地鐵直流1 500 V開關MIU10變送器故障分析及解決辦法探討

蘇維杰 林勇波

（廣州地鐵集團有限公司，廣東廣州510000）

0 引言

廣州地鐵四號線全長58.61 km，設有3座110 kV主變電站及27座變電所，其中牽引降壓變電所21座，牽引變電所1座，降壓變電所5座。四號線牽引變電所直流1 500 V系統采用江蘇長江電器股份有限公司生產的KMB直流金屬封閉式開關柜，該系列柜直流斷路器采用賽雪龍UR 40 82S。直流斷路器采用SEPCOS作為測控保護單元，采用賽雪龍MIU10隔離模塊作為電流、電壓變送器，圖1為MIU10隔離模塊原理圖。

圖1 MIU10隔離模塊原理圖

1 運行故障案例分析

1.1 故障經過

2011年6月13日石碁站故障發生在運營時刻，故障前各直流開關柜在合位運行。故障導致石碁站DC 1 500 V直流全所跳閘，控制室直流屏直流開關控制110 V電源MCB跳閘，框架電流型保護繼電器動作，但因110 V電源失電未出口。故障還導致相鄰海傍211、212，官橋213、214，新官214開關DDL保護動作跳閘并聯跳官橋212，15 s后所有開關重合成功，接觸軌4B8、4B9、4A8～4A10區瞬間失電。

1.2 故障相關現象

經檢查石碁站直流開關設備，213電流變送器及電壓變送器兩個MIU10都已燒毀，輸入端兩接線電纜熔斷。213柜體后側直流母排對框架、饋出銅排對框架存在多處燒弧放電現象，電壓采樣回路穩壓模塊及負極接線燒毀。

1.3 故障原因分析

1.3.1 MIU10變送器工作原理

MIU10變送器有三個模塊；電源模塊（即自身工作電源模塊）、輸入模塊、輸出模塊，相互之間絕緣隔離。輸入模塊直接連接直流1 500 V高壓，整個回路采集直流開關輸出電流，非故障情況下，電流在0～5 000 A范圍內浮動，當發生短路故障時瞬間電流可達8 000～150 000 A甚至更大，輸出回路為毫伏級電壓信號，范圍為0～200 mV。

現場已發現電流變送器MIU10燒毀，需對故障MIU10深入解剖分析，圖2為MIU10模塊內部電路圖。

1.3.2 電路板故障原因

輸入模塊的高頻變壓器繞組2T、4T碰線短接，造成輸入級信號負極與4T繞組之間產生約1 500 V電位差，由于電路板極間距離很近，產生放電現象，造成輸入信號電源短路，D6短路爆炸，接著低電壓電容C8、C9擊穿，高電壓通過整流橋內部二極管D4組成回路，并將D4擊穿；整個輸入級電路處于高電壓，于是很多集成電路被擊穿，產生爆炸，由于輸入級擊穿產生的連鎖反應，高電壓通過DC 110 V控制電源組成回路，大電流通過電源RL濾波組件，由于過熱產生爆炸，進一步造成DC 110 V電源在RL濾波組件上短路，故障進一步擴大。

圖2 MIU10模塊內部電路圖

1.4 結論

輸入模塊、輸出模塊、電源模塊之間在MIU10變送器運行期間絕緣強度薄弱導致此故障發生。

2 解決方法

（1）在變壓器電源側加裝高阻抗DC 110 V/24 V隔離電源。

（2）由于變送器結構緊密，體積小，內部器件（特別是高頻電源變壓器）工藝復雜，容易出現故障。在信號輸入端加裝熔斷器做短路保護，避免線路板擊穿燒毀造成故障擴大。

（3）在現有的變送器電路板上噴涂一層氣干絕緣環氧漆，加強器件表面絕緣，以提高擊穿電壓。對變送器的高壓輸入線進行加固綁扎，增加隔離變送器輸入線流過故障電流時的動穩定性。在變送器與一次導體及框架絕緣薄弱點涂抹RTV，增加其絕緣強度。

對四號線60多臺MIU10變送器實施上述處理后，至今未再發生爆炸導致開關跳閘事件。

3 結語

綜上分析，此次故障原因為MIU10變送器模塊故障燒弧，導致電離空氣上升，降低了直流斷路器分合閘線圈與引弧條螺栓之間的絕緣，導致設備柜內距離比較短的空氣間隙絕緣被擊穿，造成直流一次回路對框架及設備外殼短路放電，此故障影響范圍廣，影響地鐵安全運行。