斷路器輔助開關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故障進行深入研究和分析，結合故障排除中遇到的問題，總結出了一些解決辦法，為以后的高頻類似故障提供了重要的參考和依據，為高頻安全、穩定的運行奠定了基礎。

關鍵詞：智能斷路器；高頻焊機；輔助開關；機械連桿

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，滅弧機構，觸頭系統，機械分合閘機構等組成的新型斷路器。斷路器運行時智能控制單元通過傳感器時刻監控著電流、電壓、零序電流等，一旦檢測出故障立刻切斷電源，保證設備和人身的安全。高頻焊機是直縫焊管生產線的關鍵設備，作用是對鋼管進行加熱焊接。加熱原理是高頻電流通過感應器和阻抗器產生磁場，能量聚集在中央，鋼板通過感應器時產生渦流，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，鋼板就會加熱融化，融化后的鋼板在V型角處經過擠壓機擠壓成型為焊管。焊管生產線生產時要求高頻焊機具有非常高的穩定性，高頻焊機直接影響焊管的焊接質量。初期的高頻焊機功率部件采用電子管，由于效率低下，開機時需要預熱，感應器兩極之間電壓極高存在潛在危險，已經逐步退出市場。近年來隨著IGBT驅動技術的快速發展，在現代的電力變流技術上得到充分應用。使用IGBT驅動技術的高頻焊機安全、節能、故障率低得到焊管企業的充分認可。

1高頻結構介紹

高頻焊機由整流單元，逆變單元，匹配和補償單元，控制系統和操作面板等組成

（1）整流單元REC 包括進線電源斷路器，高速熔斷型主保險，二極管整流橋，直流電抗器，匯流排，充放電裝置，安全開關，控制電源，水冷卻系統;3相交流電源通過斷路器、高速保險給二極管整流橋，整流橋為全橋，整流后變成直流電壓，再送給直流電抗器進行濾波，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連接到IMC，控制電源的通斷由安全開關控制。

（2）逆變單元IMC 包含匯流排，直流濾波電容器，驅動卡、逆變模塊組，輸出變壓器，補償電容器，控制板卡，安全系統，感應器；來自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到匯流排，逆變模塊組產生高頻電源連接到輸出變壓器一次線圈，二次線圈與感應器連接，補償電容器與輸出變壓器二次線圈相串聯，控制板卡通過操作指令決定打開或者關斷逆變模塊，逆變模塊為IGBT全橋結構，安全系統保證設備的安全運行，感應器接受來自輸出變壓器的高頻電壓電流來加熱負載。

（3）控制系統、操作面板 包括西門子S7-300系列PLC，數字量輸入輸出模塊，模擬量處理模塊，人機界面，按鈕開關等；操作員通過面板上的按鈕、選擇開關輸入到PLC模塊，經過CPU處理后由輸出模塊控制合、分主斷路器，加熱、停機。觸摸屏可以進行報警查看與故障診斷，高頻焊機參數設定等

2故障解析

（1）合閘工作順序：操作面板選擇開關S2發出合閘指令到PLC輸入模塊，經CPU邏輯處理滿足合閘條件則由輸出模塊MBAC控制K10驅動K5進行預充電，延時幾秒預充電完成MBAC控制K11驅動K21對斷路器Q1進行合閘，合閘后Q1發出反饋信號到MCCC（I50.3為1狀態）說明合閘成功，可以執行下一步操作加熱。如果合閘后PLC不能接收到合閘成功反饋信號（I50.3為0狀態），邏輯處理后則執行分閘命令，回到初始狀態。

（2）故障分析：查看電氣原理圖，影響斷路器分合閘的節點有安全繼電器K40；預充電繼電器K10;驅動合閘繼電器K11；合閘脈沖繼電器K21；分閘脈沖繼電器K22;安全開關S1;斷路器本體Q1輔助開關反饋到MCCC的合閘已完成信號；信號連接電纜及接線端子；還有因為電磁干擾引起的通訊故障。此次故障現象為斷路器合上就立即跳開，說明分合閘回路都沒有問題，問題應該在欠壓保護回路和合閘完成反饋回路。查欠壓保護回路K40、安全控制開關S1、K3、K4均正常，查找信號反饋回路時發現合閘時Q1常開節點沒有閉合（I50.3為0狀態），合閘完成信號沒有發送到MCCC，合閘不能完成。

3故障處理

針對斷路器合閘后輔助開關不閉合的情況，解決方法是打開斷路器本體前面外殼，查看斷路器內部機械構造找到輔助開關，發現輔助開關機械部分連桿銷釘損壞脫落，導致斷路器合閘時不能帶動輔助開關同時動作。拆下機械連桿，將銷釘損壞處更換新的銷釘，將完好的連桿恢復到斷路器上，裝回斷路器外殼。重新執行合閘操作，合閘后信號及時發送到MCCC（PLC輸入點I50.3為1），合閘成功排除了故障。

4結論

高頻焊機和智能斷路器都已經是國外非常成熟的產品，但是再穩定的產品也會有偶發性的故障，斷路器內部機械故障非常罕見。所以處理問題的時候一定要從每一個細節入手，每一個環節都不能放過，才能找到問題出現的根源。修復好后的斷路器通過一年多的運行觀察，高頻焊機再沒有因為輔助開關發生過故障。

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