斷路器輔助開關(guān)引起的高頻故障解析

侯西春

摘要：本文介紹了一起由于低壓智能斷路器引起的高頻焊機(jī)故障進(jìn)行深入研究和分析，結(jié)合故障排除中遇到的問題，總結(jié)出了一些解決辦法，為以后的高頻類似故障提供了重要的參考和依據(jù)，為高頻安全、穩(wěn)定的運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：智能斷路器；高頻焊機(jī)；輔助開關(guān)；機(jī)械連桿

0引言

低壓智能斷路器是由傳感器，智能控制單元，輔助開關(guān)，滅弧機(jī)構(gòu)，觸頭系統(tǒng)，機(jī)械分合閘機(jī)構(gòu)等組成的新型斷路器。斷路器運(yùn)行時(shí)智能控制單元通過傳感器時(shí)刻監(jiān)控著電流、電壓、零序電流等，一旦檢測(cè)出故障立刻切斷電源，保證設(shè)備和人身的安全。高頻焊機(jī)是直縫焊管生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備，作用是對(duì)鋼管進(jìn)行加熱焊接。加熱原理是高頻電流通過感應(yīng)器和阻抗器產(chǎn)生磁場(chǎng)，能量聚集在中央，鋼板通過感應(yīng)器時(shí)產(chǎn)生渦流，由于鋼板本身有電阻，基本成型后的鋼管在線圈中間通過時(shí)，鋼板就會(huì)加熱融化，融化后的鋼板在V型角處經(jīng)過擠壓機(jī)擠壓成型為焊管。焊管生產(chǎn)線生產(chǎn)時(shí)要求高頻焊機(jī)具有非常高的穩(wěn)定性，高頻焊機(jī)直接影響焊管的焊接質(zhì)量。初期的高頻焊機(jī)功率部件采用電子管，由于效率低下，開機(jī)時(shí)需要預(yù)熱，感應(yīng)器兩極之間電壓極高存在潛在危險(xiǎn)，已經(jīng)逐步退出市場(chǎng)。近年來(lái)隨著IGBT驅(qū)動(dòng)技術(shù)的快速發(fā)展，在現(xiàn)代的電力變流技術(shù)上得到充分應(yīng)用。使用IGBT驅(qū)動(dòng)技術(shù)的高頻焊機(jī)安全、節(jié)能、故障率低得到焊管企業(yè)的充分認(rèn)可。

1高頻結(jié)構(gòu)介紹

高頻焊機(jī)由整流單元，逆變單元，匹配和補(bǔ)償單元，控制系統(tǒng)和操作面板等組成

（1）整流單元REC 包括進(jìn)線電源斷路器，高速熔斷型主保險(xiǎn)，二極管整流橋，直流電抗器，匯流排，充放電裝置，安全開關(guān)，控制電源，水冷卻系統(tǒng);3相交流電源通過斷路器、高速保險(xiǎn)給二極管整流橋，整流橋?yàn)槿珮颍骱笞兂芍绷麟妷?，再送給直流電抗器進(jìn)行濾波，濾波后接到匯流排給IMC提供直流電源，由于功率較大通過多根電纜并聯(lián)連接到IMC，控制電源的通斷由安全開關(guān)控制。

（2）逆變單元IMC 包含匯流排，直流濾波電容器，驅(qū)動(dòng)卡、逆變模塊組，輸出變壓器，補(bǔ)償電容器，控制板卡，安全系統(tǒng)，感應(yīng)器；來(lái)自REC的直流電纜通過匯流排分配到逆變模塊組，直流濾波電容器并聯(lián)到匯流排，逆變模塊組產(chǎn)生高頻電源連接到輸出變壓器一次線圈，二次線圈與感應(yīng)器連接，補(bǔ)償電容器與輸出變壓器二次線圈相串聯(lián)，控制板卡通過操作指令決定打開或者關(guān)斷逆變模塊，逆變模塊為IGBT全橋結(jié)構(gòu)，安全系統(tǒng)保證設(shè)備的安全運(yùn)行，感應(yīng)器接受來(lái)自輸出變壓器的高頻電壓電流來(lái)加熱負(fù)載。

