境影響要素的危害，運作中常常產生誤動狀況。文中詳細介紹了一起發電廠底壓母線槽三相五線電源總開關誤動跳電造成的加熱爐救火安全事故。

 根據對很多氣體斷路器開展機械設備特點實驗與在試驗室對控制回路的抗干擾能力仿真模擬檢驗，發覺造成氣體斷路器誤動的關鍵緣故是斷路器分重合閘彈黃組織特性降低和控制回路布線不科學導致的抗干擾性降低。根據拆換彈黃組織和更新改造控制回路，合理地降低了斷路器的誤動頻次，提升了機器設備運作的可信性。

 1安全事故歷經

 某工廠發電機組帶負載運作，380v工作中ⅲ、ⅳ段母線槽各自由3、4號工作中變電器供電系統運作，并且為12臺給粉機出示開關電源，給粉開關電源ⅰ路源自工作中ⅲ段，給粉開關電源ⅱ路源自工作中ⅳ段，給粉開關電源ⅰ、ⅱ路各帶6臺給粉機。380v工作中ⅳ段電源總開關忽然跳電，該母線槽段帶的6臺給粉機所有終止運作。3號爐一次風閘閥開關電源轉換時間與隔熱邏輯性不配對，導致3號爐加熱爐主然料跳電（mft）。

 經查驗，380v工作中ⅳ段三相五線開關電源442電源開關跳電，4號工作中變三相五線441電源開關為重合閘情況，441電源開關保護器無動作警報，別的機器設備無出現異常。常見故障電源開關系統圖如圖所示1圖示。

 圖1常見故障電源開關系統圖

 2電源開關重合閘和分閘的基本原理解析

 該廠一期380v底壓廠用電系統軟件75kw左右電機采用的是進口型號規格為ah系列產品，國內生產制造的型號規格為dw914系列產品。斷路器由觸碰系統軟件、電腦操作系統和斷路器3一部分構成。觸碰系統軟件中斷路器有主、弧斷路器兩種，弧斷路器在于主斷路器接入，而晚于主斷路器斷掉，便于限定主接觸點的電損壞，當弧斷路器觸點薄厚低于原薄厚1/3時能夠便捷地拆換。三相斷路器用兩色擋板分離，被固定不動于3個單獨的帶滅弧柵的封閉式區域內，具備優良的滅弧特性。

 斷路器的電腦操作系統為電磁線圈合閉方法。在85%～110%額定值電壓范圍之內斷路器靠譜合閉，分勵脫扣器在70%～110%范圍之內靠譜斷掉。斷路器的輔助電源開關安裝在左上角，一般均為5對常開觸點和5對常閉觸點。電磁線圈重合閘實際操作控制回路基本原理如圖所示2圖示。

 圖2電磁線圈重合閘實際操作控制回路電路原理圖

 動作基本原理：在+、被接入開關電源后，按住sb1按鍵，①、③接入，歷經輔助電源開關s1和限位開關sa，電磁線圈k接電源，斷路器q合閉，電磁線圈ya2接電源，動鐵芯迅速吸合，斷路器進行合閉。在電磁線圈k接電源后，sa常閉觸點斷掉，故重合閘按鍵接入一次，只有合閉一次，以避免重合閘。

 分閘實際操作電路原理如圖所示3圖示。

 圖3分閘實際操作電路原理圖

 動作基本原理：在斷路器合閉后，常開輔助電源開關s1合閉，在開關電源接電源后，手動式按住分閘按鍵sb2，分勵脫扣器ya1電磁線圈接電源，吸合斷路器動作，斷路器分閘。標志標記清單見表1。

 表1標志標記統計表

 3斷路器預試實驗

 各自相同種類斷路器和一部分電源開關分閘電磁線圈的接電源開展實驗。此種類電源開關分閘是借助分閘電磁線圈勵磁調節器造成的磁場力使鐵芯動作，鐵芯碰撞電源開關組織的跳電摯子，推動曲軸動作，使組織脫扣器分閘。分閘鐵芯是自回歸式的，其動作時要擺脫回歸彈黃的彈性。拆換彈黃以提升彈黃的彈性，可提升電源開關的動作電壓。

 根據各自相同種類的15臺斷路器的實驗數據信息開展統計分析能夠看得出，在其中有5臺斷路器以前出現過偷跳狀況，返修率為33%。在對在其中11臺斷路器的分閘電磁線圈最少動作電壓值開展檢驗后發覺，有6臺動作電壓小于33v，不符合技術規范規定，不良率為54.5%。對7臺斷路器的分閘電磁線圈開展調節，調節后動作電壓均超出43v，考慮技術規范規定。

