斷路器輔助開關(guān)引起的高頻故障解析

斷路器輔助開關(guān)引起的高頻故障解析

侯西春Summary：本文介紹了一起由于低壓智能斷路器引起的高頻焊機故障進(jìn)行深入研究和分析，結(jié)合故障排除中遇到的問題，總結(jié)出了一些解決辦法，為以后的高頻類似故障提供了重要的參考和依據(jù)，為高頻安全、穩(wěn)定的運行奠定了基礎(chǔ)。Key：智能斷路器；高頻焊機；輔助開關(guān)；機械連桿0引言低壓智能斷路器是由傳感器，智能控制單元，輔助開關(guān)，滅弧機構(gòu)，觸頭系統(tǒng)，機械分合閘機構(gòu)等組成的新型斷路器。斷路器運行時智能控制單元通過傳感器時刻監(jiān)控著電流、電壓、零序電流等，一旦檢測出故障立刻切斷電源，保證設(shè)備和人身的安全。高頻焊機是直縫焊管生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備，作用是對鋼管進(jìn)行加熱焊接。加熱原理是高頻電流通過感應(yīng)器和阻抗器產(chǎn)生磁場，能量聚集在中央，鋼板通過感應(yīng)器時產(chǎn)生渦流，由于鋼板本身有電阻，基本成型后的鋼管在線圈中間通過時，鋼板就會加熱融化，融化后的鋼板在V型角處經(jīng)過擠壓機擠壓成型為焊管。焊管生產(chǎn)線生產(chǎn)時要求高頻焊機具有非常高的穩(wěn)定性，高頻焊機直接影響焊管的焊接質(zhì)量。初期的高頻焊機功率部件采用電子管，由于效率低下，開機時需要預(yù)熱，感應(yīng)器兩極之間電壓極高存在潛在危險，已經(jīng)逐步退出市場。近年來隨著IGBT驅(qū)動技術(shù)的快速發(fā)展，在現(xiàn)代的電力變流技術(shù)上得到充分應(yīng)用。使用IGBT驅(qū)動技術(shù)的高頻焊機安全、節(jié)能、故障率低得到焊管企業(yè)的充分認(rèn)可。1高頻結(jié)構(gòu)介紹高頻焊機由整流單元，逆變單元，匹配和補償單元，控制系統(tǒng)和操作面板等組成（1）整流單元REC包括進(jìn)線電源斷路器，高速熔斷型主保險，二極管整流橋，直流電抗器，匯流排，充放電裝置，安全開關(guān)，控制電源，水冷卻系統(tǒng);3相交流電源通過斷路器、高速保險給二極管整流橋，整流橋為全橋，整流后變成直流電壓，再送給直流電抗器進(jìn)行濾波，濾波后接到匯流排給IMC提供直流電源，由于功率較大通過多根電纜并聯(lián)連接到IMC，控制電源的通斷由安全開關(guān)控制。（2）逆變單元IMC包含匯流排，直流濾波電容器，驅(qū)動卡、逆變模塊組，輸出變壓器，補償電容器，控制板卡，安全系統(tǒng)，感應(yīng)器；來自REC的直流電纜通過匯流排分配到逆變模塊組，直流濾波電容器并聯(lián)到匯流排，逆變模塊組產(chǎn)生高頻電源連接到輸出變壓器一次線圈，二次線圈與感應(yīng)器連接，補償電容器與輸出變壓器二次線圈相串聯(lián)，控制板卡通過操作指令決定打開或者關(guān)斷逆變模塊，逆變模塊為IGBT全橋結(jié)構(gòu)，安全系統(tǒng)保證設(shè)備的安全運行，感應(yīng)器接受來自輸出變壓器的高頻電壓電流來加熱負(fù)載。（3）控制系統(tǒng)、操作面板包括西門子S7-300系列PLC，數(shù)字量輸入輸出模塊，模擬量處理模塊，人機界面，按鈕開關(guān)等；操作員通過面板上的按鈕、選擇開關(guān)輸入到PLC模塊，經(jīng)過CPU處理后由輸出模塊控制合、分主斷路器，加熱、停機。