（3）控制系統(tǒng)、操作面板 包括西門子S7-300系列PLC，數(shù)字量輸入輸出模塊，模擬量處理模塊，人機(jī)界面，按鈕開關(guān)等；操作員通過面板上的按鈕、選擇開關(guān)輸入到PLC模塊，經(jīng)過CPU處理后由輸出模塊控制合、分主斷路器，加熱、停機(jī)。觸摸屏可以進(jìn)行報(bào)警查看與故障診斷，高頻焊機(jī)參數(shù)設(shè)定等

2故障解析

（1）合閘工作順序：操作面板選擇開關(guān)S2發(fā)出合閘指令到PLC輸入模塊，經(jīng)CPU邏輯處理滿足合閘條件則由輸出模塊MBAC控制K10驅(qū)動(dòng)K5進(jìn)行預(yù)充電，延時(shí)幾秒預(yù)充電完成MBAC控制K11驅(qū)動(dòng)K21對(duì)斷路器Q1進(jìn)行合閘，合閘后Q1發(fā)出反饋信號(hào)到MCCC（I50.3為1狀態(tài)）說(shuō)明合閘成功，可以執(zhí)行下一步操作加熱。如果合閘后PLC不能接收到合閘成功反饋信號(hào)（I50.3為0狀態(tài)），邏輯處理后則執(zhí)行分閘命令，回到初始狀態(tài)。

（2）故障分析：查看電氣原理圖，影響斷路器分合閘的節(jié)點(diǎn)有安全繼電器K40；預(yù)充電繼電器K10;驅(qū)動(dòng)合閘繼電器K11；合閘脈沖繼電器K21；分閘脈沖繼電器K22;安全開關(guān)S1;斷路器本體Q1輔助開關(guān)反饋到MCCC的合閘已完成信號(hào)；信號(hào)連接電纜及接線端子；還有因?yàn)殡姶鸥蓴_引起的通訊故障。此次故障現(xiàn)象為斷路器合上就立即跳開，說(shuō)明分合閘回路都沒有問題，問題應(yīng)該在欠壓保護(hù)回路和合閘完成反饋回路。查欠壓保護(hù)回路K40、安全控制開關(guān)S1、K3、K4均正常，查找信號(hào)反饋回路時(shí)發(fā)現(xiàn)合閘時(shí)Q1常開節(jié)點(diǎn)沒有閉合（I50.3為0狀態(tài)），合閘完成信號(hào)沒有發(fā)送到MCCC，合閘不能完成。

3故障處理

針對(duì)斷路器合閘后輔助開關(guān)不閉合的情況，解決方法是打開斷路器本體前面外殼，查看斷路器內(nèi)部機(jī)械構(gòu)造找到輔助開關(guān)，發(fā)現(xiàn)輔助開關(guān)機(jī)械部分連桿銷釘損壞脫落，導(dǎo)致斷路器合閘時(shí)不能帶動(dòng)輔助開關(guān)同時(shí)動(dòng)作。拆下機(jī)械連桿，將銷釘損壞處更換新的銷釘，將完好的連桿恢復(fù)到斷路器上，裝回?cái)嗦菲魍鈿?。重新?zhí)行合閘操作，合閘后信號(hào)及時(shí)發(fā)送到MCCC（PLC輸入點(diǎn)I50.3為1），合閘成功排除了故障。

4結(jié)論

高頻焊機(jī)和智能斷路器都已經(jīng)是國(guó)外非常成熟的產(chǎn)品，但是再穩(wěn)定的產(chǎn)品也會(huì)有偶發(fā)性的故障，斷路器內(nèi)部機(jī)械故障非常罕見。所以處理問題的時(shí)候一定要從每一個(gè)細(xì)節(jié)入手，每一個(gè)環(huán)節(jié)都不能放過，才能找到問題出現(xiàn)的根源。修復(fù)好后的斷路器通過一年多的運(yùn)行觀察，高頻焊機(jī)再?zèng)]有因?yàn)檩o助開關(guān)發(fā)生過故障。

參考文獻(xiàn)：

[1]史國(guó)生.交直流調(diào)速系統(tǒng)[C].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002(01).

[2]曹金臺(tái).大功率高頻感應(yīng)電源的發(fā)展[J].焊管,2007(01).

[3]Weldac G2 1000感應(yīng)加熱設(shè)備技術(shù)手冊(cè)[K].

[4]夏國(guó)明.供配電技術(shù)[C].北京:中國(guó)電力出版社,2007.

[5]Micrologic 控制單元用戶手冊(cè)[K].

[6]MASTERPACT 低壓產(chǎn)品用戶手冊(cè)[K].endprint