高壓開關(guān)設(shè)備機(jī)械試驗(yàn)中的故障診斷分析

孫蕊　周華

摘 要 目前，PLC可編程序控制器已成為工業(yè)自動(dòng)化的強(qiáng)有力工具。它的一系列優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)的繼電器邏輯所無法相比的，因而得到了廣泛應(yīng)用。在高壓開關(guān)設(shè)備機(jī)械試驗(yàn)過程中運(yùn)用PLC進(jìn)行過程控制和故障診斷，同樣可以收到良好的效果。本文便是對(duì)于高壓開關(guān)設(shè)備機(jī)械試驗(yàn)中的故障診斷進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞 高壓開關(guān)設(shè)備;機(jī)械試驗(yàn);故障診斷

中圖分類號(hào)： TM564文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.02.026

0 前言

我國在對(duì)于高壓開關(guān)設(shè)備機(jī)械的一些試驗(yàn)中，會(huì)存在著一些由于人為操作而引起的故障或由于電器或機(jī)械問題引發(fā)的故障，其中以電氣故障和機(jī)械故障為主。而這些故障往往分為拒分、拒合、誤分、誤合四種形式。因此將四種故障形式的產(chǎn)生原因以及解決方法研究透徹就可以為后期的許多相關(guān)實(shí)驗(yàn)提供經(jīng)驗(yàn)。會(huì)加強(qiáng)相關(guān)人員對(duì)于高壓設(shè)備故障的診斷以及通過縮小對(duì)故障的偵破范圍來對(duì)故障進(jìn)行正確的診斷的相關(guān)能力。PLC可編程序控制器已成為工業(yè)自動(dòng)化的強(qiáng)有力工具，將其合理科學(xué)地應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)的故障診斷中去對(duì)于故障的評(píng)判也會(huì)有很大的幫助。

1 建立故障的判據(jù)及其定義

1.1 拒分

在對(duì)于整個(gè)實(shí)驗(yàn)的故障部分進(jìn)行一些診斷時(shí)，會(huì)應(yīng)用到許多專業(yè)的方法，其中較為重要的一種便是分閘操作。分閘操作是在測試不同電路的阻值以及改變電路時(shí)將電路的開關(guān)由合閘位置轉(zhuǎn)換到分閘位置的操作。而在這個(gè)過程中，會(huì)產(chǎn)生一段分閘時(shí)間。這段時(shí)間就是從對(duì)于整個(gè)電路進(jìn)行分閘操作開始到所有極的觸頭都分離的時(shí)刻。而每個(gè)實(shí)驗(yàn)以及故障檢測中都對(duì)分閘時(shí)間有一定的限制。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成的屬于正常分閘，可以在此基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。而分閘操作的時(shí)長超過了正常規(guī)定的時(shí)間時(shí)就會(huì)出現(xiàn)兩種情況。其一，雖然超過了開閘所要求的時(shí)間卻能完成分閘操作。這種情況屬于超出預(yù)計(jì)時(shí)間，但不會(huì)對(duì)于正常故障的檢測產(chǎn)生影響。而第二種則為較為常見的故障評(píng)判中出現(xiàn)的問題—拒分。這種情況一般都是實(shí)際的分閘時(shí)間超過了所要求的時(shí)間兩倍及以上卻仍未完成分閘造成的。這也就給我們對(duì)于拒分診斷提供了一些數(shù)據(jù)，一般都將其診斷時(shí)間近似地計(jì)算成所規(guī)定時(shí)間的二倍。當(dāng)然對(duì)于一些產(chǎn)品，對(duì)其據(jù)分時(shí)間進(jìn)行診斷也可以通過其所允許的最高操作頻率來估計(jì)。比如：加速試驗(yàn)的操作頻率為2400次/h，就可以通過這些數(shù)據(jù)對(duì)于整體的時(shí)間進(jìn)行估計(jì)分析。首先，通過其頻率計(jì)算出其完成一個(gè)操作循環(huán)所需時(shí)間為1.5s。再結(jié)合該裝置的負(fù)載因數(shù)，我們?cè)O(shè)該裝置的負(fù)載因數(shù)為40%，那么便可以計(jì)算出從分閘到合閘的時(shí)間間隔在0.9s左右。因此可以推理出該實(shí)驗(yàn)要將拒分診斷的時(shí)間控制在0.4～0.85s間。利用此方法便可以進(jìn)行一些列的拒分診斷時(shí)間的預(yù)測。

