convac真空接触器合闸回路故障分析

0引言

真空接触器是适用于交流配电系统的电气开关设备,是控制电动机及应用于其他需要频繁操作场合的理想电器。作为全球中压开关行业的市场引领者,ABB在真空技术领域有着超过40年的设计、生产制造和运行经验。ABB中压真空接触器自2007年引进至中国生产以来,已有接近5万台的市场交付运行经验。为了满足市场及客户对不同应用场合的需求,ABB已于2019年向市场推出全新一代的真空接触器convac[1]。

1convac真空接触器介绍

1.1 基本组成

convac真空接触器采用线性驱动结构设计,操动机构与真空灭弧室触头运动方向同轴,以确保更优异的动作特性以及更长的使用寿命。采用三相独立式极柱设计,进一步提高其绝缘和机械性能。convac真空接触器可依据特殊需求配备电气闭锁及机械闭锁功能。

convac真空接触器(图1)基本组成如下:三相安装在绝缘壳体中的真空灭弧室①、电磁操动机构②、电源控制模块③、辅助开关④、分合闸状态指示器⑤、计数器⑥、机械闭锁装置(RiMe)⑦(仅适用于机械自保持型)。

1.2 可选操作方式

属于convac系列的基本版本的接触器配备了单稳态电磁机构(电气保持)。根据要求,convac可以配备一个机械闭锁装置(RiMe),将接触器从电气保持型转换为机械保持型。

1)电气自保持型:当外接辅助电源通过电源模块给接触器合闸线圈通电后,线圈使铁芯产生磁场和电磁力,使得接触器合闸,同时压缩分闸弹簧。一旦接触器到达合闸位置,系统将供给合闸线圈的功率降低至最小值,仅用于保持接触器处于合闸状态。当由于人为因素(分闸指令)或非人为因素(电源侧故障)切断辅助电源或者辅助电源电压下降时,接触器会在分闸弹簧的作用下将动触头释放,使接触器分闸。

2)机械自保持型:接触器合闸方式与电气自保持型相同,当合闸完成后,由机械闭锁装置将接触器保持在合闸位置。当接触器获得分闸指令后,分闸线圈得电,机械闭锁装置被解除,从而使分闸弹簧动作,使接触器分闸。

2某电厂Convac合闸回路故障

2.1合闸指令发出后无动作

某电厂10 kv真空接触器使用的是由ABB生产的convac真空接触器,操作方式为机械自保持型。现场开关柜投运3个月后的某日,电厂操作人员对负载为皮带机的运行回路下达合闸指令后,真空接触器没有任何合闸的动作迹象。观察开关柜上的继电保护装置指示灯,发现合闸指示灯未亮,装置报合闸回路断线告警。继电保护装置合闸回路断线告警是指接触器的合闸控制回路出现异常,导致回路不完整,从而发出的告警信号[2]。

2.2 故障排查

针对继电保护装置显示报警信息,运行人员首先将真空接触器手车摇出到试验位置,然后用万用表测量控制电源的电压正常,接着在检查控制回路接线是否松动的过程中,发现有个Kc6—40E中间继电器附近有焦蝴味,拆开中间继电器发现其中一个辅助触头有烧蝴痕迹,如图2所示。

3故障原因分析

从中间继电器辅助触点烧毁的图片可以看到触头有拉弧的痕迹,此触头参与开断了大电流。机械自保持convac电源模块为宽电压供电,其特性如下:在额定电压Dc/Ac110~125 v下,合闸时涌入电流10.5 A,持续时间200 ms左右。回路中安装有江苏金智的WDZ—5232电动机保护测控装置,保护装置的跳位监视功能需要在合闸控制回路中串接分闸信号。如图3所示,KFA2:43、44为用中间继电器分闸扩展信号,convac分闸时KFA2:43、44闭合。当convac的合闸线圈得电动作时,KFA2:43、44的分闸信号触点断开,触点动作时间小于合分闸涌流时间,就会出现由此触点来开断涌流的情况,如果触点容量不够,长时间开断大电流就会产生触点烧焦熔焊的情况。中间继电器KFA2型号为Kc6—40E,额定电压Dc110 v下辅助触点额定电流0.7 A。

通过上述分析得知,中间继电器KFA2辅助触点烧毁原因是参与切断convac合闸过程中产生的涌流,动触点打开时,动静触点之间出现电弧烧蚀。若继电器触点不满足电接触要求,触点将很快烧毁,现场的convac合分闸约700次后中间继电器KFA2辅助触点烧毁烧坏,其动静触头之间接触不良,合闸命令无法传递给合闸线圈,合闸回路无法导通[3]。

4故障解决措施

由上述分析可以得出如下结论:Kc6继电器的辅助触点容量较小,不能用于长期切断convac合闸时产生的涌流。为了使Kc6继电器的辅助触点避开convac合闸涌流后再动作,可以在其动作回路中增加一个时间继电器,通过合理设置时间继电器延时动作时间,使其辅助触点动作时间超过200 ms,躲过convac合闸时产生的涌流。但此种方案会增加合闸回路故障点,并可能影响保护装置的监视功能。

另外一种解决方案是将Kc6继电器替换为容量更大的继电器。参考表1所示AF系列小型接触器选型表可 以得知 ,AF09小型接触器在额定 电压为Dc110 v的情况下,1对触头额定电流为4 A,3对主触头串联后额定电流可以达到25A,25A远大于convac合闸时产生的涌流。故可将Kc6继电器替换为AF09小型接触器,并将AF09主触头多极串联在convac合分闸回路上使用。

为验证上述方案的可靠性,领用1台新的convac试验样机在实验室中搭建图4所示合闸回路模拟现场情况,其中KFA2.1为AF09小型接触器,将其3个主触头串联接在合闸回路中[4]。

通过编写程序来控制conVac试验样机的合分闸,如图5所示,经过30 356次合分闸试验后,AF09主触头除了有很小的黑点外,无烧灼痕迹。使用实验室专用的仪器测试AF09单对触头的接触电阻值,试验前后都为0.2 Ω,无变化。另测得conVac合闸线圈试验前后的阻值都为10.9 Ω,conVac能够可靠动作。

某电厂按照图4经过验证后AF09三对触头串联方案更新conVac合 闸 回路接线 ,重新投运后 的conVac稳定运行半年多未再反馈出现相同故障。

图4convac合闸回路

5 结束语

中压真空接触器合闸回路故障的原因复杂多样,可能涉及电气元件故障、线路连接问题以及控制逻辑异常等多个方面。通过对合闸回路工作原理的深入理解,能够及时、准确地诊断和排除故障,并总结出科学合理的故障分析方案和有效的解决措施 。同时 , 需要十分了解元器件的参数 ,选择合适的元器件以及接线方式 ,这对于预防合闸回路故障事件的发生具有一定的指导和借鉴意义 , 能够确保中压真空器接触器的可靠运行。

[参考文献]

[1]  厦门ABB开关有限公司.conVac真空接触器安装使用说明书[Z] ,2022.

[2]  王传刚.某电厂10  kV真空接触器分闸故障分析[J].机电信息 ,2021 (29):31—32.

[3]  焦璐璐.6  kV接触器无法分闸事件分析及处理[J].产业与科技论坛 ,2019 , 18(12):65—66.

[4]  聂胜利 ,王家新.关于高压真空接触器二次接线回路的探讨[J]. 电气开关 ,2008(3):3—4.

《机电信息》2025年第18期第17篇