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(tuán)科技進(jìn)步研究所有限責(zé)任公司華東子公司的科學(xué)研究工作人員樊修真，在2019年第12期《電氣技術(shù)》報(bào)刊上發(fā)文，對一起船舶全能式氣體斷路器運(yùn)作中產(chǎn)生偷跳的常見故障開展解析。根據(jù)檢驗(yàn)電源開關(guān)本身斷路器、磁鐵線圈、動作電壓等，對保護(hù)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(qiáng)度能等開展查驗(yàn)，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(guān)偷跳的再次出現(xiàn)。

 底壓氣體斷路器是工業(yè)化生產(chǎn)中廣泛選用的電器設(shè)備，受生產(chǎn)工藝流程及軟件環(huán)境影響要素的危害，運(yùn)作中常常產(chǎn)生誤動狀況。文中詳細(xì)介紹了一起發(fā)電廠底壓母線槽三相五線電源總開關(guān)誤動跳電造成的加熱爐救火安全事故。

 根據(jù)對很多氣體斷路器開展機(jī)械設(shè)備特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)與在試驗(yàn)室對控制回路的抗干擾能力仿真模擬檢驗(yàn)，發(fā)覺造成氣體斷路器誤動的關(guān)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(xué)導(dǎo)致的抗干擾性降低。根據(jù)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(jī)器設(shè)備運(yùn)作的可信性。

 1安全事故歷經(jīng)

 某工廠發(fā)電機(jī)組帶負(fù)載運(yùn)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(tǒng)運(yùn)作，并且為12臺給粉機(jī)出示開關(guān)電源，給粉開關(guān)電源ⅰ路源自工作中ⅲ段，給粉開關(guān)電源ⅱ路源自工作中ⅳ段，給粉開關(guān)電源ⅰ、ⅱ路各帶6臺給粉機(jī)。380v工作中ⅳ段電源總開關(guān)忽然跳電，該母線槽段帶的6臺給粉機(jī)所有終止運(yùn)作。3號爐一次風(fēng)閘閥開關(guān)電源轉(zhuǎn)換時(shí)間與隔熱邏輯性不配對，導(dǎo)致3號爐加熱爐主然料跳電（mft）。

 經(jīng)查驗(yàn)，380v工作中ⅳ段三相五線開關(guān)電源442電源開關(guān)跳電，4號工作中變?nèi)辔寰€441電源開關(guān)為重合閘情況，441電源開關(guān)保護(hù)器無動作警報(bào)，別的機(jī)器設(shè)備無出現(xiàn)異常。常見故障電源開關(guān)系統(tǒng)圖如圖所示1圖示。

 圖1常見故障電源開關(guān)系統(tǒng)圖

 2電源開關(guān)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(tǒng)軟件75kw左右電機(jī)采用的是進(jìn)口型號規(guī)格為ah系列產(chǎn)品，國內(nèi)生產(chǎn)制造的型號規(guī)格為dw914系列產(chǎn)品。斷路器由觸碰系統(tǒng)軟件、電腦操作系統(tǒng)和斷路器3一部分構(gòu)成。觸碰系統(tǒng)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(diǎn)的電損壞，當(dāng)弧斷路器觸點(diǎn)薄厚低于原薄厚1/3時(shí)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(gè)單獨(dú)的帶滅弧柵的封閉式區(qū)域內(nèi)，具備優(yōu)良的滅弧特性。

 斷路器的電腦操作系統(tǒng)為電磁線圈合閉方法。在85%～110%額定值電壓范圍之內(nèi)斷路器靠譜合閉，分勵(lì)脫扣器在70%～110%范圍之內(nèi)靠譜斷掉。斷路器的輔助電源開關(guān)安裝在左上角，一般均為5對常開觸點(diǎn)和5對常閉觸點(diǎn)。電磁線圈重合閘實(shí)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(shí)際操作控制回路電路原理圖

 動作基本原理：在+、被接入開關(guān)電源后，按住sb1按鍵，①、③接入，歷經(jīng)輔助電源開關(guān)s1和限位開關(guān)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(jìn)行合閉。在電磁線圈k接電源后，sa常閉觸點(diǎn)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(shí)際操作電路原理如圖所示3圖示。

 圖3分閘實(shí)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(guān)s1合閉，在開關(guān)電源接電源后，手動式按住分閘按鍵sb2，分勵(lì)脫扣器ya1電磁線圈接電源，吸合斷路器動作，斷路器分閘。標(biāo)志標(biāo)記清單見表1。

 表1標(biāo)志標(biāo)記統(tǒng)計(jì)表

 3斷路器預(yù)試實(shí)驗(yàn)

