發電機出線和中性點箱冷卻風機控制柜失電分析及改進措施

王治剛 王澤

【摘?要】針對某電廠汽輪發電機出線和中性點箱冷卻風機控制柜失電，進行原因分析及制定改進措施。通過更換保險位于壓敏電阻之前的控制器和在控制器及上游電源之間增加斷路器的改進措施，對提高發電機出線和中性點箱冷卻風機控制柜供電可靠性有重要的借鑒意義。

【關鍵詞】冷卻風機;控制柜;失電分析;改進措施

1 引言

某電廠發電機出線箱風冷裝置，為發電機出線箱及中性點連接箱提供冷卻，裝置由控制柜、單元a/b風機箱組成。單元a/b互為備用，正常只允許其中一個單元在運行狀態，如果運行單元出現故障，根據控制柜內PLC控制，可自動切換至另一單元運行。檢查發現控制柜內雙電源切換開關的控制器內部保險位于壓敏電阻之后，主電源U-W相間壓敏電阻故障燒損，導致上游兩路電源的斷路器過流保護動作跳閘，控制柜失電，冷卻風機停運。經分析提出改進措施，更換保險位于壓敏電阻之前的控制器和控制器及上游電源之間增加斷路器，提高控制柜供電可靠性。下面進行相關技術問題分析和探討。

2 控制柜電源回路及控制器介紹

控制柜由雙路380V電源供電，進線處設置雙電源切換開關，雙電源切換開關既可以手動進行雙路電源切換也可通過控制器實現自動切換。進線處設置雙電源切換開關001JA，并且手動切換優先級高于自動切換，即無論控制器是否投運均可以直接用手動進行切換，并且手動切換后控制器不再對雙電源切換開關001JA進行自動控制。如果控制器退出運行，只影響001JA自動切換功能，不影響其手動切換功能，圖1為控制柜電源供電示意圖。

控制器布置在控制柜柜門上，其作用是自動檢測雙路電源帶電情況，實現自動判斷并切換雙路電源的功能?？刂破鲀炔砍绦蛟O定一路為主電源，另一路為備用電源，即正常工況下控制柜由主電源供電，當主電源失電時，控制器檢測主電源失電備用電源有電控制雙電源切換開關001JA自動切至備用電源供電，當主電源恢復供電時，控制器控制雙電源切換開關001JA會自動切回至主電源供電。

3 冷卻風機控制柜失電分析

冷卻風機控制柜失電為控制柜兩路電源的斷路器過流保護動作跳閘，檢查發現控制柜內控制器損壞。下面分析控制器損壞為什么會導致兩路兩源開關跳閘。

通過對控制器解體檢查，繪制圖2控制器電源位置等效電路圖?？刂破鲀让績上噙M線電源之間分別接有1個壓敏電阻，共6個壓敏電阻元件，型號為751KD14，最大允許電壓450V。壓敏電阻是一種具有非線性伏安特性的電阻元件，當過電壓出現在壓敏電阻兩極間，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個相對固定的值，從而實現對后級電路的保護。

控制器內主電源與備用電源進線位置存在放電燒損痕跡。控制器內部主電源U相與W相之間的壓敏電阻存在針腳燒融的情況?，F場使用的控制器內部保險設計在壓敏電阻之后，當壓敏電阻故障時無法起到切斷其電源的作用。這使故障狀況持續發展，最終造成壓敏電阻針腳燒融。分析認為主電源U相與W相間的壓敏電阻燒損導致主電源斷路器過流保護動作跳閘，針腳燒融產生的金屬揮發物使備用電源在板件上的電源進線位置發生相間短路造成備用電源斷路器過流保護動作也跳閘。

綜上所述，因控制器需對控制柜內的兩路電源情況進行有效監控，所以控制器的電源線直接接在雙電源切換開關001JA的雙路電源進線位置，相當于直接與主電源/備用電源出線電纜相連，控制器相當于兩路電源的另一個負荷。當控制器內部保險位置設計于電源及壓敏電阻之后，主電源回路的壓敏電阻故障時，故障的壓敏電阻不能及時被保險切斷電源，導致壓敏電阻燒損，同時引起備用電源在板件上也發生短路故障，最終導致上游兩路電源斷路器過流保護動作跳閘，控制柜失電。

4 改進措施

4.1 更換保險位于壓敏電阻之前的控制器

事件發生后對此設備情況咨詢控制器廠家，廠家反饋已對控制器內部進行了升級，現場控制柜內使用的是原產品，內部升級的控制器是將保險位置進行調整，保險位于壓敏電阻之前，保險可啟到保護壓敏電阻及后續電路的作用，可以及時的在壓敏電阻故障時切斷電源，防止故障進一步擴大。另外壓敏電阻減少了數量，每路只有U-W相間設置有1個壓敏電阻，最高允許電壓提升至550V（原450V）提升了其運行穩定性。圖3為升級后的控制器內部電源位置等效電路圖。進行更換升級后的控制器，來提高控制柜的電源可靠性。

4.2在控制器及上游電源之間增加斷路器

主電源和備用電源斷路器額定電流40A，B型控制器內部保險5A，在控制器及主電源和備用電源之間分別增加2個3P斷路器額定電流為10A，圖4為改進后的電源位置等效電路圖。增加斷路器可以起到兩個作用：一方面斷路器同控制器內部保險配合實現過流保護分級控制，斷路器能啟到保護控制器的作用，可以避免控制器故障越級跳閘失去主電源和備用電源，進一步提升了上游電源的穩定性。另一方面可以在不影響發電機出線和中性點箱冷卻系統冷卻功能的情況下，單獨隔離控制器進行檢修或更換，避免檢查控制器時隔離主電源和備用電源，造成兩列風機全停，影響發電機出線和中性點箱冷卻風機系統的運行。

5 結論

控制柜內雙電源切換開關的控制器壓敏電阻故障，導致控制柜上游的兩路電源斷路器過流保護動作跳閘，控制柜失電，冷卻風機停運。通過分析，本文提出了更換廠家升級版的保險位于壓敏電阻之前的控制器和在控制器及上游電源之間增加斷路器，對提高控制柜的供電可靠性有著重要的借鑒意義。

參考文獻：

[1] 國家技術監督局?GB/T 10193-1997 《電子設備用壓敏電阻器》

[2] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局?GB/T 4588.3-2002 《印制板的設計和使用》

作者簡介：

王治剛，（1978-），男，黑龍江哈爾濱人，工程師，主要從事電氣設備檢修、維護及管理工作。

（作者單位：遼寧紅沿河核電有限公司）