1.2 拒合

拒合與拒分相類似，合閘操作是在測試不同電路的阻值以及改變電路時(shí)將電路的開關(guān)由分閘位置轉(zhuǎn)換到合閘位置的操作。而在這個(gè)過程中，會(huì)產(chǎn)生一段合閘時(shí)間。這段時(shí)間就是從對(duì)于整個(gè)電路進(jìn)行分閘操作開始到所有極的觸頭都閉合的時(shí)刻。而每個(gè)實(shí)驗(yàn)以及故障檢測中都對(duì)合閘時(shí)間有一定的限制。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成的屬于正常合閘，可以在此基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。而合閘操作的時(shí)長超過了正常規(guī)定的時(shí)間時(shí)就會(huì)出現(xiàn)兩種情況。其一，雖然超過了合閘所要求的時(shí)間卻能完成合閘操作。這種情況屬于超出預(yù)計(jì)時(shí)間，但不會(huì)對(duì)于正常故障的檢測產(chǎn)生影響。而第二種則為較為常見的故障評(píng)判中出現(xiàn)的問題—拒合。這種情況一般都是實(shí)際的合閘時(shí)間超過了所要求的時(shí)間兩倍及以上卻仍未完成合閘造成的。而具體診斷以及估計(jì)其時(shí)長與拒分相同。

1.3 誤分

除了拒合與拒分外，另一大類故障判據(jù)便是誤分與誤合。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程中誤分指的是在電路進(jìn)行合閘操作后、分閘操作前，在這個(gè)時(shí)間段中，若開關(guān)自動(dòng)完成了分閘變?yōu)檎`分。而對(duì)于這種情況，一般都要對(duì)于電路進(jìn)行一系列的操作來對(duì)于這種情況進(jìn)行監(jiān)察。首先要將電路中輔助開關(guān)的動(dòng)合、動(dòng)斷觸頭串接上指示燈。接著，將整個(gè)接入至電源回路。這樣便可以通過對(duì)于指示燈上的光信號(hào)的不同來判斷輔助開關(guān)是否接觸可靠、切換正常。許多高壓設(shè)備開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)的檢測也是依據(jù)這一原理然而，在運(yùn)用PLC故障診斷程序的硬件電路中，是通過PLC輸入端監(jiān)察輔助開關(guān)狀態(tài)的。傳統(tǒng)的監(jiān)察方法與PLC監(jiān)察方法對(duì)于機(jī)械零件卡滯、損壞或傳動(dòng)位置不當(dāng)導(dǎo)致觸頭接不通或不斷開的故障的診斷結(jié)果是一致的，對(duì)于因觸頭磨損出現(xiàn)接觸電阻增大帶來的接觸故障。

1.4 誤合

完成分閘操作后至合閘指令發(fā)出前為誤合診斷時(shí)間，開關(guān)若自行合閘判為誤合。其他的情況與誤分相類似。

2 實(shí)現(xiàn)故障診斷的途徑

2.1 拒分診斷

對(duì)于上文所提及的判據(jù)進(jìn)行診斷時(shí)，也要利用一些特別的診斷方法。在對(duì)于拒分的情況進(jìn)行診斷時(shí)。要將PLC的RUN輸入接通，使PLC的程序運(yùn)行。此時(shí)若試品處在分閘狀態(tài)，輔助開關(guān)的動(dòng)斷觸頭閉合真空接觸器輔助開關(guān)接通動(dòng)斷觸頭DLI和分一合時(shí)間控側(cè)即接通延時(shí)0.95s使合指令輸出—驅(qū)動(dòng)執(zhí)行繼電器輸出合指令，并驅(qū)動(dòng)執(zhí)行繼電器CH，試品合閘。試品合閘后，DL1斷開，真空接觸器輔助開關(guān)接通動(dòng)斷觸頭DL1、分一合時(shí)間控側(cè)、合指令輸出——驅(qū)動(dòng)執(zhí)行繼電器CH，復(fù)位CH也隨之復(fù)位。在試品處在合閘狀態(tài)時(shí)輔助開關(guān)的動(dòng)合觸頭DLZ是閉合的，真空接觸器輔助開關(guān)接通動(dòng)斷觸頭DL12接通，合一分時(shí)間控側(cè)被啟動(dòng)延時(shí)0.65s后使分指令輸出——驅(qū)動(dòng)執(zhí)行繼電器CF輸出分指令，并驅(qū)動(dòng)執(zhí)行繼電器CF，試品分閘.在正常情況下試品被程序控制按“0.9s-合-0.6s-分”進(jìn)行周而復(fù)始的操作。分指令輸出——驅(qū)動(dòng)執(zhí)行繼電器CF輸出分指令的同時(shí)接通拒分診斷時(shí)間控制，拒分診斷時(shí)間控制整定在0.5s建立起拒分診斷時(shí)間。

