YGZ2Q41A型整流器裝置溫控器故障分析及優(yōu)化措施

江俊彥++鄧智明++孫俊明++梁紹昌

摘 要：整流器裝置是變電系統(tǒng)中十分重要的構(gòu)成部分，其性能好壞直接影響地鐵列車(chē)運(yùn)行。而廣州地鐵四號(hào)線采用的型號(hào)為YGZ2Q41A整流器裝置。運(yùn)行多年以來(lái)，YGZ2Q41A型整流器裝置接連暴露出了一些問(wèn)題，尤其因整流器裝置溫控器故障導(dǎo)致開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作的現(xiàn)象。該文主要對(duì)廣州地鐵整流器裝置中的溫控器溫度保護(hù)原理進(jìn)行了闡述，對(duì)其存在不穩(wěn)定故障進(jìn)行了分析，并提出了優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：整流器 溫控器 溫度保護(hù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（b）-0022-02

在牽引變電所內(nèi)，通過(guò)整流變壓器將AC 33 kV降到AC 1.18 kV，經(jīng)整流器裝置轉(zhuǎn)換成DC 1 500 V向接觸網(wǎng)進(jìn)行供電，因此整流器裝置是變電系統(tǒng)十分重要的組成部分，其性能好壞直接影響地鐵列車(chē)運(yùn)行。廣州地鐵四號(hào)線采用YGZ2Q41A型整流器裝置對(duì)列車(chē)進(jìn)行供電。在廣州地鐵四號(hào)線開(kāi)通以來(lái)，已經(jīng)發(fā)生過(guò)多次因?yàn)檎髌鞴駵乜仄鞴收隙鴮?dǎo)致開(kāi)關(guān)跳閘的事件，這對(duì)列車(chē)的安全運(yùn)行造成一定隱患。該文主要對(duì)廣州地鐵整流器裝置中溫控器溫度保護(hù)原理進(jìn)行了闡述，對(duì)整流器裝置溫控器在運(yùn)行中遇到的典型故障進(jìn)行了分析，并提出了優(yōu)化措施。

1 整流器溫度保護(hù)的工作原理

YGZ2Q41A型整流器裝置溫度保護(hù)原理圖見(jiàn)圖1，在整流器預(yù)測(cè)最熱處采用溫度傳感器PT100（實(shí)際安裝于條形散熱器頂部），整流器的溫度由溫度傳感器PT100來(lái)測(cè)量，測(cè)量結(jié)果反饋到溫控器（型號(hào)為XMT-5U22CD）上，由溫控器根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行邏輯判斷；若PT100反饋的溫度達(dá)到溫度報(bào)警、跳閘的溫度，則由溫控器發(fā)出溫度報(bào)警信號(hào)、溫度跳閘信號(hào)給可編程控制器S7-200的I6.6、I6.7兩個(gè)輸入點(diǎn)，然后通過(guò)電源板的K4、K5中間觸點(diǎn)發(fā)信號(hào)到106（107）開(kāi)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)整流器溫度報(bào)警保護(hù)、溫度報(bào)警跳閘的功能。

整流器溫控器參數(shù)設(shè)定見(jiàn)下：報(bào)警值100℃，跳閘值130℃，跳閘值回差值是3。根據(jù)廠家對(duì)回差值的說(shuō)明及離線測(cè)試，可知報(bào)警情況：檢測(cè)溫度達(dá)到103℃及以上就報(bào)警，大于97℃時(shí)保持報(bào)警，低于97℃消失（即97℃～103℃為回差范圍）；檢測(cè)溫度達(dá)到133℃及以上就跳閘輸出，大于127℃時(shí)保持跳閘輸出，低于127℃跳閘輸出消失（即127℃～133℃為回差范圍）。

2 整流器裝置溫控器故障分析及優(yōu)化措施

2.1 故障實(shí)例一

（1）故障現(xiàn)象。

2014年出現(xiàn)一起整流器溫度跳閘事件，現(xiàn)場(chǎng)用測(cè)溫槍測(cè)量整流器各部分的實(shí)際溫度，溫度最高處約為48℃（室溫28℃），整流器內(nèi)部未有任何燒弧痕跡，而溫控器顯示溫度出現(xiàn)跳躍的現(xiàn)象。

（2）故障分析。

用測(cè)溫槍測(cè)量整流器裝置的溫度未達(dá)到設(shè)定值，排除設(shè)備元件過(guò)熱導(dǎo)致整流器溫度跳閘。對(duì)溫控器進(jìn)行拆解，打開(kāi)溫控器內(nèi)部發(fā)現(xiàn)溫控器內(nèi)部電路板為可插拔式，內(nèi)部電路板與外部接點(diǎn)是依靠彈片接觸的方式導(dǎo)通，進(jìn)一步檢查溫控器內(nèi)部彈片結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)個(gè)別彈片伸張不到位，導(dǎo)致PT100測(cè)量點(diǎn)接觸電阻不穩(wěn)定；當(dāng)外部存在震動(dòng)時(shí)，因接觸電阻不穩(wěn)定導(dǎo)致溫控器邏輯判斷溫度為忽高忽低，若其判斷的最高溫度達(dá)到設(shè)定值，此抖動(dòng)信號(hào)造成開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作。

