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安钢23500Nm3/h制氧机组配电高压控制回路的改造探讨

王峰

(安阳钢铁股份有限公司)

摘 要：通过对高压断路器的控制原理图和其外部电气原理图的分析，找到了高压真空断路器合闸后无故自动跳闸故障的原因，并对其外部电气回路进行改造，解决了这一问题，为设备的安全稳定运行提供了保障。

关 键 词：断路器；继电器；防跳；VD4；合闸回路

0 前言

安钢制氧厂23500Nm3/h制氧机组自投运以来，其高压用电设备多次发生因高压真空断路器无故自动跳闸造成停运的事故，严重影响到氧气生产，经认真查找分析，最终找到事故原因，通过对高压真空断路器合闸控制回路进行改造，彻底解决了这一长期困扰制氧厂生产的技术难题。同时也为同行业处理类似问题提供一定借鉴和宝贵经验。

1 概况

安钢23500Nm3/h制氧机组是安钢制氧厂重要设备，生产能力占制氧厂一半以上。其制氧工艺流程先进，许多设备是进口设备，技术含量高，其高压设备有12000kW空压机无刷励磁同步电动机一台;5400kW氧压机异步电机一台;3730kW中压氮压机异步电机一台;1865kW低压氮压机异步电机一台;560kW高压循环水泵异步电机二台;2000kVA 11kV/0．4kV干式电力变压器二台，共计使用ABB VD4 高压真空断路器14台。有两路10 kV供电电源，10kV母线为单母线分段运行方式，两段母线之间设母联开关。常态下为分段运行方式，当一路进线电源检修或失电时，手动操作进线/母联开关，两段10 kV母线下全部负荷由另一路进线供电。

2 存在问题

安钢23500Nm3/h制氧机组在前期运行过程中，不时会发生高压真空断路器无故自动跳闸的故障。经多次观察发现，每当高压配电柜内所配ABBVD4 高压真空断路器合闸后，就会从断路器内部发出一种细微的继电器抖动的声音。后经仔细检查发现，抖动来自VD4高压真空断路器内部合闸控制回路中的防跳继电器。通过查阅ABB VD4高压真空断路器使用说明书等相关资料，得知正常情况下防跳继电器是不应该抖动的。因此认为高压真空断路器无故自动跳闸与其内部防跳继电器抖动两者之间必然存在一定的联系，找出防跳继电器抖动的原因并加以改进，就成为解决故障的关键。

3 问题分析

针对高压真空断路器无故自动跳闸与其内部防跳继电器抖动问题进行分析讨论，认为造成高压真空断路器内部防跳继电器的抖动，有两种可能的原因:一是高压断路器外部控制原理图中的跳闸位置继电器与防跳继电器型号不匹配;另一种可能是高压断路器外部和内部的控制原理图不匹配。针对这两种可能存在的原因进行分析排查。

1) 高压真空断路器外部控制原理图中的跳闸位置继电器与防跳继电器型号不匹配，对高压真空断路器外部控制原理图进行分析(如图1所示，不含虚框内容)。继电器9－TWJ为跳闸位置继电器，它的作用为当断路器处于分闸状态时得电动作吸合，并通过其辅助触点点亮分闸指示灯，指示断路器处于分闸状态。同时由于其得电动作，可以证明断路器内部合闸控制回路状态正常，断路器已做好合闸准备。从而起到监视合闸回路的作用。为了检验是否是由于跳闸位置继电器与防跳继电器型号不匹配造成的，将跳闸位置继电器换成了一个指示灯与一大电阻串联试验，结果防跳继电器还是抖动。由此排除了高压真空断路器外部控制原理图中的跳闸位置继电器与防跳继电器型号不匹配这一可能的故障原因。

