繼電器底座特性不良案例分析及處理

朱 偉 時(shí)曉汀 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司合肥電務(wù)段

鐵路信號(hào)繼電器是鐵路各類信號(hào)設(shè)備或系統(tǒng)中專用的電磁開關(guān)器件，有足夠的閉合和斷開電路的功能，其接點(diǎn)系統(tǒng)必須動(dòng)作一致；繼電器組合底座作為信號(hào)繼電器安裝的接口器材，其各項(xiàng)特性是否符合要求同樣決定了鐵路信號(hào)繼電器是否能正常工作。因此，在實(shí)際施工與維修中，對(duì)繼電器組合底座進(jìn)行合理選配并檢測(cè)，才能保證信號(hào)設(shè)備運(yùn)用穩(wěn)定，確保行車安全。

1 故障現(xiàn)象

2020年2月24日，雷麻店站6/8#道岔反位無(wú)表示。查看微機(jī)監(jiān)測(cè)曲線，6/8號(hào)道岔定位往反位操縱道岔功率曲線異常，6#道岔第二牽引點(diǎn)未動(dòng)作，功率曲線0.56s后切斷電路，在6#J1，8#J1、J2道岔到反位后，J2無(wú)表示；將6/8#向定位操縱時(shí)，6#J1，J2到位有定位表示，8#J1，J2未動(dòng)作，且8#-J2未斷反位表示，10:44再次向反位操縱后，6/8#反位表示正常；故障發(fā)生后，在天窗點(diǎn)內(nèi)試驗(yàn)時(shí)，偶發(fā)性出現(xiàn)6/8#道岔定反位均無(wú)表示。

2 故障原因分析

2.1 微機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

（1）通過微機(jī)監(jiān)測(cè)對(duì)故障時(shí)曲線進(jìn)行調(diào)閱分析，6/8號(hào)道岔定位往反位操縱時(shí)道岔功率曲線異常，6#-J2未動(dòng)作，功率曲線0.56 s后切斷電路，6#-J2無(wú)表示；結(jié)合故障時(shí)6/8#道岔在操縱過程中發(fā)生瞬間啟動(dòng)后即停轉(zhuǎn)現(xiàn)象，并且偶然發(fā)生6#-J1能夠轉(zhuǎn)到底現(xiàn)象，說明6#-J2室外已解鎖，6#-J1能轉(zhuǎn)到底也說明ZBHJ能勵(lì)磁，間接證明了6#-J2的BHJ曾勵(lì)磁吸起，現(xiàn)場(chǎng)跨接BHJ第3組前接點(diǎn)時(shí)，該牽引點(diǎn)能正常轉(zhuǎn)換，懷疑為1DQJ自閉電路存在問題，現(xiàn)場(chǎng)更換了DBQ和BHJ繼電器以及底座，但故障現(xiàn)象依舊存在。

（2）故障時(shí)轉(zhuǎn)轍機(jī)三相電源曲線。見圖1所示，從曲線上可以看出，三相電流齊全，轉(zhuǎn)換過程中不存在斷線問題，但曲線時(shí)長(zhǎng)僅約0.7 s，與正常動(dòng)作的1.2 s～1.5 s相比，短了約0.5 s。

圖1 轉(zhuǎn)轍機(jī)三相電源曲線

（3）通過回放6#道岔J2故障時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)作電路曲線，發(fā)現(xiàn)道岔三相電源正常送出，說明6#道岔J2動(dòng)作電路正常，無(wú)斷線故障點(diǎn)存在，初步分析，故障原因是室內(nèi)啟動(dòng)電路問題。又因?yàn)?#道岔J2動(dòng)作故障現(xiàn)象不穩(wěn)定，為偶發(fā)情況，判斷為6#道岔J2室內(nèi)啟動(dòng)電路接點(diǎn)存在接觸不良的情況，從而導(dǎo)致故障現(xiàn)象不穩(wěn)定。

2.2 6#道岔故障時(shí)繼電器動(dòng)作順序分析

為了研究道岔組合繼電器的動(dòng)作順序，來(lái)回操縱6#道岔時(shí)，對(duì)該道岔組合進(jìn)行錄像，通過現(xiàn)場(chǎng)錄像，回放6#道岔J2故障時(shí)的室內(nèi)繼電器動(dòng)作順序進(jìn)一步分析。觀察發(fā)現(xiàn)6#道岔故障時(shí)繼電器動(dòng)作狀態(tài)，6#-J2繼電器動(dòng)作現(xiàn)象為1DQJ先落下，然后BHJ再落下，與繼電器動(dòng)作順序不符。下面以6#道岔J2故障時(shí)，定位操向反位為例進(jìn)行說明，存在以下5種狀態(tài)：

