帶有整流電路板的10kV移開(kāi)式開(kāi)關(guān)手車(chē)電氣故障排查

廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司梧州供電局 周金昌

移開(kāi)式開(kāi)關(guān)手車(chē)是當(dāng)下用得最多的配電開(kāi)關(guān)，10kV移開(kāi)式開(kāi)關(guān)柜作為接受與分配電網(wǎng)電能的重要設(shè)備，由于其操作方便、互換性好、停電時(shí)間短、供電可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于新建、擴(kuò)建、改建的變電站中。10kV移開(kāi)式開(kāi)關(guān)柜大多采用直流電控制，從電磁鐵的特點(diǎn)說(shuō)起。直流電磁鐵屬于恒磁勢(shì)電磁鐵，銜鐵吸合前后勵(lì)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(guò)零點(diǎn)，其吸力為交變，容易產(chǎn)生抖動(dòng)。

為保證斷路器的合閘線圈、分勵(lì)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(yīng)不同用戶的電壓要求，通常會(huì)在移開(kāi)式開(kāi)關(guān)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(guò)整流板將交流電變成直流電，而當(dāng)接入直流電時(shí)整流板對(duì)控制回路沒(méi)有影響。

1 整流模塊分析

整流模塊是由4個(gè)二極管組成的整流橋，滿足不同用戶的使用電壓要求。當(dāng)接交流電時(shí)，通過(guò)D1~D4二極管的作用將交流電整流成直流電供給開(kāi)關(guān)柜的直流電機(jī)、分合閘線圈使用；而當(dāng)接通直流電時(shí)，D1和D3導(dǎo)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(gè)二極管，互相接成橋式結(jié)構(gòu)。利用二極管的電流導(dǎo)向作用，在交流輸入電壓U2的正半周內(nèi)，二極管D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止，在負(fù)載RL上得到上正下負(fù)的輸出電壓；在負(fù)半周內(nèi)，正好相反，D1、D3截止，D2、D4導(dǎo)通，流過(guò)負(fù)載RL的電流方向與正半周一致。

如圖2所示，因?yàn)槎O管是正向?qū)ǖ模挥性诙O管的正極上施加正電壓，回路中有一個(gè)正向的電流二極管才能導(dǎo)通。而在二極管正極上施加負(fù)電壓時(shí)，即使二極管兩端的壓差剛好使二極管導(dǎo)通，但由于二極管電流不能從負(fù)極流向正極，二極管也不會(huì)導(dǎo)通。所以接入直流電時(shí)，D2和D4不會(huì)導(dǎo)通。

2 萬(wàn)用表測(cè)電阻的原理

二極管在一定條件下呈現(xiàn)出單向?qū)щ娦?，所以一般有正、反向電阻表示它的這種性質(zhì)，在理想的條件下，正向電阻為0、反向電阻無(wú)窮大。但在實(shí)際中二極管正向也是有電阻值的，這個(gè)電阻值一般跟二極管的材料有關(guān)。而只有當(dāng)在二極管正極上施加正向的電壓時(shí)二極管才會(huì)導(dǎo)通。一般硅管二極管正向?qū)妷簽?.7V左右、鍺管為0.3V左右。用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量二極管，電阻本身是不具有電能的，它不具有驅(qū)動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)偏轉(zhuǎn)的能量，不能將電阻的阻值轉(zhuǎn)化為表頭的偏轉(zhuǎn)角。所以要想使電阻的阻值轉(zhuǎn)化為測(cè)量機(jī)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)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(lái)體現(xiàn)，進(jìn)而使電流的大小轉(zhuǎn)化為測(cè)量機(jī)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)角。

如圖3所示，萬(wàn)用表的紅表筆接萬(wàn)用表內(nèi)置電源E的正端，而萬(wàn)用表的黑標(biāo)筆接萬(wàn)用表內(nèi)置電源的負(fù)極。而二極管是單向?qū)ǖ?，所以用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量控制回路的通斷情況時(shí)，要用紅表筆接二極管的正極、而黑表筆接二極管的負(fù)極才能測(cè)量控制回路的電阻值，從而通過(guò)電阻值判斷控制回路的導(dǎo)通情況。

3 測(cè)量開(kāi)關(guān)柜控制回路故障

3.1 電阻法測(cè)量

電阻法測(cè)量就是將開(kāi)關(guān)柜的控制電源和電機(jī)電源斷開(kāi)，將航空插頭拔下，通過(guò)測(cè)控制回路的電阻來(lái)通斷回路是否導(dǎo)通，從而判斷故障點(diǎn)。電阻法測(cè)電阻的好處是不會(huì)有觸電的風(fēng)險(xiǎn)。但如果萬(wàn)用表用法不對(duì)將很難查找出故障。如圖4所示，當(dāng)接直流電時(shí)，直流電的正電由航空插頭的35進(jìn)去經(jīng)過(guò)整流板的二極管D1、電機(jī)、二極管D3，最后經(jīng)航空插頭的25出去形成一個(gè)回路，使儲(chǔ)能回路導(dǎo)通，從而通過(guò)接通儲(chǔ)能電機(jī)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行儲(chǔ)能，通過(guò)儲(chǔ)能微動(dòng)開(kāi)關(guān)S2將儲(chǔ)能回路斷開(kāi)。儲(chǔ)完能后，儲(chǔ)能微動(dòng)開(kāi)關(guān)S1接通，此時(shí)合閘回路導(dǎo)通。