 根據實驗證實，該種類斷路器分閘電磁線圈動作電壓稍低的關鍵緣故是常見故障跳電，能夠根據提升分閘彈黃彈性的方式來提升動作電壓值，以提升機器設備的抗干擾能力。

 4仿真模擬實驗

 該斷路器的操縱電纜驅動力電纜存有交叉式重合鋪設的狀況，開關電源控制回路沒有安置溝通交流串直流電檢測設備，在控制回路中有將會串入交流電流，使控制回路影響電壓上升。若選用另外好幾條電纜并行處理鋪設，由于電纜對地接觸電阻的存有，則間距較近的電纜一樣會造成一定的磁感應電壓，危害控制回路數據信號。試驗室仿真模擬全過程以下。

 被測電纜型號規格為zr-rvvp，規格型號為4×1.0mm2，電纜長短為100m。

 實驗表明：電纜a和電纜b均為四芯電纜，二根電纜并列置放。實驗開關電源源自雙孔電源插座，實驗時將必須充壓的線芯接火線零線，零線被接進另一物塊的某一點處做為公共性端。精確測量某一線芯的電壓即精確測量該線芯對公共性web端電壓。電纜a的模型平面圖如圖所示4圖示。

 圖4電纜a的模型平面圖

 實驗前需提前準備的電纜a四芯電纜等效電容器值見表3。

 表3四芯電纜等效電容器值

 對于6種不一樣布線方法各自檢測四芯電纜的磁感應電壓，其檢測結果見表4。

 表4四芯電纜磁感應電壓檢測結果

 檢測時，將公共性端與地面靠譜相接，計劃方案編號1和2的布線方法如圖所示5圖示。計劃方案編號3—6中并聯電阻r1和r2的布線方法如圖所示6圖示。

 圖5發電機組程序控制布線電路原理圖

 在發電機組程序控制基本原理中，各自在dcs上遠程控制重合閘或是遠程控制分閘時，觸點v1、v2或是將v3、v4各自接入，電動機保護器k各自在斷路器的重合閘、分閘電磁線圈上感應起電，實行合、分閘實際操作。

 當輸電線v1—v4選用同一多芯式電纜且v1和v2感應起電時，由于輸電線對地電容器的存有，當屏蔽掉層靠譜接地裝置時v2和v4輸電線被磁感應到對地電壓值可超過73.9v，這時不在實行分重合閘實際操作時，分合閘線圈上所承擔的電壓早已超過電磁線圈動作值，造成斷路器誤分或是誤合。

 從控制回路各自劃入電阻器前后左右的磁感應電壓錄波圖（如圖所示7和圖8圖示）中能夠看得出，磁感應電壓顯著有降低發展趨勢。圖7中的高幅度值波型為釋放的237v溝通交流電壓，低幅度值波型為理性電壓波型。

 圖6控制回路并聯電阻等效電路圖

 圖7控制回路并聯電阻前磁感應電壓錄波圖

 圖8控制回路并聯電阻后磁感應電壓錄波圖

 根據實驗發覺：

 1）當操縱電纜的屏蔽掉層被靠譜接地裝置時，磁感應電壓會急劇下降。2）如在電動機保護器鍵入端與公共性端并聯電阻時，可合理減少串聯后的等效電阻值，等效電阻與輸電線間的耦合電容c中間產生串連控制回路，當等效電阻減少時，電阻器兩邊分到的電壓值降低。并聯電阻越小，分到的電壓越小。依據

 現階段大部分高壓電機均選用電動機保護器開展電動式操縱啟停。由于控制回路驅動力電纜和控制回路存有混和鋪設的狀況及其操縱電纜耦合電容的存有，控制回路將會存有的磁感應電壓超出斷路器最少動作電壓值，導致斷路器偷跳。經實驗確認，跳電緣故有下列2個：

 1）斷路器運作時間太長，彈黃組織脆化且彈性降低，造成分閘電磁線圈動作電壓值稍低。2）斷路器操縱電纜選用多芯式同軸輸出電纜，由于電纜線芯間的耦合電容存有，驅動力電纜會導致操縱電纜上的磁感應電壓過大，進而造成斷路器誤動。應采用以下對策。

 1）拆換分重合閘彈黃以提升彈黃彈性，提升動作的電壓值。2）在電動機保護器分、重合閘實際操作控制回路與公共性端中間并聯電阻，以減少等效特性阻抗，減少磁感應電壓值。3）盡量減少操縱電纜與驅動力電纜選用同一根電纜。