狀態(tài)1：1DQJ正常吸起，1DQJF未吸起，2DQJ未轉(zhuǎn)極；

狀態(tài)2：1DQJ正常吸起，1DQJF未吸起，2DQJ已提前轉(zhuǎn)極；

狀態(tài)3：1DQJ正常吸起，2DQJ已提前轉(zhuǎn)極，1DQJF吸起；

狀態(tài)4：1DQJF吸起，2DQJ已轉(zhuǎn)極，BHJ吸起，1DQJ落下；

狀態(tài)5：1DQJF落下，2DQJ已轉(zhuǎn)極，BHJ吸起，1DQJ落下。

6#-J2定位操向反位時(shí)繼電器的動(dòng)作狀態(tài)（1DQJ吸起-2DQJ轉(zhuǎn)極-1DQJF吸起-BHJ吸起-1DQJ落下-1DQJF落下），不符合道岔正常操作時(shí)繼電器動(dòng)作順序和邏輯。

2.3 ZYJ7道岔正常動(dòng)作電路分析

ZYJ7道岔在正常情況下，其動(dòng)作順序如下：

（1）1DQJ（1DQJF）勵(lì)磁。由1DQJ檢查聯(lián)鎖條件，當(dāng)轉(zhuǎn)換道岔的要求均滿足時(shí)，1DQJ勵(lì)磁吸起。因1DQJ接點(diǎn)不夠用，增加了復(fù)示繼電器1DQJF，在1DQJ吸起后1DQJF也勵(lì)磁吸起。

圖2 1DQJ勵(lì)磁電路圖

（2）2DQJ轉(zhuǎn)極。2DQJ為極性保持繼電器，在1DQJ及1DQJF勵(lì)磁吸起后，即接通2DQJ動(dòng)作電路，使其轉(zhuǎn)極。2DQJ狀態(tài)可控制三相交流電源向電機(jī)送電的相序，用于控制室外轉(zhuǎn)轍機(jī)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。如圖3所示。

圖3 2DQJ轉(zhuǎn)極電路圖

（3）室外道岔轉(zhuǎn)換。2DQJ轉(zhuǎn)極后，將室內(nèi)380V交流電源經(jīng)斷相保護(hù)器（DBQ）后送至室外構(gòu)通啟動(dòng)電路。2DQJ定位吸起時(shí)，A、B、C三相分別通過X1、X2、X5向交流電機(jī)U、V、W三相送電，使三相交流電機(jī)道岔正轉(zhuǎn)；2DQJ反位打落時(shí)，A、B、C三相分別通過X1、X4、X3向交流電機(jī)U、W、V三相送電，使三相交流電機(jī)道岔反轉(zhuǎn)。通過電機(jī)帶動(dòng)道岔解鎖、轉(zhuǎn)換到位、鎖閉。如圖4所示。

圖4 ZYJ7單機(jī)道岔啟動(dòng)電路圖

每一牽引點(diǎn)道岔啟動(dòng)電路中均設(shè)置了一個(gè)道岔保護(hù)繼電器（BHJ），DBQ檢查流過的三相電流值正常且平衡后，輸出直流24 V電壓使BHJ吸起，因此BHJ狀態(tài)直接反映出道岔啟動(dòng)電路狀態(tài)：BHJ吸起說明道岔啟動(dòng)電路正常，道岔正在轉(zhuǎn)換中；BHJ落下說明三相控制電路斷相，電機(jī)停轉(zhuǎn)。

在道岔正常轉(zhuǎn)換過程中，BHJ吸起為1DQJ提供了自閉電路，使1DQJ、1DQJF保持在吸起狀態(tài)，不間斷的向室外送電。若啟動(dòng)電路因故障造成三相電流斷電或缺相時(shí)，BHJ落下切斷1DQJ自閉電路，停止向室外電機(jī)送電，起到保護(hù)電機(jī)的作用。

（4）道岔轉(zhuǎn)換完畢。道岔轉(zhuǎn)換到位后，自動(dòng)開閉器接點(diǎn)轉(zhuǎn)換切斷了道岔啟動(dòng)電路，此時(shí)BHJ落下，使1DQJ進(jìn)入緩放狀態(tài)。《維規(guī)》中規(guī)定：24 V條件下，JWJXC-H125/80型繼電器在失磁時(shí)緩放時(shí)間不小于0.5 s。1DQJ落下后，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)停止對(duì)道岔動(dòng)作電流的記錄。

3 故障原因分析

現(xiàn)場(chǎng)6#道岔J2動(dòng)作故障現(xiàn)象不穩(wěn)定，為偶發(fā)情況，結(jié)合道岔組合繼電器正常動(dòng)作順序以及故障時(shí)動(dòng)作順序分析，判斷為6#道岔J2室內(nèi)啟動(dòng)電路接點(diǎn)存在接觸不良的情況，從而導(dǎo)致故障現(xiàn)象不穩(wěn)定。

故障時(shí)6#-J2的繼電器動(dòng)作順序是1DQJ吸起-2DQJ轉(zhuǎn)極-1DQJF吸起-BHJ吸起-1DQJ落下-1DQJF落下，可以分析得出：由于6#道岔J2故障時(shí)，在1DQJF未吸起前，2DQJ已提前轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)極，導(dǎo)致BHJ前接點(diǎn)未接通時(shí)，1DQJ已處于緩放狀態(tài)并且1DQJ前接點(diǎn)已斷開，即使BHJ后續(xù)已吸起，但已經(jīng)無(wú)法保持1DQJ自閉，造成道岔動(dòng)作電路中斷。

