斷路器電機(jī)控制回路接觸器的故障分析

魯小榮，徐健濤

河南平高電氣股份有限公司技術(shù)中心，河南平頂山 467001

0 引言

接觸器是一種自動(dòng)化切換器，用來(lái)接通或斷開交直流主電路或大容量控制電路的負(fù)載，主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)，此外也用于其他電力負(fù)載，如電熱器，電焊機(jī)，照明設(shè)備等。接觸器利用主觸點(diǎn)來(lái)開閉電路，用輔助觸點(diǎn)來(lái)執(zhí)行控制指令，主觸點(diǎn)一般只有常開接點(diǎn)，而輔助觸點(diǎn)具有常開和常閉功能的接點(diǎn)。接觸器不僅能接通和切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護(hù)作用。接觸器控制容量大，適用于頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制，是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要元件之一。接觸器的觸點(diǎn)具有良好的導(dǎo)電性和耐高溫?zé)g性，小型接觸器也經(jīng)常作為中間繼電器配合主電路使用。因此，接觸器廣泛應(yīng)用于各電氣控制回路，接觸器使用過程中的一些問題就暴露出來(lái)了。

1 現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問題

根據(jù)湖南長(zhǎng)沙榔梨變現(xiàn)場(chǎng)反饋：ZF11-252（L）220kV GIS 在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試期間，控制斷路器油泵電機(jī)的接觸器（A9-30-10+CA5-22M AC220V ABB）有8只燒損（總共用24只接觸器），其中2個(gè)間隔共6只全部損壞，剩余2只分別在2個(gè)不同的間隔。

2 原因分析

2.1 針對(duì)損壞的接觸器檢查情況

破壞性的打開接觸器，查看觸點(diǎn)和線圈情況。從觸點(diǎn)損壞情況看，觸點(diǎn)并未完全燒毀，且靠近觸點(diǎn)的塑料有發(fā)熱變形痕跡。查看線圈情況，線圈完好，也沒有明顯發(fā)熱痕跡。同時(shí)，由于現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)控制原理回路中，使用接觸器的（1，2）、（3，4）常開觸點(diǎn)，對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)燒毀的端子均有發(fā)熱造成臨近塑料變形的情況。

2.2 檢查事故發(fā)生時(shí)上級(jí)小型斷路器的脫扣情況

接觸器所在控制回路的上級(jí)電源處設(shè)有小型斷路器，型號(hào)為：C65N-D 型/1P 16A 施耐德生產(chǎn)廠家。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)人員反應(yīng)，接觸器損壞時(shí)小型斷路器并未出現(xiàn)脫扣現(xiàn)象。

2.3 核查該電站斷路器電機(jī)控制原理回路

該電站斷路器電機(jī)控制原理回路如圖1所示：

下圖表示了A 相電機(jī)控制回路，B 相和C 相的回路與A 相相同，-KM 為額定電流9A的3 極交流接觸器，其中主觸點(diǎn)（1，2）和（3，4）用于電機(jī)主回路，電機(jī)-M1 選用S568BJ01 AC220V 800W 天津安全電機(jī)廠家的，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)電機(jī)回路電流5.8A。其工作原理：在正常運(yùn)行時(shí)，由于斷路器操作儲(chǔ)壓器內(nèi)的油壓降低至油泵啟動(dòng)油壓時(shí)，油壓開關(guān)-KP5A 接點(diǎn)接通，接觸器-KM 受電吸合，觸點(diǎn)（1，2）及（3，4）接通，儲(chǔ)能電機(jī)-M1 受電啟動(dòng)。

同時(shí)，經(jīng)與ABB 接觸器廠家和電機(jī)廠家交流溝通，均稱此電機(jī)回路中元件的選型無(wú)問題；與此同時(shí)，此電機(jī)控制回路采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，回路及回路中的所有元件均有大量的運(yùn)行業(yè)績(jī)（2005年開始一直使用此配置），未出現(xiàn)故障；甚至，該產(chǎn)品在出廠前100次的出廠實(shí)驗(yàn)中，斷路器電機(jī)控制回路的接觸器未出現(xiàn)此問題。

圖1

2.4 排查現(xiàn)場(chǎng)電源質(zhì)量

用萬(wàn)用表測(cè)量接觸器工作回路的電壓，顯示正常。但據(jù)電站相關(guān)人員介紹，此站調(diào)試階段所用的交流電源由臨時(shí)電源提供。雖然從表測(cè)的數(shù)值上看沒問題，但電源存在波動(dòng)的可能性大。

根據(jù)以上元件查看可以得出：對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)燒毀的端子處臨近塑料變形情況判斷，此處曾有過較大的熱量積累，從接線端子損壞照片也可看出，熱量是從內(nèi)部觸點(diǎn)傳導(dǎo)到外部端子，只有回路短路或觸點(diǎn)虛接才能造成上述情況。然而，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)描述情況，接觸器損壞時(shí)小型斷路器并未脫扣跳閘，可排除短路電流損壞接觸器的可能。由此可判斷此損壞應(yīng)屬觸點(diǎn)顫動(dòng)或虛接，使動(dòng)靜觸點(diǎn)壓合不緊發(fā)熱，最終燒毀，但由于線圈并未損壞，故只有線圈電壓超出可靠工作范圍時(shí)，才會(huì)造成接觸器觸點(diǎn)的顫動(dòng)或虛接。該接觸器的線圈電壓要求可靠工作范圍85%～110%Un，即在線圈電壓低于187V 或高于242V時(shí)觸點(diǎn)就可能出現(xiàn)顫動(dòng)或虛接現(xiàn)象。

根據(jù)電機(jī)控制回路可以得出：當(dāng)A、B、C 相電機(jī)接入回路時(shí)，三相電機(jī)功率為2 400W，對(duì)電源有很大的沖擊。若電源質(zhì)量不好（容量小或頻率不穩(wěn)定、諧波分量大等），由于電機(jī)與接觸器使用同一電源，而電機(jī)功率遠(yuǎn)大于接觸器線圈功率，引起接觸器線圈兩端電壓下降，從而引起-KM 接觸器（1，2）、（3，4）觸點(diǎn)顫動(dòng)或虛接，導(dǎo)致接觸器燒損。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的電源可以得出：臨時(shí)電源非工業(yè)用電電源，電源質(zhì)量不高，電源波動(dòng)易造成接觸器觸點(diǎn)損壞。

3 結(jié)論

通過以上分析可以得出：電源電壓不穩(wěn)，不能保證接觸器的線圈工作電壓滿足85%～110%Un 是引起此次事故的主要原因。在今后的應(yīng)用中，希望用戶及設(shè)計(jì)者重視接觸器的工作環(huán)境，提供高質(zhì)量的工作電源，避免再次發(fā)生因線圈電壓?jiǎn)栴}，接觸器燒毀現(xiàn)象的發(fā)生。