YGZ2Q41A型整流器裝置溫控器故障分析及優化措施

江俊彥++鄧智明++孫俊明++梁紹昌

摘 要：整流器裝置是變電系統中十分重要的構成部分，其性能好壞直接影響地鐵列車運行。而廣州地鐵四號線采用的型號為YGZ2Q41A整流器裝置。運行多年以來，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致開關誤動作的現象。該文主要對廣州地鐵整流器裝置中的溫控器溫度保護原理進行了闡述，對其存在不穩定故障進行了分析，并提出了優化措施。

關鍵詞：整流器 溫控器 溫度保護

中圖分類號：TM315 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（b）-0022-02

在牽引變電所內，通過整流變壓器將AC 33 kV降到AC 1.18 kV，經整流器裝置轉換成DC 1 500 V向接觸網進行供電，因此整流器裝置是變電系統十分重要的組成部分，其性能好壞直接影響地鐵列車運行。廣州地鐵四號線采用YGZ2Q41A型整流器裝置對列車進行供電。在廣州地鐵四號線開通以來，已經發生過多次因為整流器柜溫控器故障而導致開關跳閘的事件，這對列車的安全運行造成一定隱患。該文主要對廣州地鐵整流器裝置中溫控器溫度保護原理進行了闡述，對整流器裝置溫控器在運行中遇到的典型故障進行了分析，并提出了優化措施。

1 整流器溫度保護的工作原理

YGZ2Q41A型整流器裝置溫度保護原理圖見圖1，在整流器預測最熱處采用溫度傳感器PT100（實際安裝于條形散熱器頂部），整流器的溫度由溫度傳感器PT100來測量，測量結果反饋到溫控器（型號為XMT-5U22CD）上，由溫控器根據測量結果進行邏輯判斷；若PT100反饋的溫度達到溫度報警、跳閘的溫度，則由溫控器發出溫度報警信號、溫度跳閘信號給可編程控制器S7-200的I6.6、I6.7兩個輸入點，然后通過電源板的K4、K5中間觸點發信號到106（107）開關，從而實現整流器溫度報警保護、溫度報警跳閘的功能。

整流器溫控器參數設定見下：報警值100℃，跳閘值130℃，跳閘值回差值是3。根據廠家對回差值的說明及離線測試，可知報警情況：檢測溫度達到103℃及以上就報警，大于97℃時保持報警，低于97℃消失（即97℃～103℃為回差范圍）；檢測溫度達到133℃及以上就跳閘輸出，大于127℃時保持跳閘輸出，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化措施

2.1 故障實例一

（1）故障現象。

2014年出現一起整流器溫度跳閘事件，現場用測溫槍測量整流器各部分的實際溫度，溫度最高處約為48℃（室溫28℃），整流器內部未有任何燒弧痕跡，而溫控器顯示溫度出現跳躍的現象。

（2）故障分析。

用測溫槍測量整流器裝置的溫度未達到設定值，排除設備元件過熱導致整流器溫度跳閘。對溫控器進行拆解，打開溫控器內部發現溫控器內部電路板為可插拔式，內部電路板與外部接點是依靠彈片接觸的方式導通，進一步檢查溫控器內部彈片結構，發現個別彈片伸張不到位，導致PT100測量點接觸電阻不穩定；當外部存在震動時，因接觸電阻不穩定導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到設定值，此抖動信號造成開關誤動作。

（3）優化措施。

目前整流器超溫跳閘保護是無延時的，可以通過調整四號線DC 1 500 V整流器超溫跳閘保護定值，以避開抖動信號造成開關誤動作。整定值計算如下：整流器的單臺額定功率為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（銅為主要導體部分）的比熱容；整流柜重量為1 000 kg，計算主要考慮導體部分（除去框架等重量）選取80%重量，即取800 kg來計算；環境溫度：-5～+40 ℃，取40 ℃來計算；超溫跳閘溫度130℃。根據《地鐵設計規范》：整流機組負載等級：VI級（GB3859）100%額定負荷—連續，150%額定負荷—2 h，300%額定負荷—1 min，取300%負荷來設置超溫跳閘計算。據Q=cm△t（Q=3PT為熱量，c為比熱容，m為質量，△t溫升）公式計算可得：300%負荷超溫跳閘延時T=cm△t/3P=390×800×（130-40）/（3×2 200×1 000）=4.25 s；超溫報警不設置延時并鎖存，有利于及時了解到設備狀態。考慮吸熱材料的成分、自然冷卻的散熱、元件檢測的時間，就低不就高原則，設置超溫跳閘延時為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+超溫報警輸入+4S=>超溫跳閘輸出）。

2.2 故障實例二

（1）故障現象。

2016年出現另一起整流器溫度跳閘事件，現場用測溫槍測量整流器各部分的實際溫度，溫度最高處約為30.3 ℃（室溫25℃），而現場整流器溫控器的溫度一直顯示286.8 ℃。

（2）故障分析。

檢查測試整流器溫度傳感器PT100，溫度顯示正常，表明測溫元件功能狀態良好；用測溫槍測量整流器裝置的溫度未達到設定值，排除設備元件過熱導致整流器溫度跳閘。結合整流器溫控器顯示溫度（286.8 ℃）與實際測溫數據（30.3℃）嚴重不符，判斷整流器溫控器內部故障造成判斷溫度異常引起開關誤跳閘。

（3）優化措施。

在目前的基礎上增加一個四線的溫控繼電器JUC-1M，130 ℃，此溫控繼電器出廠就設定好110 ℃以及130 ℃兩個溫度；而四號線的整流器定值為：報警溫度為100 ℃（涉及定值修改），跳閘溫度為130 ℃。溫度繼電器的接線不經過溫控器，直接接到可編程控制器的溫度報警、溫度報警跳閘這兩個輸入端（即I6.6，I6.7），溫控器的溫度報警、溫度報警跳閘這兩個信號的輸出線就拆除，只把溫控器作為溫度顯示器使用。此時溫度報警信號和溫度保護跳閘信號不經過溫度傳感器PT100、溫控器，故能有效地解決了因為溫度傳感器PT100測量錯誤、溫控器故障而導致的開關誤跳閘。另外，由于加裝的溫度繼電器穩定性非常高，有效避免了出現誤報導致開關誤動作的情況。

3 結語

該文對YGZ2Q41A型整流器裝置溫控器的溫度保護原理進行了闡述，對整流器裝置溫控器在運行中遇到故障進行分析，同時對整流器裝置溫控器故障提出了優化措施，有助于防止此類故障事件的發生，確保地鐵電力設備的安全、可靠、穩定運行。

參考文獻

[1] 中國北車集團永濟電機廠.廣州市軌道交通變電所整流器裝置原理圖[Z].2010.

[2] 中國北車集團永濟電機廠 .YGZ2Q41A整流器安裝、使用及維護說明書[Z].2010.