帶有整流電路板的10kV移開式開關手車電氣故障排查

廣西電網有限責任公司梧州供電局 周金昌

移開式開關手車是當下用得最多的配電開關，10kV移開式開關柜作為接受與分配電網電能的重要設備，由于其操作方便、互換性好、停電時間短、供電可靠性高等優點，被廣泛用于新建、擴建、改建的變電站中。10kV移開式開關柜大多采用直流電控制，從電磁鐵的特點說起。直流電磁鐵屬于恒磁勢電磁鐵，銜鐵吸合前后勵磁電流不變，且吸合前由于氣隙較大吸力較小，吸合后氣隙很小吸力較大。交流電磁鐵則相反，吸合前后吸力不變但吸合前電流要求大吸合后電流小，且交流電有過零點，其吸力為交變，容易產生抖動。

為保證斷路器的合閘線圈、分勵線圈與失壓線圈工作的可靠，控制回路一般都選擇直流電。而為適應不同用戶的電壓要求，通常會在移開式開關柜的控制回路中加裝整流板。用戶可接入交流電也可接入直流電，用戶接入交流電通過整流板將交流電變成直流電，而當接入直流電時整流板對控制回路沒有影響。

1 整流模塊分析

整流模塊是由4個二極管組成的整流橋，滿足不同用戶的使用電壓要求。當接交流電時，通過D1~D4二極管的作用將交流電整流成直流電供給開關柜的直流電機、分合閘線圈使用；而當接通直流電時，D1和D3導通。單相橋式整流器電路工作原理：如圖1所示，電路中采用四個二極管，互相接成橋式結構。利用二極管的電流導向作用，在交流輸入電壓U2的正半周內，二極管D1、D3導通，D2、D4截止，在負載RL上得到上正下負的輸出電壓；在負半周內，正好相反，D1、D3截止，D2、D4導通，流過負載RL的電流方向與正半周一致。

如圖2所示，因為二極管是正向導通的，只有在二極管的正極上施加正電壓，回路中有一個正向的電流二極管才能導通。而在二極管正極上施加負電壓時，即使二極管兩端的壓差剛好使二極管導通，但由于二極管電流不能從負極流向正極，二極管也不會導通。所以接入直流電時，D2和D4不會導通。

2 萬用表測電阻的原理

二極管在一定條件下呈現出單向導電性，所以一般有正、反向電阻表示它的這種性質，在理想的條件下，正向電阻為0、反向電阻無窮大。但在實際中二極管正向也是有電阻值的，這個電阻值一般跟二極管的材料有關。而只有當在二極管正極上施加正向的電壓時二極管才會導通。一般硅管二極管正向導通電壓為0.7V左右、鍺管為0.3V左右。用萬用表電阻檔測量二極管，電阻本身是不具有電能的，它不具有驅動測量機構偏轉的能量，不能將電阻的阻值轉化為表頭的偏轉角。所以要想使電阻的阻值轉化為測量機構的偏轉角，必須外加電源，利用歐姆定律，讓電阻的阻值用微小的電流來體現，進而使電流的大小轉化為測量機構的偏轉角。

如圖3所示，萬用表的紅表筆接萬用表內置電源E的正端，而萬用表的黑標筆接萬用表內置電源的負極。而二極管是單向導通的，所以用萬用表電阻檔測量控制回路的通斷情況時，要用紅表筆接二極管的正極、而黑表筆接二極管的負極才能測量控制回路的電阻值，從而通過電阻值判斷控制回路的導通情況。

3 測量開關柜控制回路故障

3.1 電阻法測量

電阻法測量就是將開關柜的控制電源和電機電源斷開，將航空插頭拔下，通過測控制回路的電阻來通斷回路是否導通，從而判斷故障點。電阻法測電阻的好處是不會有觸電的風險。但如果萬用表用法不對將很難查找出故障。如圖4所示，當接直流電時，直流電的正電由航空插頭的35進去經過整流板的二極管D1、電機、二極管D3，最后經航空插頭的25出去形成一個回路，使儲能回路導通，從而通過接通儲能電機對機構進行儲能，通過儲能微動開關S2將儲能回路斷開。儲完能后，儲能微動開關S1接通，此時合閘回路導通。