（3）優(yōu)化措施。

目前整流器超溫跳閘保護(hù)是無(wú)延時(shí)的，可以通過(guò)調(diào)整四號(hào)線DC 1 500 V整流器超溫跳閘保護(hù)定值，以避開(kāi)抖動(dòng)信號(hào)造成開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作。整定值計(jì)算如下：整流器的單臺(tái)額定功率為2 200 kW；比熱容：鐵為460 J/（kg·℃），空氣為（25℃）1 012 J/（kg·℃），鋁為880 J/（kg·℃），銅為390 J/（kg·℃），取用銅（銅為主要導(dǎo)體部分）的比熱容；整流柜重量為1 000 kg，計(jì)算主要考慮導(dǎo)體部分（除去框架等重量）選取80%重量，即取800 kg來(lái)計(jì)算；環(huán)境溫度：-5～+40 ℃，取40 ℃來(lái)計(jì)算；超溫跳閘溫度130℃。根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》：整流機(jī)組負(fù)載等級(jí)：VI級(jí)（GB3859）100%額定負(fù)荷—連續(xù)，150%額定負(fù)荷—2 h，300%額定負(fù)荷—1 min，取300%負(fù)荷來(lái)設(shè)置超溫跳閘計(jì)算。據(jù)Q=cm△t（Q=3PT為熱量，c為比熱容，m為質(zhì)量，△t溫升）公式計(jì)算可得：300%負(fù)荷超溫跳閘延時(shí)T=cm△t/3P=390×800×（130-40）/（3×2 200×1 000）=4.25 s；超溫報(bào)警不設(shè)置延時(shí)并鎖存，有利于及時(shí)了解到設(shè)備狀態(tài)?？紤]吸熱材料的成分、自然冷卻的散熱、元件檢測(cè)的時(shí)間，就低不就高原則，設(shè)置超溫跳閘延時(shí)為4 s。修改前、后溫控器超溫跳閘程序見(jiàn)圖2（修改后：超溫跳閘輸入+超溫報(bào)警輸入+4S=>超溫跳閘輸出）。

2.2 故障實(shí)例二

（1）故障現(xiàn)象。

2016年出現(xiàn)另一起整流器溫度跳閘事件，現(xiàn)場(chǎng)用測(cè)溫槍測(cè)量整流器各部分的實(shí)際溫度，溫度最高處約為30.3 ℃（室溫25℃），而現(xiàn)場(chǎng)整流器溫控器的溫度一直顯示286.8 ℃。

（2）故障分析。

檢查測(cè)試整流器溫度傳感器PT100，溫度顯示正常，表明測(cè)溫元件功能狀態(tài)良好；用測(cè)溫槍測(cè)量整流器裝置的溫度未達(dá)到設(shè)定值，排除設(shè)備元件過(guò)熱導(dǎo)致整流器溫度跳閘。結(jié)合整流器溫控器顯示溫度（286.8 ℃）與實(shí)際測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)（30.3℃）嚴(yán)重不符，判斷整流器溫控器內(nèi)部故障造成判斷溫度異常引起開(kāi)關(guān)誤跳閘。

（3）優(yōu)化措施。

在目前的基礎(chǔ)上增加一個(gè)四線的溫控繼電器JUC-1M，130 ℃，此溫控繼電器出廠就設(shè)定好110 ℃以及130 ℃兩個(gè)溫度；而四號(hào)線的整流器定值為：報(bào)警溫度為100 ℃（涉及定值修改），跳閘溫度為130 ℃。溫度繼電器的接線不經(jīng)過(guò)溫控器，直接接到可編程控制器的溫度報(bào)警、溫度報(bào)警跳閘這兩個(gè)輸入端（即I6.6，I6.7），溫控器的溫度報(bào)警、溫度報(bào)警跳閘這兩個(gè)信號(hào)的輸出線就拆除，只把溫控器作為溫度顯示器使用。此時(shí)溫度報(bào)警信號(hào)和溫度保護(hù)跳閘信號(hào)不經(jīng)過(guò)溫度傳感器PT100、溫控器，故能有效地解決了因?yàn)闇囟葌鞲衅鱌T100測(cè)量錯(cuò)誤、溫控器故障而導(dǎo)致的開(kāi)關(guān)誤跳閘。另外，由于加裝的溫度繼電器穩(wěn)定性非常高，有效避免了出現(xiàn)誤報(bào)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作的情況。

3 結(jié)語(yǔ)

該文對(duì)YGZ2Q41A型整流器裝置溫控器的溫度保護(hù)原理進(jìn)行了闡述，對(duì)整流器裝置溫控器在運(yùn)行中遇到故障進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)整流器裝置溫控器故障提出了優(yōu)化措施，有助于防止此類(lèi)故障事件的發(fā)生，確保地鐵電力設(shè)備的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國(guó)北車(chē)集團(tuán)永濟(jì)電機(jī)廠.廣州市軌道交通變電所整流器裝置原理圖[Z].2010.

[2] 中國(guó)北車(chē)集團(tuán)永濟(jì)電機(jī)廠 .YGZ2Q41A整流器安裝、使用及維護(hù)說(shuō)明書(shū)[Z].2010.