斷路器電機控制回路接觸器的故障分析

魯小榮，徐健濤

河南平高電氣股份有限公司技術中心，河南平頂山 467001

0 引言

接觸器是一種自動化切換器，用來接通或斷開交直流主電路或大容量控制電路的負載，主要控制對象是電動機，此外也用于其他電力負載，如電熱器，電焊機，照明設備等。接觸器利用主觸點來開閉電路，用輔助觸點來執行控制指令，主觸點一般只有常開接點，而輔助觸點具有常開和常閉功能的接點。接觸器不僅能接通和切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護作用。接觸器控制容量大，適用于頻繁操作和遠距離控制，是自動控制系統中的重要元件之一。接觸器的觸點具有良好的導電性和耐高溫燒蝕性，小型接觸器也經常作為中間繼電器配合主電路使用。因此，接觸器廣泛應用于各電氣控制回路，接觸器使用過程中的一些問題就暴露出來了。

1 現場出現的問題

根據湖南長沙榔梨變現場反饋：ZF11-252（L）220kV GIS 在現場調試期間，控制斷路器油泵電機的接觸器（A9-30-10+CA5-22M AC220V ABB）有8只燒損（總共用24只接觸器），其中2個間隔共6只全部損壞，剩余2只分別在2個不同的間隔。

2 原因分析

2.1 針對損壞的接觸器檢查情況

破壞性的打開接觸器，查看觸點和線圈情況。從觸點損壞情況看，觸點并未完全燒毀，且靠近觸點的塑料有發熱變形痕跡。查看線圈情況，線圈完好，也沒有明顯發熱痕跡。同時，由于現場電機控制原理回路中，使用接觸器的（1，2）、（3，4）常開觸點，對應觸點燒毀的端子均有發熱造成臨近塑料變形的情況。

2.2 檢查事故發生時上級小型斷路器的脫扣情況

接觸器所在控制回路的上級電源處設有小型斷路器，型號為：C65N-D 型/1P 16A 施耐德生產廠家。根據現場人員反應，接觸器損壞時小型斷路器并未出現脫扣現象。

2.3 核查該電站斷路器電機控制原理回路

該電站斷路器電機控制原理回路如圖1所示：

下圖表示了A 相電機控制回路，B 相和C 相的回路與A 相相同，-KM 為額定電流9A的3 極交流接觸器，其中主觸點（1，2）和（3，4）用于電機主回路，電機-M1 選用S568BJ01 AC220V 800W 天津安全電機廠家的，現場實測電機回路電流5.8A。其工作原理：在正常運行時，由于斷路器操作儲壓器內的油壓降低至油泵啟動油壓時，油壓開關-KP5A 接點接通，接觸器-KM 受電吸合，觸點（1，2）及（3，4）接通，儲能電機-M1 受電啟動。

同時，經與ABB 接觸器廠家和電機廠家交流溝通，均稱此電機回路中元件的選型無問題；與此同時，此電機控制回路采用標準設計，回路及回路中的所有元件均有大量的運行業績（2005年開始一直使用此配置），未出現故障；甚至，該產品在出廠前100次的出廠實驗中，斷路器電機控制回路的接觸器未出現此問題。

圖1

2.4 排查現場電源質量

用萬用表測量接觸器工作回路的電壓，顯示正常。但據電站相關人員介紹，此站調試階段所用的交流電源由臨時電源提供。雖然從表測的數值上看沒問題，但電源存在波動的可能性大。

根據以上元件查看可以得出：對應觸點燒毀的端子處臨近塑料變形情況判斷，此處曾有過較大的熱量積累，從接線端子損壞照片也可看出，熱量是從內部觸點傳導到外部端子，只有回路短路或觸點虛接才能造成上述情況。然而，根據現場描述情況，接觸器損壞時小型斷路器并未脫扣跳閘，可排除短路電流損壞接觸器的可能。由此可判斷此損壞應屬觸點顫動或虛接，使動靜觸點壓合不緊發熱，最終燒毀，但由于線圈并未損壞，故只有線圈電壓超出可靠工作范圍時，才會造成接觸器觸點的顫動或虛接。該接觸器的線圈電壓要求可靠工作范圍85%～110%Un，即在線圈電壓低于187V 或高于242V時觸點就可能出現顫動或虛接現象。

根據電機控制回路可以得出：當A、B、C 相電機接入回路時，三相電機功率為2 400W，對電源有很大的沖擊。若電源質量不好（容量小或頻率不穩定、諧波分量大等），由于電機與接觸器使用同一電源，而電機功率遠大于接觸器線圈功率，引起接觸器線圈兩端電壓下降，從而引起-KM 接觸器（1，2）、（3，4）觸點顫動或虛接，導致接觸器燒損。

根據現場提供的電源可以得出：臨時電源非工業用電電源，電源質量不高，電源波動易造成接觸器觸點損壞。

3 結論

通過以上分析可以得出：電源電壓不穩，不能保證接觸器的線圈工作電壓滿足85%～110%Un 是引起此次事故的主要原因。在今后的應用中，希望用戶及設計者重視接觸器的工作環境，提供高質量的工作電源，避免再次發生因線圈電壓問題，接觸器燒毀現象的發生。