断路器故障检测论文

综述真空断路器存在的问题处理及预防措施论文

摘要：本文针对真空断路器在运行、检修中出现的问题进行分析。并提出了处理方法和预防措施。

关键词：检修故障预防处理

1断路器的工作原理

真空断路器利用真空中电流过零点时，等离子体迅速扩散而熄灭电弧，达到切断电流的目的。真空灭弧室是真空断路器的主要部件，开关寿命长短决定于触头的磨损和灭弧室真空度，真空度是真空断路器的重要技术指标。

2断路器真空泡真空度降低

2.1原因分析

2.1.1真空泡的材质或制作工艺存在问题，真空泡本身存在微小漏点。

2.1.2真空泡内波形管的材质或制作装配工艺存在问题，随着真空灭弧室使用时间的增长和开断次数的增多，其真空度逐步下降，下降到一定程度将会影响其开断能力和耐压水平。

2.1.3分体式真空断路器，如使用电磁式操作机构的真空断路器，在操作时，由于操作连杆的传动距离比较大，直接影响开关的同期、弹跳、超行程等机械特性，使真空度降低的速度加快。

2.2故障危害真空度降低将严重影响真空断路器开断过电流的能力，并导致断路器的`使用寿命急剧下降。

2.3处理方法①在进行断路器定期停电检修时，必须使用真空测试仪对真空泡进行真空度的定性测试，确保真空泡具有一定的真空度(真空度不能低于6.6×10-2Pa，制造厂新生产的真空灭弧室要求达到7.5×10-4Pa以下)。②当真空度降低时，必须更换真空泡，并做好行程、同期、弹跳等特性试验。③做好极限开断电流值的统计。在日常运行中，应对真空断路器的正常开断操作和短路开断隋况进行记录。当发现极限开断电流值l，达到厂家给出的极限值时，应更换真空灭弧室。

1=n1Ir+n2Ik；

式中：n1—正常开断次数；

Ir—厂家提供的断路器额定工作电流；

n2—短路开断次数；

Ik—l0kV母线最大开断电流。

2.4预防措施①当前真空断路器型号繁杂、生产厂家众多，产品质量分散性大，有的真空断路器无备品、备件，给维护与检修造成了一定的难度，所以，选用真空断路器时，应该选用质量信誉良好的厂家生产的成熟产品。②选用本体与操作机构一体的真空断路器。③运行人员应定期对真空断路器进行认真严格的巡视，应注意断路器真空泡外部是否有放电现象；特别是玻璃外壳真空泡，应对其内部表面颜色和开断电流时弧光的颜色进行目测判断，当内部表面颜色变暗或开断电流时弧光的颜色为暗红色时，真空泡的真空度基本上为不合格，应及时停电更换。④检修人员进行停电检修工作时，必须进行断路器同期、弹跳、行程、超行程、回路电阻等特性测试，以确保断路器处于良好的工作状态。⑤在现场检验灭弧室是否合格的最简便的方法是对灭弧室进行42kV的工频耐压试验。

3真空断路器分闸失灵

3.1故障现象①断路器远方遥控不能分闸；②就地手动不能分闸；③外部回路或设备故障时继电保护动作，但断路器不能分闸。

3.2原因分析①分闸操作回路断线；②分闸线圈断线；③操作电源电压降低；④分闸线圈电阻增加，分闸动能降低；⑤分闸顶杆变形，分闸时存在顶杆卡涩、不灵活现象，分闸动力降低；⑥分闸顶杆变形严重，分闸时卡死；⑦分闸顶杆动作，但不能可靠地打开分闸压板。

3.3故障危害断路器分闸失灵，会导致事故越级，扩大事故范围。

3.4处理方法①检查分闸回路是否断线；②检查分闸线圈是否断线；③测量分闸线圈电阻值是否合格；④检查分闸顶杆是否变形；⑤检查操作电压是否正常；⑥改铜质分闸顶杆为钢质，以避免顶杆变形；⑦调整分闸顶杆及铁芯的长度，保证动作可靠；⑧分闸线圈固定架应保证紧固，防止铁芯动作时分闸线圈固定架也随之上下窜动。

