施耐德MT系列斷路器遠程分閘失敗故障分析

摘 要：施耐德MT系列斷路器性能可靠，智能便捷，使用廣泛。熟悉掌握其工作原理與設置方法將對設備管理人員提供很大幫助。本文首先通過一起不太常見故障，介紹施耐德MT系列斷路器的一些基本知識，并通過電路分析，鎖定故障位置。通過模擬試驗，驗證懷疑故障正確與否，從而徹底解決問題。

關鍵詞：施耐德；MT系列；斷路器；遠程分閘；分閘線圈

0 引 言

施耐德電氣有限公司（Schneider Electric SA ）是世界500強企業之一，它的總部位于法國呂埃。其旗下產品MT系列低壓空氣斷路器采用新技術，增強了產品性能和安全性，具有高效可靠的技術性能、智能便捷的電能管理、體積優化、內置通訊和測量功能，容易安裝、用戶界面友好、操作方便等優點，被我單位多艘大馬力拖船所采用。

雖然優點多多，偶爾也會有故障發生。本文針對我輪斷路器遠程分閘失敗故障為例，闡述施耐德MT系列低壓空氣斷路器及其Micrologic控制單元的結構、功能與參數設置，并分析故障產生原因與解決方法。

1 故障現象

我輪主配電板上大容量斷路器均是施耐德MT系列產品，根據分斷容量和分斷類型分別用于不同設備。最近，發現位于主配電板上的2#軸帶發電機（以下簡稱“軸發”斷路器）遠程分閘時偶爾會無反應，只能在開關本體上進行分閘才能分閘成功。有時遠程分閘按鈕長按并保持一段時間會分閘，并且隨著合閘時間延長，遠程分閘失敗的幾率就越高。為了判斷此故障產生的原因，我們先了解一下MT系列斷路器的相關知識和遠程分閘電氣原理圖。

2 施耐德MT系列斷路器簡介

2.1 斷路器本體

2.1.1 面板參數介紹

我輪右軸發斷路器型號為MT32H。其具體參數在面板上有詳細說明。參數含義如圖1所示。

可見，該斷路器額定電流為3 200 A，沖擊耐壓12 kV，額定絕緣水平10 00 V，極限開斷容量65 kA，額定開斷容量65 kA。

2.1.2 斷路器狀態指示

面板上有合閘狀態和儲能狀態的機械指示：

此狀態表示斷路器斷開

此狀態表示斷路器閉合

此狀態表示斷路器未儲能

此狀態表示儲能但未滿足合閘條件

此狀態表示儲能且滿足合閘條件，只有此狀態時才能合閘。

2.1.3 斷路器的儲能

斷路器操作機構內的彈簧必須儲能才能閉合主觸頭，彈簧可使用手柄手動儲能或通過電動機構電動儲能。由于本船斷路器安裝了MCH齒輪電機，所以在彈簧每次合閘后都能自動再儲能。當電動儲能機構故障時，也可以通過手柄手動儲能，方法是拉下儲能手柄7次直到聽到“啪嗒”聲，儲能狀態由discharged變為charged，即表示儲能成功。

2.1.4 斷路器的合分閘控制

斷路器的合分閘控制可直接按本體上的ON、OFF機械按鈕實現，此時合分閘是靠按下按鈕觸動機械機構釋放彈簧的儲能來實現，如：按遠程的電氣按鈕則合分閘是通過合分閘線圈的動作代替人力觸動機械機構來實現。

合閘線圈與分閘線圈外形結構相同，見圖2，不同點是合閘線圈的頂桿平時是縮進去的，得電時彈出頂動合閘機構；分閘線圈頂桿平時是彈出來的，得電時縮進去不會頂到分閘機構。所以要想斷路器合閘，分閘線圈一定要先得電，才會合閘成功。為了避免電網電壓的瞬時波動使分閘線圈欠壓或失電，造成開關跳閘，分閘線圈前面會接入欠壓延時單元（MNR）（見圖3），可調整延時時間為0.5～3 s。

2.2 控制單元

Micrologic控制單元分為2.0、5.0、6.0、7.0等多種型號，功能也逐級加強。我輪采用的為2.0A和5.0A 2種。5.0A的可設定參數如圖4所示。

lr為長延時電流設定，tr為長延時跳閘延時，lsd為短延時脫扣電流設定，tsd為短延時跳閘延時，li為瞬時脫扣電流設定，ln為斷路器額定電流值。

長延時電流整定值lr為刻度值×ln值求得，短路短延時lsd等于刻度值×lr值，短路短延時分為定時限和反時限，當I2 t置于ON時，執行的是反時限特性，在短路電流達到10 lr時執行設定的短延時時間，短路電流在其他值時的脫扣時間參見反時限曲線；當I2t置于OFF時，執行的是定時限特性，在設定的lsd出現時執行設定的短延時時間。2種選擇的目的是為了提高斷路器的級聯配合。

瞬動電流值li等于刻度值×ln值。其中長延時保護可防止電纜過載；短延時保護防止配電系統阻抗短路；瞬時保護防止配電系統金屬性短路，瞬時保護的時間延時不可調，跳閘命令立刻送至斷路器，固定延時20 ms。

