某型動車電路中斷路器脫扣的技術分析

于穎 李超

摘要：某型動車組在運營過程中發生，IDU報交流配電箱斷路器脫扣，無空調相關故障，斷電復位無效，導致主控轉換。經檢查，由于客室區域的插座使用不當造成短路，導致斷路器越級脫扣。通過分析邏輯保護圖和對上下級電路的負載特性進行技術分析，通過優化斷路器的型號，使其上下兩級動作特性的配合，可實現逐級脫扣，經線上運行驗證工況良好。

關鍵詞：短路;斷路器;脫扣;技術分析

中圖分類號：U266? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）02-0121-02

0? 引言

斷路器的選型是電路保護設計的關鍵之一，當下級斷路器的分斷能力小于其安裝處預期短路電流時，在該段線路的上一級應裝設具有所需分斷能力的斷路器，通過上下兩級動作特性的配合，實現安全可靠地電路的設計需求。

1? 故障現象

某動車組01車主控，司機室不出風，IDU報01車交流配電箱斷路器33-F01（分支母線）脫扣，交流電器柜內斷路器33-F03（客室插座總空開）和33-F40（分區插座）脫扣，無空調相關故障，斷電復位無效，測量QF51（司機室空調400V進線）無三相交流電，后端至00車主控，維持運行。

2? 故障模擬及原因分析

2.1 模擬故障重現

圖1為出現故障車型的斷路器的保護邏輯框圖。

在試驗臺模擬插座短路能否出現三級保護斷路器33-F40不脫扣而母線一級保護斷路器33-F01越級脫扣。（圖1）

使用試驗工裝模擬插座短路，在三級保護斷路器33-F40的進線端使用示波器進行峰值取樣，如圖2所示。

重復三十幾次抓取短路電流的峰值，只有三級保護斷路器33-F40脫扣，而一二級保護斷路器33-F01和33-F03并沒有脫扣，峰值電流一直穩定在200A左右，持續時間約3ms。

2.2 理論分析

母線斷路器33-F01的額定電流為63A，脫扣特性為C特性;插座斷路器33-F40的額定電流為10A，脫扣特性為C特性。（圖3）

由圖3可知表1、表2。

從表1、表2兩個表數據對比可以看出，當線路電流達到100A時，對于10A斷路器來說，（100/10=）10In屬于磁脫扣，在0.1s內就脫扣了，而對于63A斷路器來說，（100/63=）1.59In僅屬于熱脫扣，理論上50s左右才會脫扣。

從模擬短路試驗來看，短路峰值電流維持在200A左右，而對于63A斷路器來說，（200/63=）3.17In僅屬于熱脫扣，理論上5s左右才會脫扣。

即便線路電流達到了63A斷路器的磁脫扣指標，那也會依照從小到大優先級順序，先讓10A斷路器脫扣的。

2.3 解決方案

對于客室區域的插座使用不當，導致斷路器越級脫扣的故障，根據試驗和理論狀態下的脫扣特性分析，降低客室插座斷路器33-F40的容量沒意義，只能進一步增大分支母線斷路器33-F01的脫扣耐受指標，將斷路器33-F01的磁脫扣特性由C提高到D特性。通過優化斷路器的型號，使其上下兩級動作特性的配合，實現安全可靠地電路的設計需求。

經過近一年的的線上運行驗證，未發生之前類似故障。

3? 結論

偶發的客室區域的插座使用不當，導致斷路器越級脫扣的故障，通過試驗和理論狀態下的脫扣特性分析，將母線斷路器33-F01的磁脫扣特性提高，優化斷路器的選型，線上運行工況良好。

斷路器的脫扣特性還受環境溫度以及排列情況的影響，相應指標會有所降低，因此在選型時應加大余量，提高系統的安全性和可靠性。

參考文獻：

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