2.2 拒合診斷

按拒分診斷前的實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)后，合指令輸出——驅(qū)動(dòng)執(zhí)行繼電器CH輸出合指令的同時(shí)接通拒合診斷時(shí)間控側(cè)，拒合診斷時(shí)間控側(cè)整定在0.55s建立起拒合診斷時(shí)間。若試品未在拒合診斷時(shí)間內(nèi)完成合閘操作，合指令輸出——驅(qū)動(dòng)執(zhí)行繼電器CH不能正常復(fù)位，致使拒合診斷時(shí)間控側(cè)順利達(dá)到整定時(shí)間接通拒合顯示并自鎖，則顯示出拒合信號(hào)。

2.3 誤分診斷

在進(jìn)行誤分診斷時(shí)，也要先按照據(jù)分診斷中的操作來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。首先將電路中負(fù)責(zé)電路的總開關(guān)真空接觸器主觸頭ZN閉合，接通開關(guān)列中第1個(gè)開關(guān)接通，同時(shí)保持第2個(gè)以及第3個(gè)開關(guān)保持自鎖并處于接通狀態(tài)直至合閘指令發(fā)出。并在此時(shí)發(fā)出指令串聯(lián)在回路中的合指令輸出——驅(qū)動(dòng)執(zhí)行繼電器CH動(dòng)斷觸頭斷開，從而建立起誤合診斷時(shí)間。當(dāng)試品已被判為拒合時(shí)，拒合顯示動(dòng)斷觸頭斷開，誤分顯示不能接通，不會(huì)再判誤分。

2.4 誤合診斷

試品完成分閘操作后主觸頭ZN斷開，真空接觸器主觸頭ZN以及電路中的第一個(gè)開關(guān)均為斷路態(tài)。之后再使得第一個(gè)開關(guān)的動(dòng)斷觸頭閉合，同時(shí)下一組開關(guān)的第二個(gè)以及第三個(gè)開關(guān)自鎖保持在接通狀態(tài)直至合閘指令發(fā)出，串聯(lián)在回路中的合指令輸出——驅(qū)動(dòng)執(zhí)行繼電器CH動(dòng)斷觸頭斷開，從而建立起誤合診斷時(shí)間。在誤合診斷時(shí)間內(nèi)第二組的第三個(gè)開關(guān)動(dòng)合觸頭始終處于閉合狀態(tài)，與其串聯(lián)的MZH動(dòng)合觸頭是斷開的，始終處于監(jiān)測著主觸頭ZN的狀態(tài)。在誤合診斷時(shí)間內(nèi)試品自行合閘時(shí)，ZN閉合、MZl動(dòng)合觸頭即閉合、驅(qū)動(dòng)M314使誤合顯示通電并自鎖，顯示出誤合信號(hào)。

3 結(jié)語

近年來，電子繼電器、數(shù)字化繼電器發(fā)展迅速，各類智能化繼電保護(hù)裝置又相繼向世并逐步進(jìn)入電網(wǎng)運(yùn)行。將四種故障形式的產(chǎn)生原因以及解決方法研究透徹就可以為后期的許多相關(guān)實(shí)驗(yàn)提供經(jīng)驗(yàn)。會(huì)加強(qiáng)相關(guān)人員對(duì)于高壓設(shè)備故障的診斷以及通過縮小對(duì)故障的偵破范圍來對(duì)故障進(jìn)行正確的診斷的相關(guān)能力。相關(guān)企業(yè)要提高對(duì)于其重視程度，使電網(wǎng)更加順利地運(yùn)行。

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