而1DQJ之所以緩放時(shí)間變短，可能與1DQJ3-4線圈在動(dòng)作過程與其他三個(gè)牽引點(diǎn)構(gòu)成了并聯(lián)電路，其他牽引點(diǎn)因時(shí)間特性，構(gòu)成了正常的自閉電路，但6#-J2自閉電路未能構(gòu)通，如圖5所示。

圖5 多余的并聯(lián)支路

從圖5中的紅線即是構(gòu)成多余的三個(gè)并聯(lián)支路，該分支改變了6#-J2牽引點(diǎn)1DQJ的緩放時(shí)間特性，等不到BHJ前接點(diǎn)構(gòu)通，即斷開了1DQJ的前接點(diǎn)。

經(jīng)排查6#道岔J2動(dòng)作電路，發(fā)現(xiàn)為2DQJ底座不良導(dǎo)致串電，2DQJ底座1、3端子間存在短接現(xiàn)象，使得6#道岔J2動(dòng)作時(shí)，1DQJ正常吸起后，KZ、KF電源提前通過故障點(diǎn)接通2DQJ繼電器，使得6#道岔J2的2DQJ繼電器提前轉(zhuǎn)極，提前切斷了6#道岔J2的自閉電路，縮短了1DQJ緩放時(shí)間，1DQJ在BHJ接點(diǎn)接通前就已落下，從而使得道岔不能正常動(dòng)作。

圖6 繼電器底座的測(cè)試情況

當(dāng)更換底座后再次試驗(yàn)，道岔表示恢復(fù)正常，未出現(xiàn)故障時(shí)繼電器錯(cuò)誤動(dòng)作情況，根據(jù)原理圖將6#道岔J2故障時(shí)的2DQJ等效短路分析如圖7如所示。

圖7 2DQJ的等效電路

將更換下來(lái)的繼電器底座送國(guó)家鐵路產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行鑒定，鑒定結(jié)果為不合格，進(jìn)一步證明本次故障原因是因?yàn)槔^電器底座不良導(dǎo)致。

4 整改措施

通過鑒定該批次繼電器底座不合格后，立即組織對(duì)該站繼電器底座進(jìn)行全面更換，目前已全部整改完成，更換后未發(fā)生因繼電器底座不良導(dǎo)致的故障。為進(jìn)一步規(guī)范施工管理，對(duì)不具備入所檢測(cè)的器材，要求施工單位必須提供相關(guān)設(shè)備的第三方鑒定報(bào)告；同時(shí)對(duì)廠家提供到現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備，段按比例進(jìn)行抽檢，送相關(guān)鑒定機(jī)構(gòu)進(jìn)行專業(yè)的測(cè)試；要求施工單位提供集成產(chǎn)品中各部零配件的上道資質(zhì)，并建立具有發(fā)熱、絕緣要求的器材清單，按清單提供廠家的質(zhì)量鑒定報(bào)告，會(huì)同竣工資料上報(bào)電務(wù)段存檔。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文詳細(xì)闡述了該道岔啟動(dòng)故障的原因，從故障現(xiàn)象、處理經(jīng)過以及電路的動(dòng)作原理進(jìn)行分析，最終確認(rèn)為繼電器底座不良導(dǎo)致的道岔啟動(dòng)電路繼電器動(dòng)作時(shí)序錯(cuò)誤，導(dǎo)致道岔偶發(fā)性發(fā)生故障。通過對(duì)此次道岔故障的分析，可以發(fā)現(xiàn)信號(hào)繼電器組合底座不良導(dǎo)致的故障，故障現(xiàn)象較為復(fù)雜，故障點(diǎn)確認(rèn)也比較困難，繼電器動(dòng)作時(shí)間比較快，肉眼很難同時(shí)兼顧一組繼電器動(dòng)作時(shí)序，在遇到該類問題時(shí)，可通過錄制繼電器動(dòng)作視頻，慢速回放，判斷繼電器動(dòng)作是否符合聯(lián)鎖邏輯，從而進(jìn)一步縮小故障點(diǎn)。

目前對(duì)信號(hào)組合設(shè)備不具備入所檢測(cè)條件，如組合架、電源屏、電子設(shè)備等，內(nèi)部元器件是否符合標(biāo)準(zhǔn)，電特性參數(shù)是否合格，沒有技術(shù)依據(jù)，要求施工單位或者集成廠家提供檢測(cè)報(bào)告以及零部件的上道資質(zhì)，同時(shí)作為設(shè)備接管單位，在工程建設(shè)初期，可通過第三方對(duì)器材進(jìn)行抽測(cè)，鑒定合格后方可上道使用，從而減少因器材不良導(dǎo)致設(shè)備故障的可能。