直流接觸器燒損原因分析及檢修工藝

孫羽

摘 要：介紹了某型直流接觸器的工作原理，分析了接觸器燒損的原因，并對(duì)檢修工藝提出了建議。

關(guān)鍵詞：直流接觸器；工作原理；燒損；檢修工藝

隨著近幾年電力工業(yè)的迅猛發(fā)展，高電壓等級(jí)輸電線(xiàn)路的數(shù)量只增不減。任何一條線(xiàn)路發(fā)生故障都將會(huì)對(duì)輸電系統(tǒng)乃至整個(gè)電網(wǎng)產(chǎn)生不良影響，尤以短路故障最為嚴(yán)重。當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生短路故障時(shí)，其相應(yīng)的繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置必將動(dòng)作。在繼電保護(hù)裝置切除故障后，盡可能迅速地確定故障點(diǎn)將有利于及時(shí)修復(fù)線(xiàn)路和恢復(fù)系統(tǒng)，使得接觸器燒損的研究已然成為熱點(diǎn)。

1 直流接觸器的構(gòu)造及工作原理

現(xiàn)階段的接觸器燒損研究主要圍繞電力系統(tǒng)中的輸電線(xiàn)路﹑配電線(xiàn)路和鐵路系統(tǒng)中的牽引網(wǎng)線(xiàn)路展開(kāi)。配電線(xiàn)路需要考慮線(xiàn)路末端帶負(fù)荷或中間含變壓器的影響，目前主要采用單端量法﹑行波法以及基于短路計(jì)算法。牽引網(wǎng)是特殊的電力網(wǎng)絡(luò)，其接觸器燒損研究不一定能適用于輸﹑配電線(xiàn)路，具有明顯的局限性。受天氣的影響，在電力系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著電能輸送任務(wù)的高壓輸電線(xiàn)路發(fā)生故障的頻率最高。既耗時(shí)又容易延誤故障線(xiàn)路修復(fù)時(shí)間的目視檢查不能用于長(zhǎng)距離輸電線(xiàn)路，輸電線(xiàn)路接觸器燒損裝置的出現(xiàn)不但可以緩減人工巡線(xiàn)勞動(dòng)強(qiáng)度，而且可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)未知錯(cuò)誤，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)起著至關(guān)重要的作用。

直流接觸器主要用于接通和斷開(kāi)電源線(xiàn)和負(fù)載。有很多類(lèi)型的直流接觸器，具體的結(jié)構(gòu)也不同，但同樣的工作原理。直流接觸器主要由電磁系統(tǒng)、傳輸機(jī)構(gòu)和滅弧裝置組成。滅弧裝置可分為磁淬火、永磁弧和機(jī)械牽弧3個(gè)，本文主要介紹了永磁弧。當(dāng)鐵芯線(xiàn)圈通電時(shí)，在磁通的作用下，將電樞的鐵芯吸入，接觸彈簧和彈簧的作用被壓縮，將電樞的動(dòng)觸頭與靜觸頭的接觸方向完全封閉。在同一時(shí)間，電路進(jìn)行。當(dāng)靜態(tài)鐵芯線(xiàn)圈切斷，接觸彈簧和動(dòng)作彈簧時(shí)，動(dòng)觸頭快速和靜觸頭分離。

2 直流接觸器燒損故障

故障測(cè)距方法問(wèn)世至今，經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的故障分析法到現(xiàn)今的行波法以及智能法的發(fā)展過(guò)程。故障分析法是利用基本電路原理構(gòu)造出以故障距離為未知量的方程后求解該方程來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)距的一種通用方法。行波法依靠其高精確度的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，取得了較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，目前僅主要研究其微弱暫態(tài)信號(hào)提取的可靠性等方面的問(wèn)題。智能法（人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)﹑數(shù)學(xué)形態(tài)法﹑聚類(lèi)分析法等）主要處于理論研究，還沒(méi)有取得實(shí)際效果。鑒于行波法的失效性和智能法的受限性，研究通用性較強(qiáng)的故障分析法顯得十分重要。