直流的正電從航空插頭的14進(jìn)去，經(jīng)過(guò)輔助開(kāi)關(guān)QF的常閉觸點(diǎn)53-54和閉鎖電磁鐵動(dòng)作的微動(dòng)開(kāi)關(guān)S5，再經(jīng)過(guò)合閘線圈由航空插頭的4出去。如在回路導(dǎo)通的情況下，用萬(wàn)用表的紅黑表筆測(cè)量14和4兩端可測(cè)得電阻為兩千多Ω，是因?yàn)榛芈反?lián)了兩個(gè)二極管D1和D3，每個(gè)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(cè)得合閘回路是2000多Ω說(shuō)明回路是導(dǎo)通的，不存在故障。但如測(cè)得合閘回路的電阻接近無(wú)窮大，說(shuō)明合閘回路存在故障。這時(shí)就需逐點(diǎn)去測(cè)量，查找故障點(diǎn)。

如果要測(cè)量航空插頭14到輔助開(kāi)關(guān)QF的13這段回路是否有問(wèn)題，就要將萬(wàn)用表調(diào)到電阻檔，并將紅表筆接航空插頭的14，而黑表筆接輔助開(kāi)關(guān)QF的14，此時(shí)如測(cè)出的阻值正常，說(shuō)明這一段回路不存在故障。再去測(cè)量航空插頭4到合閘線圈的兩端，此時(shí)紅表筆應(yīng)接合閘線圈的任意一端黑表筆接航空插頭的4，此時(shí)的測(cè)量方法才是正確的，如反過(guò)來(lái)測(cè)量、測(cè)出來(lái)的電阻是無(wú)窮大的。如果測(cè)出來(lái)的電阻值是二極管跟合閘線圈的阻值，說(shuō)明這一段回路沒(méi)有什么問(wèn)題。如果測(cè)出來(lái)這一點(diǎn)有問(wèn)題就需逐段去測(cè)量故障點(diǎn)。

用電阻法查找故障時(shí)需注意萬(wàn)用表點(diǎn)的方法。萬(wàn)用表的電阻檔相當(dāng)里面內(nèi)置一個(gè)電壓，通過(guò)測(cè)試流過(guò)導(dǎo)體的電流而測(cè)試出導(dǎo)體的電阻。萬(wàn)用表的紅表筆接內(nèi)置電源的正極、黑標(biāo)筆接內(nèi)置電源的負(fù)極。而二極管只有施加正向電壓時(shí)才會(huì)導(dǎo)通，當(dāng)施加反向電壓時(shí)二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，回路不導(dǎo)通。所以用電阻法測(cè)量帶有整流板的電路故障時(shí)，要注意萬(wàn)用表紅黑表筆的方向問(wèn)題。如紅表筆接到二極管的負(fù)極，那么測(cè)出來(lái)的回路點(diǎn)電阻接近無(wú)窮大，但其實(shí)控制回路是沒(méi)有故障的。所以正確使用萬(wàn)用表紅黑表筆對(duì)測(cè)量控制回路的回路電阻從而判斷故障點(diǎn)至關(guān)重要。

但當(dāng)用萬(wàn)用表電阻檔紅黑標(biāo)筆測(cè)量航空插頭時(shí)，不管萬(wàn)用表紅黑表筆接4或14測(cè)出來(lái)的電阻值是一樣的。因?yàn)楫?dāng)萬(wàn)用表的紅表筆接14而黑表筆接4時(shí)，此時(shí)萬(wàn)用表的電壓經(jīng)過(guò)D1和D3導(dǎo)通，從而使整個(gè)回路導(dǎo)通；而當(dāng)萬(wàn)用表的紅表筆接4而黑表筆接14時(shí)，此時(shí)萬(wàn)用表電壓經(jīng)過(guò)D2和D4導(dǎo)通，從而使整個(gè)合閘回路導(dǎo)通正常，此時(shí)測(cè)出來(lái)的電阻和紅表筆接14黑標(biāo)筆接4時(shí)的電阻是一致的。測(cè)量電阻時(shí)，紅表筆接萬(wàn)用表內(nèi)部電源的正極、黑表筆接負(fù)極，這與指針式萬(wàn)用表正好相反。因此在測(cè)量二極管等有極性的元器件時(shí)，須注意表筆的極性。

3.2 電壓法測(cè)量

電壓法測(cè)回路故障是把航空插頭插上并將控制電源和電機(jī)電源的空開(kāi)打上去，用電壓法對(duì)照回路，逐個(gè)去點(diǎn)控制回路上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，如測(cè)得控制回路的上一個(gè)點(diǎn)有電壓而下一點(diǎn)電壓消失了，說(shuō)明這一段線路之間存在故障。需要將空開(kāi)斷開(kāi)，用電壓檔測(cè)量這兩點(diǎn)間卻無(wú)電壓之后再檢查這兩點(diǎn)之間的故障是什么原因，檢查兩點(diǎn)之間是否存在斷線或元器件損壞。利用電壓法測(cè)量開(kāi)關(guān)柜控制回路的故障，是最常用也是最有效的一種方法。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于帶有整流板的10kV移開(kāi)式開(kāi)關(guān)柜，看懂開(kāi)關(guān)柜的控制回路、弄懂控制回路的整流模塊和萬(wàn)用表測(cè)電阻的工作原理很關(guān)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(wàn)用表電阻檔的紅黑表筆測(cè)量開(kāi)關(guān)柜的控制回路才能準(zhǔn)確地測(cè)量出故障點(diǎn)。電阻法測(cè)量開(kāi)關(guān)柜控制回路故障的好處在于可將電源隔離、沒(méi)有觸電的危險(xiǎn)；而用電壓法測(cè)量開(kāi)關(guān)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(diǎn)或元器件好壞時(shí)，需將控制電源和電機(jī)電源斷開(kāi)。