直流的正電從航空插頭的14進去，經過輔助開關QF的常閉觸點53-54和閉鎖電磁鐵動作的微動開關S5，再經過合閘線圈由航空插頭的4出去。如在回路導通的情況下，用萬用表的紅黑表筆測量14和4兩端可測得電阻為兩千多Ω，是因為回路串聯了兩個二極管D1和D3，每個二極管電阻大約為1000Ω，加上合閘線圈的電阻，合閘回路的總電阻為兩千多Ω。如測得合閘回路是2000多Ω說明回路是導通的，不存在故障。但如測得合閘回路的電阻接近無窮大，說明合閘回路存在故障。這時就需逐點去測量，查找故障點。

如果要測量航空插頭14到輔助開關QF的13這段回路是否有問題，就要將萬用表調到電阻檔，并將紅表筆接航空插頭的14，而黑表筆接輔助開關QF的14，此時如測出的阻值正常，說明這一段回路不存在故障。再去測量航空插頭4到合閘線圈的兩端，此時紅表筆應接合閘線圈的任意一端黑表筆接航空插頭的4，此時的測量方法才是正確的，如反過來測量、測出來的電阻是無窮大的。如果測出來的電阻值是二極管跟合閘線圈的阻值，說明這一段回路沒有什么問題。如果測出來這一點有問題就需逐段去測量故障點。

用電阻法查找故障時需注意萬用表點的方法。萬用表的電阻檔相當里面內置一個電壓，通過測試流過導體的電流而測試出導體的電阻。萬用表的紅表筆接內置電源的正極、黑標筆接內置電源的負極。而二極管只有施加正向電壓時才會導通，當施加反向電壓時二極管處于截止狀態，回路不導通。所以用電阻法測量帶有整流板的電路故障時，要注意萬用表紅黑表筆的方向問題。如紅表筆接到二極管的負極，那么測出來的回路點電阻接近無窮大，但其實控制回路是沒有故障的。所以正確使用萬用表紅黑表筆對測量控制回路的回路電阻從而判斷故障點至關重要。

但當用萬用表電阻檔紅黑標筆測量航空插頭時，不管萬用表紅黑表筆接4或14測出來的電阻值是一樣的。因為當萬用表的紅表筆接14而黑表筆接4時，此時萬用表的電壓經過D1和D3導通，從而使整個回路導通；而當萬用表的紅表筆接4而黑表筆接14時，此時萬用表電壓經過D2和D4導通，從而使整個合閘回路導通正常，此時測出來的電阻和紅表筆接14黑標筆接4時的電阻是一致的。測量電阻時，紅表筆接萬用表內部電源的正極、黑表筆接負極，這與指針式萬用表正好相反。因此在測量二極管等有極性的元器件時，須注意表筆的極性。

3.2 電壓法測量

電壓法測回路故障是把航空插頭插上并將控制電源和電機電源的空開打上去，用電壓法對照回路，逐個去點控制回路上對應的點，如測得控制回路的上一個點有電壓而下一點電壓消失了，說明這一段線路之間存在故障。需要將空開斷開，用電壓檔測量這兩點間卻無電壓之后再檢查這兩點之間的故障是什么原因，檢查兩點之間是否存在斷線或元器件損壞。利用電壓法測量開關柜控制回路的故障，是最常用也是最有效的一種方法。

4 結語

對于帶有整流板的10kV移開式開關柜，看懂開關柜的控制回路、弄懂控制回路的整流模塊和萬用表測電阻的工作原理很關鍵。只有在弄懂二次回路和整流板的工作原理，再正確使用萬用表電阻檔的紅黑表筆測量開關柜的控制回路才能準確地測量出故障點。電阻法測量開關柜控制回路故障的好處在于可將電源隔離、沒有觸電的危險；而用電壓法測量開關柜控制回路的故障，需注意控制回路是帶電的，如要檢查接點或元器件好壞時，需將控制電源和電機電源斷開。