在直流600伏總線(xiàn)中，電加熱器是通過(guò)使用一種直流接觸器，它已被使用了4年，并已進(jìn)行了控制。接觸器是受環(huán)境溫度變化影響非常大，在運(yùn)行時(shí)接觸器經(jīng)常發(fā)生故障，甚至燒毀。觸頭燃燒情況分析：靜態(tài)接觸燃燒，銅熔化，合金接觸大部分燃燒殼附近的動(dòng)觸頭與靜觸頭全部燒毀，外部輔助觸頭全部燒毀，外部控制線(xiàn)和電源線(xiàn)的保險(xiǎn)絲和形成珠，主觸頭的電路級(jí)保護(hù)出現(xiàn)燒損故障。

3 直流接觸器燒損原因分析及試驗(yàn)驗(yàn)證

（1）原因分析。由于觸頭燃燒的優(yōu)越的保護(hù)熔斷器未能作用，因此排除由于外部負(fù)載短路引起的接觸引起燃燒的可能性，通過(guò)實(shí)際負(fù)載為純電阻和電流接觸器的額定電流約一半，因此，排除了接觸能力不足的可能性。推斷觸頭損耗的原因：異物被卡在移動(dòng)鐵芯和外殼之間，因?yàn)樵谝苿?dòng)鐵芯組件的上部設(shè)有接觸器，其在接觸點(diǎn)（即）之間的間隔距離上必然會(huì)導(dǎo)致；接觸器主觸頭的電源極性反轉(zhuǎn)，會(huì)引起電弧不能引入電弧熄滅室，延長(zhǎng)滅弧時(shí)間，引起觸頭燃燒。這個(gè)問(wèn)題發(fā)生，如果永久磁鐵組件的極性是最引人注目的，當(dāng)電弧滅火效果造成。

（2）試驗(yàn)驗(yàn)證。為了驗(yàn)證上述原因分析，分別進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)時(shí)接觸器主回路接額定阻性負(fù)載。觸頭開(kāi)距不足試驗(yàn)：之間加人絕緣套管和控制接觸長(zhǎng)度約1 / 3的原始設(shè)計(jì)的鐵芯組件和外殼移動(dòng)，對(duì)接觸器頻繁開(kāi)關(guān)操作，觀(guān)察接觸器斷開(kāi)時(shí)，拉弧現(xiàn)象，明顯大于正常長(zhǎng)度，打開(kāi)接觸器觸點(diǎn)電腐蝕斑點(diǎn)，和接近導(dǎo)弧運(yùn)動(dòng)的弧跡的動(dòng)、靜觸頭。電源極性反接試驗(yàn)：將電源接觸的通斷線(xiàn)反向連接，頻繁的開(kāi)關(guān)觸頭，觀(guān)察接觸器有更明顯的電弧，并在時(shí)間（（3秒）的弧連續(xù)，和令人眼花繚亂的力量，也在內(nèi)部的接觸器有白色煙霧，并伴隨著氣味，0.5小時(shí)后接觸接觸，看到嚴(yán)重受傷的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)接觸，工程塑料已出現(xiàn)，因?yàn)楦邷厝廴诂F(xiàn)象。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以得出如下結(jié)論：在正常使用情況下，核心部件和異物、干擾現(xiàn)象，導(dǎo)致觸頭斷開(kāi)，由于故障及時(shí)發(fā)現(xiàn)并導(dǎo)致?lián)p壞逐漸加重，直至完全燃燒；不排除在檢修后的接觸器、主電源線(xiàn)極性反向連接或永久磁鐵的接觸燃燒的可能性。

4 直流接觸器檢修建議

（1）接觸器外觀(guān)檢查。標(biāo)牌及符號(hào)應(yīng)齊全、完整、清晰、正確；殼體及微動(dòng)開(kāi)關(guān)無(wú)破損；緊固件、永磁體、滅弧柵片齊全。

（2）蓄電池外部和槽箱應(yīng)經(jīng)常保持清潔和干燥。將鍍鎳部分擦凈之后，必須涂以凡士林油，以防生銹。發(fā)現(xiàn)蓄電池外部有生銹痕跡時(shí)，應(yīng)用布沾石油擦拭之，切不可用金屬工具和砂紙打磨；隨時(shí)檢查橡膠墊，如發(fā)現(xiàn)損壞，應(yīng)立即更換，每次充放電前應(yīng)檢查各極柱連接是否松動(dòng)；電解液面應(yīng)保持高出10-15毫米，如因蒸發(fā)而電解液不足時(shí)，可添加純水補(bǔ)充，液面應(yīng)保持有適量的液態(tài)石蠟，以防止電解液和空氣中的二氧化碳之間起化學(xué)反應(yīng)；在任何情況下不允許有明火靠近充電的蓄電池；蓄電池容量檢查為放電電流與放電時(shí)間的乘積。

