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欧姆龙:控制电机正反转继电器烧毁原因分析及
发布时间:2017-02-28 10:41 来源:欧姆龙 阅读:
 某变电站的252kVGIS设备调试期间,,当在汇控柜上对三工位结构的隔离开关(DS)、接地开关(ES)进行手动分合闸过程中,,刚开始起初分合一切正常,,但在动作几次后部分DS操作机构和ES操作机构均出现拒动现象,,随即汇控柜内有焦糊味,,检查后发现控制DS/ES操作机构电机正反转的继电器X1被烧毁。  
  继电器X1一旦被烧毁,,就无法对DS/ES进行分合闸操作,,将严重影响到变电站的安全可靠的运行。
而安全可靠是电力生产的首要任务。因此继电器不定期的烧毁对变电站安全运行造成很大影响。  
  1 电机回路工作原理 为了分析继电器烧毁的原因,我们首先简要介绍一下隔离/接地开关(DS/ES)操作机构的电机回路。以DS的合闸回路为例,,简图如图1和、图2所示。

    图1中,LdbS1为限位开关,,当在DS完成合闸动作时后断开;;CSZK为手动自复位开关,,可进行分合操作;;1L+、1L-PC为控制电源正极;NC分别为控制电源正、负极;;X1为控制电机正反转的继电器;。 图2中,M为DS操作机构内的永磁电机;,RMR3为电机制动电阻;;CCDY1为线圈;;Y11为限位开关,受Y1线圈控制;RCCD为CCD线圈电阻;2L+、2L-PM、NM分别为电机电源正、负极。 当DS处于分闸状态时,,LdbS1为闭合状态。对DS进行合闸操作时,,CSZK接通,,在DS控制回路互锁条件满足时,继电器X1受电,,X1的其常开接点闭合,、常闭接点断开。

图2中电机M受电,开始转动,,通过传动机构带动DS触头完成合闸,;之后DS操作机构的LdbS1断开,,X1线圈失电,,X1的常开接点断开,X1、常闭接点接通。,X1的常开接点断开电机回路的电流,,从而把将2L+/2L-PM/NM电源与电机隔离。 由于电机转动有一定的惯性,,在电源切断后电机M仍会有一定时间的转动一定时间,,其自身会产生一定的反向电动势,,可通过X1的常闭接点和RMR3电阻组成的电机制动回路,来消耗由于电机惯性产生的这部分反向电动势。 2 现场故障原因分析 为分析现场故障原因,,现场查看被烧毁的继电器X1,,发现其三3对常开接点烧融,,而电机M及其它元件则完好无损。

因此由此推测造成继电器烧毁的原因可能有以下三种。 2.1继电器自身质量有问题 现场更换异常操作回路更换一的继电器X1后,,DS分合闸又能正常操作,,但在正常合分闸10余次后,新的继电器X1又再次被烧毁。继电器的反复烧毁,且烧毁现象相同,由此推测因自身质量问题而造成继电器烧毁的可能性很小,需进一步检查回路的电压、电流大小来判断故障的原因。

2.2负载回路电压过大 经用万用表测量测得操作回路中继电器X1负载两端的电压为DC230V,,稳态电流约为5A。,而我们选的此该类型继电器X1的开断能力为DC220V,/5A,,电流裕量不足,,因此出现了继电器的不定期烧毁现象。

2.3继电器的选型问题讨论 (1)2.3.1理论分析 将电机线圈参数带入图2的DS合闸回路图2,,可将其以转化成如图3和图4所示的等效电路。其中,回路电源电压U为DC220VDC220V±0V源,;电机M的电枢电阻R1=20Ω,电感值L1=77mH,功率为P=360W,在额定电源电压DC220V下,额定电流I1=2.5A;Y1线圈分压电阻R4=60Ω,Y1线圈电感L2=78mH,阻值R2=50.4Ω;电机制动电阻R3=2Ω。
  由图3可知,时间常数=3.85ms,=0.7ms,
    可认为图2回路时间常数τ=3.85ms<4ms,,     图2回路稳态电流I=U/(R4+R2)+I1=4.5AI=220/(60+50.4)+2.5=4.5A,即图54中的B值。     经计算得出操作机构电机回路时间常数τ<4ms,,而继电器X1的三3个接点串联开断容量相关参数为DC220V,/5A,/τ<40ms。,从理论上看元件的选型没有问题。,但是从现场测量数据来看,,稳态电流值非常接近5A,,稳态电流已达到继电器X1开断容量的极限。     2.3.(2)现场实际测量     现场测得从动作异常继电器电机回路测得数据如图54所示。从现场测量数据来看,,稳态电流值非常接近5A,,稳态电流已达到继电器X1开断容量的极限。     A=—尖峰电流(电机+Y1线圈+R4)尖峰电流; =电机回路平均电流(波形中间稳定段读数); C—=控制单元故障时的电机回路峰值电流;
 
D—=继电器线圈X1电流;
 
    E—=R3电流
 B可以近似看成是回路的稳态电流,,从现场仪器测量的B数据可知有很大部分电流大于5A,,即超过继电器X1的开断能力。在DS操作机构转到合闸位时,,S1接点打开,,X1线圈失电,,X1的常开接点要断开回路电流,,此时回路电流B超过继电器X1它的开断能力,,致使开断时间增长。;而X1的常闭接点正常闭合,,随之将R3电阻并接在电机两端,,因R3很小,只有2Ω,使得主回路电流瞬间增大数倍,,因此出现图4中C尖峰电流。,导致继电器X1的常开接点因此熔接烧毁。

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