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        YGZ2Q41A型整流器裝置溫控器故障分析及優(yōu)化措施

        2017-06-07 20:49:21江俊彥鄧智明孫俊明梁紹昌

        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,YGZ2Q41A型整流器裝置接連暴露出了一些問題,尤其因整流器裝置溫控器故障導(dǎo)致開關(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運(yùn)行。廣州地鐵四號(hào)線采用YGZ2Q41A型整流器裝置對(duì)列車進(jìn)行供電。在廣州地鐵四號(hào)線開通以來,已經(jīng)發(fā)生過多次因?yàn)檎髌鞴駵乜仄鞴收隙鴮?dǎo)致開關(guān)跳閘的事件,這對(duì)列車的安全運(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),然后通過電源板的K4、K5中間觸點(diǎn)發(fā)信號(hào)到106(107)開關(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)備元件過熱導(dǎo)致整流器溫度跳閘。對(duì)溫控器進(jìn)行拆解,打開溫控器內(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)是無延時(shí)的,可以通過調(diào)整四號(hào)線DC 1 500 V整流器超溫跳閘保護(hù)定值,以避開抖動(dòng)信號(hào)造成開關(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來計(jì)算;環(huán)境溫度:-5~+40 ℃,取40 ℃來計(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)。考慮吸熱材料的成分、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)北車集團(tuán)永濟(jì)電機(jī)廠 .YGZ2Q41A整流器安裝、使用及維護(hù)說明書[Z].2010.

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