（3）檢修電池之間連接條時(shí)要求：正負(fù)極正確；接觸嚴(yán)密、接觸電阻要小，不松動(dòng)；將電池接線(xiàn)柱和連接條上氧化物用刮刀刮掉，在螺絲和螺絲帽上涂一層導(dǎo)電膏，擰緊螺帽后再涂一層導(dǎo)電膏。

（4）試驗(yàn)項(xiàng)目及要求。用極性筆測(cè)量永久磁性元件的極性，確保極性是正確的。用手來(lái)推動(dòng)外部節(jié)點(diǎn)的核心部件的外架幾次，應(yīng)該沒(méi)有阻塞現(xiàn)象發(fā)生。性能測(cè)試應(yīng)按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的要求，對(duì)接觸器進(jìn)行功率檢測(cè)，需要滿(mǎn)足手動(dòng)要求。控制電路和輔助電路和主電路的電荷與主電路之間的絕緣電阻不低于 10MΩ。根據(jù)不同觸頭的壓力表，所選的電壓等級(jí)（壓力等級(jí)為產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)），電氣部分為接觸器的接地和對(duì)方的工頻試驗(yàn)電壓1分鐘，應(yīng)無(wú)擊穿、閃絡(luò)現(xiàn)象。

（5）安裝及連接。接線(xiàn)后，檢查蓄電池的聯(lián)接是否正確（前一只蓄電池的正極與后一只蓄電池的負(fù)極相連），檢查每個(gè)電池是否都加入了電解液及液面高度是否符合要求（液面應(yīng)與蓄電池側(cè)面的電液標(biāo)志線(xiàn)的上線(xiàn)為同一水面），用100A充電8小時(shí)（充電時(shí)要擰下塞子，虛放在孔上面），擱置1小時(shí)后，再用100A電流放電至單個(gè)電池電壓為1.0V，如電流和放電時(shí)間的乘積未達(dá)到450AH，則反復(fù)進(jìn)行充放電到合格為止，并作好記錄。

（6）應(yīng)用建議。直流接觸器觸頭開(kāi)距和壓縮行程不合格應(yīng)調(diào)整，觸頭開(kāi)距不合格時(shí)調(diào)整鐵板上的擋板厚度；觸頭壓縮行程不合格時(shí)調(diào)整吸合鐵板處的彈簧壓縮釘。用毛刷清除灰塵；滅弧罩應(yīng)完整，其卡環(huán)應(yīng)能可靠夾住，弧角與靜觸頭應(yīng)有1-2mm間歇，吹弧線(xiàn)圈的絕緣良好，匝間無(wú)短路現(xiàn)象，并用布擦干凈；動(dòng)靜觸頭的接觸面應(yīng)用挫及紗布將燒痕修整好，觸頭的四個(gè)邊應(yīng)有1-2mm圓角，燒痕嚴(yán)重的要及時(shí)更換；檢查銜鐵的變位彈簧應(yīng)完好，銜鐵在定位卡板上下之間應(yīng)有1-2mm間隙，左右間隙不大于0.5mm，拆下返回彈簧用手按動(dòng)閉合銜鐵時(shí)，應(yīng)無(wú)輕微卡澀現(xiàn)象；檢查線(xiàn)圈的絕緣良好，無(wú)破損，無(wú)燒焦痕跡，接線(xiàn)完好，線(xiàn)圈的直流電阻、絕緣電阻及動(dòng)作電壓應(yīng)符合要求；組裝后用力按動(dòng)銜鐵，檢查動(dòng)觸頭在滅弧罩內(nèi)無(wú)卡澀摩擦現(xiàn)象；測(cè)量觸點(diǎn)閉合同期差、開(kāi)距及壓縮行程應(yīng)符合要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 張敬獲，陳德桂.直流接觸器磁系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性計(jì)算及其可視化仿真[J].電工電能新技術(shù)，2003，22（3）：28-31.

[2] 周茂祥.低壓電器設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：新華書(shū)店北京發(fā)行所，1992；995-1130.