3.5预防措施①运行人员若发现分合闸指示灯不亮。应及时检查分合闸回路是否断线；②检修人员在停电检修时，应注意测量分闸线圈的电阻，并检查分闸线圈固定架螺丝是否紧固；③检查分闸顶杆是否变形；④如果分闸顶杆的材质为铜质应更换为钢质；⑤必须进行低电压分合闸试验，以保证断路器性能可靠。

4弹簧操作机构合闸储能回路故障

4.1故障现象①合闸后无法实现分闸操作；②储能电机运转不停IE，甚至导致电机线圈过拱损坏。 4.2原因分析①行程开关安装位置偏下，致使合闸弹簧尚未储能完毕，行程开关触点已经转换完毕，切断了电机电源，弹簧所储能量不够分闸操作；②行程开关安装位置偏上，致使合闸弹簧储能完毕后，行程开关触点还没有得到及时转换，储能电机仍处于工作状态；(3)行程开关或其接点损坏，储能电机不能停止运转。

4.3故障危害在合闸储能不到位的情况下，若线路发生事故，断路器不能分闸，将会导致事故越级，扩大事故范围。

4.4处理方法①调整行程开关位置，实现电机准确断电；②检修时应注意行程开关的动作情况，如行程开关损坏，应及时更换。

4.5预防措施运行人员在倒闸操作时，应注意观察合闸储能指示灯，以判断合闸储能情况；检修人员在检修工作结束后，应就地进行几次分合闸操作试验，以确定断路器处于良好状态。

5分合闸不同期、弹跳数值大

5.1原因分析①断路器本体机械性能较差，多次操作后，由于机械原因导致不同期、弹跳数值偏大；②分体式断路器由于操作杆距离较大，分闸力传到触头时，各相之间存在偏差，导致不同期、弹跳数值偏大；③合闸冲击刚性过大，致使动触头发生轴向反弹；④动触杆导向不良，晃动过大；⑤触头平面与中心轴垂直度不好，碰合时产生横向滑动等。

5.2故障危害如果不同期或弹跳大，会严重影响真空断路器开断过电流的能力，影响断路器的寿命，严重时能引起断路器爆炸。

5.3处理方法①在保证行程、超行程的前提下，通过调整三相绝缘拉杆的长度使同期、弹跳测试数据在合格范围内；②提高配件的加工精度，使绝缘支座与轴、换向器与钢销、轴等紧密配合，减小空程间隙；③加强装配工艺质量控制，提高装配工艺质量。在真空断路器装配过程中，注意安装合理，不使真空灭弧室受到额外的力；④调整导向管的位置，使灭弧室动触头的运动轨迹通过灭弧室的轴心，真空灭弧室动触头活动自如，无任何卡涩现象；⑤适度加大触头超程弹簧预压力。

通过采取以上措施，可以有效地控制真空断路器合闸弹跳。如果通过调整无法实现，则必须更换数据不合格相的真空泡，并重新调整到数据合格。

5.4预防措施由于分体式真空断路器存在诸多故障隐患，在更换断路器时应使用一体式真空断路器；定期检修工作时必须使用特性测试仪进行有关特性测试，及时发现问题，并解决问题。

6运行维护与检修试验

加强对10kV真空断路器的维护非常必要，维护中应做好以下几个方面的工作：

6.1在检修维护试验中，要测试开关的导电回路电阻、开关的机械特性、断口间的工频耐压试验，真空度试验，试验数据要满足厂家规定。断口间的工频耐压试验、真空度检验是检验真空管是否漏气的有效方法。

6.2在保护定检时，应对断路器做跳合闸试验，以检验开关在有故障时，断路器动作是否可靠。

6.3对断路器机构、传动轴等传动部位应注入一些润滑油，对紧固件要进行紧固确认等，以确保断路器传动灵活。

6.4开展真空度的测试工作。真空灭弧室真空度的测定主要有以下几种方法：

6.4.1观察法如果真空灭弧室的外壳是玻璃的，则可根据涂在玻璃内壁表面上的钡吸气剂薄膜颜色的变化来判断真空度：真空度良好时，吸气剂薄膜呈镜面状态；真空度变差时，吸气剂薄膜呈乳白色。这种用肉眼观察真空度的方法不太准确，只能作为参考。