 各自相同種類斷路器和一部分電源開關(guān)分閘電磁線圈的接電源開展實(shí)驗(yàn)。此種類電源開關(guān)分閘是借助分閘電磁線圈勵(lì)磁調(diào)節(jié)器造成的磁場力使鐵芯動作，鐵芯碰撞電源開關(guān)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(shí)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(guān)的動作電壓。

 根據(jù)各自相同種類的15臺斷路器的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息開展統(tǒng)計(jì)分析能夠看得出，在其中有5臺斷路器以前出現(xiàn)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(yàn)后發(fā)覺，有6臺動作電壓小于33v，不符合技術(shù)規(guī)范規(guī)定，不良率為54.5%。對7臺斷路器的分閘電磁線圈開展調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后動作電壓均超出43v，考慮技術(shù)規(guī)范規(guī)定。

 根據(jù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，該種類斷路器分閘電磁線圈動作電壓稍低的關(guān)鍵緣故是常見故障跳電，能夠根據(jù)提升分閘彈黃彈性的方式來提升動作電壓值，以提升機(jī)器設(shè)備的抗干擾能力。

 4仿真模擬實(shí)驗(yàn)

 該斷路器的操縱電纜驅(qū)動力電纜存有交叉式重合鋪設(shè)的狀況，開關(guān)電源控制回路沒有安置溝通交流串直流電檢測設(shè)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(shè)，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(yīng)電壓，危害控制回路數(shù)據(jù)信號。試驗(yàn)室仿真模擬全過程以下。

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

 實(shí)驗(yàn)表明：電纜a和電纜b均為四芯電纜，二根電纜并列置放。實(shí)驗(yàn)開關(guān)電源源自雙孔電源插座，實(shí)驗(yàn)時(shí)將必須充壓的線芯接火線零線，零線被接進(jìn)另一物塊的某一點(diǎn)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(shí)驗(yàn)前需提前準(zhǔn)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(yīng)電壓，其檢測結(jié)果見表4。

 表4四芯電纜磁感應(yīng)電壓檢測結(jié)果

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

 圖5發(fā)電機(jī)組程序控制布線電路原理圖

 在發(fā)電機(jī)組程序控制基本原理中，各自在dcs上遠(yuǎn)程控制重合閘或是遠(yuǎn)程控制分閘時(shí)，觸點(diǎn)v1、v2或是將v3、v4各自接入，電動機(jī)保護(hù)器k各自在斷路器的重合閘、分閘電磁線圈上感應(yīng)起電，實(shí)行合、分閘實(shí)際操作。

 當(dāng)輸電線v1—v4選用同一多芯式電纜且v1和v2感應(yīng)起電時(shí)，由于輸電線對地電容器的存有，當(dāng)屏蔽掉層靠譜接地裝置時(shí)v2和v4輸電線被磁感應(yīng)到對地電壓值可超過73.9v，這時(shí)不在實(shí)行分重合閘實(shí)際操作時(shí)，分合閘線圈上所承擔(dān)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(yīng)電壓錄波圖（如圖所示7和圖8圖示）中能夠看得出，磁感應(yīng)電壓顯著有降低發(fā)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(lián)電阻等效電路圖

 圖7控制回路并聯(lián)電阻前磁感應(yīng)電壓錄波圖

 圖8控制回路并聯(lián)電阻后磁感應(yīng)電壓錄波圖

 根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)覺：

 1）當(dāng)操縱電纜的屏蔽掉層被靠譜接地裝置時(shí)，磁感應(yīng)電壓會急劇下降。2）如在電動機(jī)保護(hù)器鍵入端與公共性端并聯(lián)電阻時(shí)，可合理減少串聯(lián)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(chǎn)生串連控制回路，當(dāng)?shù)刃щ娮铚p少時(shí)，電阻器兩邊分到的電壓值降低。并聯(lián)電阻越小，分到的電壓越小。依據(jù)

 現(xiàn)階段大部分高壓電機(jī)均選用電動機(jī)保護(hù)器開展電動式操縱啟停。由于控制回路驅(qū)動力電纜和控制回路存有混和鋪設(shè)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(yīng)電壓超出斷路器最少動作電壓值，導(dǎo)致斷路器偷跳。經(jīng)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，跳電緣故有下列2個(gè)：

 1）斷路器運(yùn)作時(shí)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(qū)動力電纜會導(dǎo)致操縱電纜上的磁感應(yīng)電壓過大，進(jìn)而造成斷路器誤動。應(yīng)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(jī)保護(hù)器分、重合閘實(shí)際操作控制回路與公共性端中間并聯(lián)電阻，以減少等效特性阻抗，減少磁感應(yīng)電壓值。3）盡量減少操縱電纜與驅(qū)動力電纜選用同一根電纜。