賈志亮/深圳地鐵集團(tuán)有限公司

整流器逆流跳閘故障原因分析研究

賈志亮/深圳地鐵集團(tuán)有限公司

在牽引變電所內(nèi)通過整流變壓器將AC35kV降到AC1180V，經(jīng)整流器轉(zhuǎn)換成DC1500V向接觸網(wǎng)供電。在地鐵正線的牽引供電系統(tǒng)中，均采用雙邊供電方式。整流器一般設(shè)置：快速熔斷器保護(hù)（每只二極管串聯(lián)一個(gè)快速熔斷器）；交流側(cè)過電壓保護(hù)（壓敏電阻、特種熔斷器）；直流側(cè)過電壓保護(hù)（RC回路、壓敏電阻及特種熔斷器）；溫度保護(hù)（在整流器預(yù)測(cè)最熱處設(shè)置溫度傳感器元件）；逆流保護(hù)（每個(gè)橋臂串聯(lián)一個(gè)電流傳感器）。為了降低波形畸變,減少對(duì)電網(wǎng)的干擾，以及為了降低紋波系數(shù)，使輸出直流電壓平穩(wěn)，采用等效12脈波整流電路。當(dāng)供給兩臺(tái)12脈波整流器的整流變壓器高壓網(wǎng)側(cè)并聯(lián)的繞組分別采用±7.5°外延三角形聯(lián)接時(shí)，兩套整流器并聯(lián)運(yùn)行即可構(gòu)成24脈波整流。整流機(jī)組可以單機(jī)組運(yùn)行。

整流器；逆流保護(hù)；保護(hù)板卡；電源模塊

一、故障經(jīng)過描述

2015年11月11日09:20，海月站1#整流器逆流保護(hù)動(dòng)作，致使高壓開關(guān)柜321斷路器和直流開關(guān)柜201斷路器跳閘。供電系統(tǒng)采用單機(jī)組運(yùn)行，不影響接觸網(wǎng)供電，但直接影響直流牽引供電的可靠性。搶修組到達(dá)事故地點(diǎn)，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的查看，發(fā)現(xiàn)1#整流器逆流保護(hù)電源板卡上的15V輸出電源燈有異常閃爍（正常為常亮），而且整流器面板TD200人機(jī)界面上顯示“橋臂1U6 逆流”報(bào)警信號(hào)。初步判斷是逆流保護(hù)電源板卡故障，導(dǎo)致傳感器瞬時(shí)失電而觸發(fā)報(bào)警、跳閘信號(hào)。

圖1　海月站現(xiàn)場(chǎng)報(bào)文圖片

二、故障原因查找

后臺(tái)機(jī)報(bào)“R1傳感器電源失電 報(bào)警”、“R1逆流跳閘 跳閘”，故障產(chǎn)生的可能原因從兩方面分析：1）1#整流器1U6橋臂可能存在真實(shí)的故障電流而導(dǎo)致保護(hù)正常動(dòng)作；2）整流器逆流保護(hù)電源板卡電源燈異常閃爍，可能因短時(shí)失電導(dǎo)致逆流保護(hù)動(dòng)作而誤跳閘；

（一）檢查整流器一次設(shè)備

1.在做好安全措施后，對(duì)整流器內(nèi)部各橋臂進(jìn)行外觀檢查，并未發(fā)現(xiàn)異常，無燒傷痕跡，無異常氣味；

2.檢查各橋臂逆流傳感器無異常，接線端子良好，無短接，虛接的情況；

3.針對(duì)報(bào)文中的1U6橋臂進(jìn)行重點(diǎn)檢查，并進(jìn)行了預(yù)防性試驗(yàn)；檢查結(jié)果無異常：快速熔斷器完好，接點(diǎn)正常；二極管無破損，導(dǎo)通性良好；

綜上分析：整流器內(nèi)部各橋臂均正常，即可排除整流器柜內(nèi)部故障而引起逆流保護(hù)跳閘。

（二）檢查整流器逆流保護(hù)電源板卡

1.外觀檢查打開蓋板，檢查板卡無明顯燒傷痕跡，電容電阻等元器件都完好無損，無異常。但整流器逆流保護(hù)電源板卡上的15V輸出電源燈異常閃爍（2次/秒），正常情況下應(yīng)該常亮，由此可以確定此板卡電源模塊有異常；

圖2　整流器本體保護(hù)板卡故障圖片

2.模擬故障現(xiàn)象：將220V輸入電源端子甩開，后臺(tái)PC機(jī)會(huì)出現(xiàn)“R1 傳感器電源失電 報(bào)警”，此時(shí)電源板卡上的15V輸出電源燈滅，后臺(tái)沒有出現(xiàn)“R1 逆流跳閘”信號(hào)； （此方法還不能真實(shí)模擬現(xiàn)場(chǎng)的故障現(xiàn)象，但可以確認(rèn)如果沒有220V輸入電源且15V電源完全掉電的情況下逆流保護(hù)也不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作。）

圖3　整流器本體保護(hù)板卡正常情況圖片

綜上所述，可以判斷整流器逆流保護(hù)電源板卡瞬時(shí)失電，導(dǎo)致逆流保護(hù)跳閘，需進(jìn)行更換。

3.更換新的整流器逆流保護(hù)電源板卡，更換后電源燈顯示正常，后臺(tái)PC機(jī)及整流器面板TD200人機(jī)界面無異常報(bào)，均顯示正常；

4.按照整流器功能性校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)1#整流器的各項(xiàng)保護(hù)功能進(jìn)行檢查測(cè)試，測(cè)試結(jié)果正常；

5.恢復(fù)安全措施，設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行。

三、故障原因分析

為什么會(huì)在保護(hù)板卡電源裝置故障后會(huì)觸發(fā)逆流保護(hù)誤動(dòng)作呢？

1.整流器逆流保護(hù)板，需要15V電源供電給板卡供電才可以正常工作，且15V電源通過板卡供電至逆流傳感器。

2.逆流傳感器是霍爾元件的一種，是有源裝置，在沒有二次電源輸出的狀態(tài)下，二次側(cè)會(huì)直接輸出一個(gè)極值，保護(hù)裝置接受到一個(gè)較大的數(shù)值。從而導(dǎo)致逆流保護(hù)動(dòng)作。

四、結(jié)束語

關(guān)于故障處理，遵循“先通后復(fù)”和“先通一線”的基本原則，而地鐵發(fā)生整流機(jī)組發(fā)生保護(hù)動(dòng)作，雖然可以單機(jī)組運(yùn)行，但也極大的降低了牽引供電的可靠性。因此，盡可能從技術(shù)角度完善設(shè)備，從管理角度規(guī)范搶修流程和檢修工藝，提高搶修人員業(yè)務(wù)水平，才能保障地鐵供電的可靠性，提高地鐵運(yùn)營服務(wù)質(zhì)量。

[1] 上海申通地鐵集團(tuán)有限公司軌道交通培訓(xùn)中心 市軌道交通變配電技術(shù) 上海 中國鐵道出版社 2012.

[2]中華人民共和國鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB/T2831-1997.

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