6.4.2工频耐压法将真空断路器置于分闸状态下，在真空灭弧室的触头间加工频电压来判定真空度。如果真空灭弧室能耐受工频电压10秒以上，可认为真空度满足要求。如果随着电压升高，电流也增大，且超过5A，则认为真空度不合格。这种方法简单易行，现场使用方便。

6.4.3磁控放电法磁控真空度测试仪通常在触头之间施加一次或数次高压脉冲，脉冲宽度为数十到上百毫秒，磁场线圈中则通以同步脉冲电流，产生与高压同步的脉冲磁场来测量真空度。

对于真空度不满足要求，已接近或低于国家标准6.6×10-2Pa时，应及时进行真空灭弧室的更换，对于真空度有较大幅度降低，但仍在合格范围内的真空断路器，应适当缩短测试周期，并结合历次测量情况进行分析，判断真空度下降的趋势，据此决定真空断路器是否继续进行。

地铁车辆断路器控制原理及故障分析论文

摘要: 对深圳地铁11号线地铁车辆高速断路器的控制原理进行介绍，并对该线路车辆在调试过程中出现的高断跳开故障进行详细分析。

关键词 ：:地铁车辆;高速断路器;控制原理;故障分析

1问题概述

SZML11项目车辆编组形式为A1－B1－C1－D1=D2－C2－B2－A2(如图1所示)。列车在B车高压箱内配备2套高速断路器，一套连接控制接触网/库用电源与本车(B车)牵引逆变器，一套连接控制接触网/库拥电源与C车牵引逆变器;D1车设置HVB01及HVB02高压箱，分别安装有1套高速断路器连接控制接触网/库用电源与D1、D2车牵引逆变器。SZML11项目T26列在试运线动调过程中，在未动车时，第2节车高速断路器突然跳开，连续报“高断允许线圈反馈故障”“VVVF严重故障”，HMI屏显示受电弓状态正常(均为升弓状态)，多次尝试分合主断不成功。

2高断分合控制分析

在受电弓升起、司机室占有、列车紧急停车按钮未按下的情况下，按下司机台上的高速断路器控制按钮HSCB合(=21－S04)或HSCB分(=21－S03)时，合、分的信号将被传送至DCU，DCU则依据输入的信号及列车状态，控制列车高断合允许继电器和电阻继电器的动作，实现对主断路器的控制。牵引逆变器对高速断路器的控制电路见图2及图3。在受电弓正常升起、司机室占有、列车紧急停车按钮未按下的状态下，在司机室按下高速断路器合按钮=21－S04，DCU的X111:25点输出DC110V的电平信号，高断合允许继电器1Q021吸合，DCU的X112:17点检测到高断合允许继电器1Q021吸合的反馈信号;然后DCU的X111:24点输出DC110V高电平，继电器1Q022吸合，高速断路器1Q01吸合，DCU的X112:18点用于检测1Q022是否已经正常吸合，正常吸合后，DCU的X112:18点由低电平转化为高电平;高速断路器1Q01吸合后，高速断路器主触点完成“合”动作，牵引逆变器与接触网或库用电源接通，DCU的X111:24点输出低电平，继电器1Q022断开，高速断路器完成大电流吸合小电流维持的整个过程，DCU的X112插头的1点为高速断路器状态监控信号，此时将恢复至低电平状态，DCU的X112:18点也由高电平恢复至低电平状态。在受电弓正常升起、司机室占有、列车紧急停车按钮未按下，且高速断路器处于“合”的状态下，按下高速断路器分按钮=21－S03，DCU得到一个高速断路器分的命令，DCU的X111插头的25点输出一个低电平，继电器1Q021断开，高速断路器1Q01分断，相应监视信号状态改变并回馈至DCU。由原理图可知，DCU发出的高断允许信号，通过车上电路后(升弓保持、紧急停车这两个继电器的相关触点)，回到高压箱内的“高断允许继电器”线圈，而执行合高断操作的前提是该线圈闭合。在受电弓状态正常的工况下(为升弓状态)，考虑到C车高断状态正常，因此判断故障发生的原因可能为=22－K208的7－10常开触点故障。检测=22－K208的7－10常开触点所在线路的下一环节+251=99－XT251．05:10A，此处有电平信号输出，因此=22－K208的7－10常开触点无故障;检查高压箱X122插头的点位，无缩针现象，检测相应点位电平正常，可以判定电气线路无故障。由上所述，车辆外围电路正常，且DCU对外围电路的判断及输出高断允许命令的功能正常。