觸摸屏可以進(jìn)行報警查看與故障診斷，高頻焊機參數(shù)設(shè)定等2故障解析（1）合閘工作順序：操作面板選擇開關(guān)S2發(fā)出合閘指令到PLC輸入模塊，經(jīng)CPU邏輯處理滿足合閘條件則由輸出模塊MBAC控制K10驅(qū)動K5進(jìn)行預(yù)充電，延時幾秒預(yù)充電完成MBAC控制K11驅(qū)動K21對斷路器Q1進(jìn)行合閘，合閘后Q1發(fā)出反饋信號到MCCC（I50.3為1狀態(tài)）說明合閘成功，可以執(zhí)行下一步操作加熱。如果合閘后PLC不能接收到合閘成功反饋信號（I50.3為0狀態(tài)），邏輯處理后則執(zhí)行分閘命令，回到初始狀態(tài)。（2）故障分析：查看電氣原理圖，影響斷路器分合閘的節(jié)點有安全繼電器K40；預(yù)充電繼電器K10;驅(qū)動合閘繼電器K11；合閘脈沖繼電器K21；分閘脈沖繼電器K22;安全開關(guān)S1;斷路器本體Q1輔助開關(guān)反饋到MCCC的合閘已完成信號；信號連接電纜及接線端子；還有因為電磁干擾引起的通訊故障。此次故障現(xiàn)象為斷路器合上就立即跳開，說明分合閘回路都沒有問題，問題應(yīng)該在欠壓保護回路和合閘完成反饋回路。查欠壓保護回路K40、安全控制開關(guān)S1、K3、K4均正常，查找信號反饋回路時發(fā)現(xiàn)合閘時Q1常開節(jié)點沒有閉合（I50.3為0狀態(tài)），合閘完成信號沒有發(fā)送到MCCC，合閘不能完成。3故障處理針對斷路器合閘后輔助開關(guān)不閉合的情況，解決方法是打開斷路器本體前面外殼，查看斷路器內(nèi)部機械構(gòu)造找到輔助開關(guān)，發(fā)現(xiàn)輔助開關(guān)機械部分連桿銷釘損壞脫落，導(dǎo)致斷路器合閘時不能帶動輔助開關(guān)同時動作。拆下機械連桿，將銷釘損壞處更換新的銷釘，將完好的連桿恢復(fù)到斷路器上，裝回斷路器外殼。重新執(zhí)行合閘操作，合閘后信號及時發(fā)送到MCCC（PLC輸入點I50.3為1），合閘成功排除了故障。4結(jié)論高頻焊機和智能斷路器都已經(jīng)是國外非常成熟的產(chǎn)品，但是再穩(wěn)定的產(chǎn)品也會有偶發(fā)性的故障，斷路器內(nèi)部機械故障非常罕見。所以處理問題的時候一定要從每一個細(xì)節(jié)入手，每一個環(huán)節(jié)都不能放過，才能找到問題出現(xiàn)的根源。修復(fù)好后的斷路器通過一年多的運行觀察，高頻焊機再沒有因為輔助開關(guān)發(fā)生過故障。Reference：[1]史國生.交直流調(diào)速系統(tǒng)[C].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002(01).[2]曹金臺.大功率高頻感應(yīng)電源的發(fā)展[J].焊管,2007(01).[3]WeldacG21000感應(yīng)加熱設(shè)備技術(shù)手冊[K].[4]夏國明.供配電技術(shù)[C].北京:中國電力出版社,2007.[5]Micrologic控制單元用戶手冊[K].[6]MASTERPACT低壓產(chǎn)品用戶手冊[K].endprint山東工業(yè)技術(shù)2015年20期山東工業(yè)技術(shù)的其