2) 高压真空断路器外部与内部的控制原理图不匹配。ABB VD4高压真空断路器的内部控制原理如图2所示。

Y3为合闸线圈;K0为防跳继电器，当K0未得电吸合时，其辅助触点1、2接通，当K0得电吸合后其辅助触点1、4接通;S1、S3为辅助开关，其中S1为当断路器储能机构为已储能状态时闭合，S3为当断路器处于分闸状态时闭合;S2为合闸闭锁辅助开关，当断路器合闸后分断;V3为一整流桥，其中的 4号线与14号线通过断路器上的航空插头分别与高压真空断路器外部控制原理图中的3号线和2号线相连。将高压真空断路器外部控制原理图和高压真空断路器的内部控制原理图联系起来分析发现，当断路器处于分闸状态时，高压真空断路器的内部控制原理图中的辅助开关S3常闭点闭合，常开点断开;S1在储能机构储上能后闭合;由于断路器为分闸状态S2也为闭合状态;K0由于未得电所以其1、2触点接通。这时高压真空断路器外部控制原理图中的跳闸位置继电器9－TWJ通过K0的1、2触点、S1、S3和S2与合闸线圈Y3串联。由于跳闸位置继电器9－TWJ为电压型继电器，所以动作吸合。又由于其阻值很大，所以通过跳闸位置继电器和合闸线圈的电流很小，不会造成断路器合闸。

当断路器得到外部合闸指令后会立即合闸，这时再来分析一下高压真空断路器的内部控制原理图中各元件的动作状态。断路器合闸后S2立即断开并闭锁;S1断开在储能机构完成储能后再次闭合;S3常闭点断开，常开点闭合，使得跳闸继电器K0得电动作吸合，其辅助触点1、2分断，1、4接通。这时就会发现高压真空断路器外部控制原理图中的跳闸位置继电器9－TWJ通过K0的辅助触点1、4或S3与K0形成串联关系。这样就会造成在外部合闸指令消除后K0依然得电。但由于9－TWJ阻值很大，电流很小，K0得不到足够的动作电流，所以产生了抖动。这就是为什么断路器合闸后跳闸继电器会产生抖动的原因。由此确认断路器内部控制回路与外部控制回路不匹配是导致这一故障现象的真正原因。

4 改造措施

为了在高压真空断路器合闸后，及时将跳闸位置继电器与防跳继电器分离开来。从断路器内引出一个S3的常闭点串接在跳闸位置继电器之后(如图1所示，虚框内)，这样在断路器合闸后，S3常闭点断开，将跳闸位置继电器与控制回路断开;在断路器分闸后，S3常闭点闭合，再将跳闸位置继电器与控制回路接通。由于9－TWJ跳闸位置继电器的作用是在断路器分闸时得电吸合，从而体现断路器内部合闸回路的完好性。断路器合闸后，9－TWJ跳闸位置继电器的作用也就完成，利用S3将其从控制回路中分离出去，不会对整个控制系统产生任何影响。当断路器分断后，还是利用S3再将其接入控制回路中，使其继续发挥作用，为下次合闸做好准备。

5 改造效果

通过对高压真空断路器合闸控制回路进行改造，高压真空断路器内部防跳继电器抖动现象消失。改造前安钢23500 Nm3/h制氧机组因高压真空断路器无故跳闸故障，每年造成停机3～5次，每次因跳闸故障造成停机都会给公司带来巨大经济损失。改造后，再未出现过因高压真空断路器无故跳闸故障而导致的停车事故，问题得到了根本性的解决。通过此次改造不但为公司和制氧厂挽回了由于事故带来的经济损失，并且通过降低事故率，提升了设备的使用寿命，降低了备品备件的消耗，减少了检修时间，提高了工作效率。确保了安钢23500Nm3/h制氧机组的安全稳定运行。

6 结语

通过对23500Nm3/h制氧机配电高压合闸控制回路的改造，解决了长期困扰安钢制氧厂电气设备稳定运行的一个难题。同时也希望借此文与业内同行进行交流，为同行业处理类似问题提供一定的借鉴和宝贵经验。

7 参考文献

［1］   苏玉林．刘志民．熊森．怎样看电气二次回路图．北京:中国电力出版社，1992:57－90．

［2］   邵奇惠等．电工识图．北京:机械工业出版社，1994:61－97