3软件控制逻辑分析

SZML11项目车辆的控制基于TMCS控制系统平台，高断合允许继电器1Q021吸合后，后续高速断路器闭合以及减载的控制逻辑在软件中体现，外部电路仅用于输入指令及提供反馈信号。在无分高速断路器命令时，若满足合高速断路器请求命令与确认本单元受电弓升起信号，DCU则会进一步发出确认合本单元两个高速断路器的命令。此时DCU输出合高速断路器的信号至1Q022。1Q022接收信号后，系统将同时检测高速断路器合的反馈信号和DCU允许HSCB合的信号，如果信号正常，HSCB合，否则强制断开高速断路器。需引起注意的是，列车在紧急牵引工况下，若受控司机室发出牵引方向向前指令，将会产生一个合高速断路器的指令，该指令在司机室未按HSCB合和受电弓在非正常升弓的情况下，强制执行HSCB合的操作。根据以上分析，考虑列车仅B1车故障，可能为B1车软件逻辑与所需功能不符的情况，此种情况多为调试过程中软件未及时更新或更新过程中错误导致。检查DCU的软件版本，故障车与非故障车软件版本一致且为最新版本，因此可排除DCU软件的原因。列车出现的故障可能由DCU内部控制板硬件故障引起。

4DCU控制板分析

DCU硬件故障主要与DCU内部的3块板卡相关:SPU(SignalProcessingUint，信号处理单元)/SMC(SystemManage-mentandCommunication，系统管理与通信)/DIO(DigitalInputandOutput，数字输入输出)。图4是高断允许信号的AND逻辑关系图，图中SMC发出的高断允许是在综合了SPU高断允许信号的基础上发出的，即:当SPU发出禁高断时，将同时传送至SMC，SMC也随即禁高断。图4DIO控制逻辑未验证故障车是否出现DCU板卡故障，将正常车的设备与故障车设备进行对换，观察故障是否转移，这种锁定故障的.方法，能准确判断出设备是否正常。首先将正常车3车DCU的DIO板与故障车2车DCU的DIO板进行对换，故障未转移，2车依然报故障，所以DIO板正常;再把2车和3车DCU的SPU板进行对换，故障由原来的2车转移到3车，由此可以判断原有2车的SPU故障。重新更换SPU板，故障消除，车辆高断分合功能恢复正常。综上，导致此次高断故障出现的根本原因是SPU板硬件故障。

5总结

外围控制电路故障、DCU软件故障、DCU板卡故障是高速断路器最常见的几种故障表现形式。其中外围控制电路的故障在车辆运行的各个阶段均有可能发生，涉及面广，排查难度大;软件故障主要发生在车辆调试初期，因软件功能不完善或更新不及时引起;高速断路器板卡故障主要发生在车辆长时间运行后，排查相对简单。外围控制电路故障，通常是由软件控制逻辑所需的车辆状态信号非正常引起。故障类型包括:电气线路错接或虚接、电气设备故障、网络设备故障和信号干扰等。故障的排查，可通过信号监控软件对相关的信号进行监控，再通过分析其数据状态找出故障原因。软件故障主要通过保证列车相同设备软件为同一软件版本且为符合车辆技术要求的最新状态。根据现场调试经验，高速断路器本身的故障，一般作如下步骤的检查:1)检测高速断路器线圈电阻，正常情况下电阻值为14．5Ω±8%。2)检查主断允许状态是否正常。3)检查整流二极管是否正常。4)检查控制电阻是否正常。5)检查主断合继电器状态是否正常。6)检查高速断路器灭弧罩、主触头是否正常。故障以上排除后，须先进行低压测试，高速断路器能正常动作，牵引控制单元有信号显示后，再进行高压测试，高压电器箱网压输出正常即可。

6结语

高速断路器能够在主电路出现严重的干扰情况(如过流、牵引逆变器故障或短路等)时断开车辆主电路，从而起到保护牵引逆变器及车上其他设备的作用。熟悉高速断路器的电气控制电路和软件逻辑控制原理，对及时发现并处理高速断路器的故障，提高车辆的调试效率，保障车辆的安全运行具有重要意义。

参考文献:

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