3 遠程分閘線路圖分析

遠程分閘失效除了了解了斷路器的相關知識外，還要具體查看接線原理圖進一步確認故障所在。遠程分閘接線原理如圖5所示。

圖中Rr為延時單元，當軸發正常運行勵磁成功后，Rr的輸入端由母排經變壓器輸入交流220 V，Rr的輸出端經一系列觸點以及開關和分閘線圈MN相連。要滿足軸發開關合閘條件，則必須保證此回路暢通，假如有任一環節斷開，即導致分閘線圈失電，不能合閘（未合閘時）或主開關脫扣（合閘后）。其中，K136.9為主機停車信號連鎖；K135.9為分閘信號；K259.4為PLC輸出的異常脫扣信號；M143.2為PPU輸出的軸發逆功率信號連鎖；K259.5為差動保護連鎖（差動保護是利用基爾霍夫電流定理工作的，差動保護把被保護的電氣設備看成是一個節點，那么正常時流進被保護設備的電流和流出的電流相等，差動電流等于零。當設備出現故障時，流進被保護設備的電流和流出的電流不相等，差動電流大于零，當此電流大于差動保護裝置的整定值時，將被保護設備的各側斷路器跳開。這里是用來保護發電機的，當繞組存在短路時，使主開關脫扣）；K375.7為岸電合閘連鎖；16、19線號處所示電路為軸發開關連鎖電路，如圖6所示。

含義是：當軸發不恒速、岸電開關合閘或者同時滿足1#軸發合閘，1#2#聯絡開關合閘，1#2#柴發開關任一一個合閘的情況下，2#軸發開關不能合閘。

由此可見，分閘線圈MN除了負責遠程分閘功能，還負責各種保護分閘功能。如果發生故障，MN不能及時分閘，將產生嚴重后果。

4 故障原因查找與分析

因為遠程合閘功能正常，也不會出現脫扣故障，則可以判斷Rr功能正常，所有回路中觸點閉合正常，分閘線圈MN能夠正常得電。正常情況下，當按下手動分閘按鈕時，繼電器K135.9得電，則串聯在分閘線圈回路中的常閉觸點斷開，使分閘線圈失電，彈出頂桿，推動斷路器的機械分閘機構，使斷路器分閘。由此可見，分閘失敗故障可能是分閘線圈回路沒有斷開，線圈沒有失電造成的。為了判斷的正確性，我們測量了分閘按鈕SB135.8功能正常，又替換了繼電器K135.9。由于是偶發故障，在每次分閘時都打開配電屏觀察繼電器K135.9的工作狀態。在故障又一次發生時，觀察到K135.9確實動作，但分閘還是失敗了。可見分閘線圈當時已經失電，但斷路器沒有分閘，那故障范圍縮小到分閘線圈本身和斷路器本體的分閘機構。于是，我們搖出斷路器本體拆出分閘線圈進行檢查。檢查發現斷路器本體分閘機構正常，當手動儲能后，用螺絲刀代替分閘線圈頂桿頂分閘機構，斷路器能夠迅速分閘。檢查分閘線圈也未發現異常，用手按進頂桿都能迅速彈出，沒有卡阻現象，由于偶發故障，也不敢斷定此線圈完全正常。為了確認此線圈功能，我們模擬了線圈的工作環境，按照原理進行通電試驗，如圖7所示。

接好線路，通電后，線圈頂桿吸入，按下按鈕時，頂桿迅速彈出，未發現異常，隨著時間推移，不定時的按下按鈕，故障現象終于出現，有時頂桿彈出沒有那么迅速，可能會延時一兩秒鐘，最長一次大概延時了30 s（一直按住按鈕，甚至斷開總電源）。可見問題正是出在此處。于是找到新的分閘線圈備件進行更換，經過以后的使用觀察，未發現遠程脫扣失敗的現象，故障得以排除。

此分閘線查找的圈為什么會有卡阻現象？而未通電時用手按壓卻很靈活，一直很令人困惑。對該線圈進行解體發現此線圈是由線圈驅動電路板和線圈本體兩部分組成。驅動電路板上沒有大的電容等儲能元件，可以排除驅動電路故障。當卡阻時測量線圈溫度，大概有62℃，懷疑可能是隨著溫度的升高，產生熱漲效應，而閥芯頂桿內部配合間隙較小，導致卡阻。為了驗證這個猜測，我們在搭建的試驗電路旁放上冷卻風扇，對線圈進行散熱冷卻，經過長時間的試驗，每次頂桿都能正常彈出，沒有卡阻現象。可見這個猜測是正確的，所以這次故障的根本原因正是由于分閘線圈的制造工藝出現瑕疵，造成性能不良所致。

參考文獻

[1] MASTERPACT___MT（H_L）用戶手冊[Z]. 上海：施耐德配電電器有限公司，2009.

[2] 施耐德Micrologic用戶手冊[Z]. 上海：施耐德配電電器有限公司，2009.

作者簡介：

劉強，輪機長，（E-mail）lq15641668122@163.com