1 引言
直流接觸器是電力自動控制系統(tǒng)及電力拖動中應用最普遍的一種低壓電器,它作為開關(guān)的啟動元件和執(zhí)行元件,可以對電氣回路進行遠距離的起動、停止的控制。從結(jié)構(gòu)上講,直流接觸器具有工作可靠性高,使用安全以及方便檢修維護等特點;從經(jīng)濟上講,價格低廉。但在檢修過程中,如果更換直流接觸器時選型不當,極有可能引起電氣回路的拒動或誤動,甚至引發(fā)大的電網(wǎng)事故,尤其是對擔負煤礦供電的變電站的安全運行將構(gòu)成巨大的威脅。
2 事故舉例
我廠35kV 變電站擔負著對晉城無煙煤礦業(yè)集團公司老區(qū)3 個礦的供電任務。2002 年8 月,該變電站的一臺處于熱備狀態(tài)的少油開關(guān)發(fā)生了一次突然自行合閘的事故。運行人員通過控制開關(guān)遠方手動分閘。分閘后,此開關(guān)再次自行合閘,而且出現(xiàn)反復重復分閘合閘的情況。此臺開關(guān)所帶線路為空線路,對側(cè)無負荷,未造成事故。
3 原因分析
我廠的這臺開關(guān)是SN10—35 Ⅰ型,其保護裝置采用常規(guī)的電磁式繼電保護。
針對上述控制回路,首先對控制開關(guān)KK 和防跳中間繼電器TBJ 進行了檢查和試驗。檢查發(fā)現(xiàn),合閘回路和分閘指示燈回路沒有問題。原因估計出在合閘接觸器HC 上。經(jīng)詢問,事故前,廠繼電保護人員曾因故障而更換了合閘接觸器,更換后的合閘接觸器型號為CZO—40/ 20 型直流接觸器。其額定參數(shù)為:額定電壓220V ,線圈匝數(shù)24000 匝,電阻2200Ω。更換后,對開關(guān)進行了多次合分閘的試驗,一切正常,開關(guān)能正常動作。原先的合閘接觸器型號為CZO—40/ C 型直流接觸器,其額定參數(shù)為:額定電壓220V ,線圈匝數(shù)4200 匝,電阻288Ω。因更換后的接觸器參數(shù)不同于原接觸器,因此懷疑動作電壓存在差異,對兩種接觸器的性能進行了試驗。結(jié)果為:CZO—40/ C 最小動作電壓為90V ,最小動作電流為0. 3A , CZO —40/ 20 最小動作電壓為117V ,最小動作電流為0. 05A。無論何種接觸器,其動作原理都是相同的,都是通過套在磁軛或鐵芯上的線圈通過電流后產(chǎn)生磁勢,進而吸引活動銜鐵,直接或通過杠桿傳動使動、靜觸頭接觸,繼而通電,接觸器是否動作取決于電磁線圈產(chǎn)生磁勢的大小。
而電磁線圈產(chǎn)生的磁勢F 與電磁線圈的匝數(shù)N 和所通過的電流I 成正比, 其關(guān)系為: F = N I 根據(jù)上式,可計算出兩個直流接觸器的最小動作磁勢。對于CZO —40/ C: F = N I = 4200 ×0. 3 = 1260 (安匝) 對于CZO —40/ 20 : F = N I = 24000 ×0. 05 = 1200 (安匝) 正常情況下合開關(guān)時,控制開關(guān)KK的5~8 接點閉合,在控制電壓為220V 時,兩個直流接觸器所產(chǎn)生的磁勢分別為:對于CZO —40/ C: F合= N I合= 4200 ×220/ 288 = 3208 安匝>1260 安匝,接觸器能可靠動作;對于CZO —40/ 20 F合= N I合= 42000 ×220/ 2200 = 2400 安匝>1200 安匝,接觸器也能可靠動作。在分閘指示燈回路中串有電阻R,阻值為2500Ω,通過指示燈回路,流經(jīng)接觸器線圈的激磁電流變小,直流接觸器線圈產(chǎn)生的磁勢也變小,在控制電壓為 220V 時,兩個直流接觸器產(chǎn)生的磁勢分別為:對于CZO —40/ C: F = N I = 4200 ×220/ (2500 + 288) = 331 安匝< 1260 安匝,接觸器不動作;
對于CZO —40/ 20 : F = N I = 42000 ×220/ (2500 + 2200) = 1123 安匝< 1200 安匝,接觸器不動作。可以看出,正常情況下合開關(guān)時,兩個直流接觸器所產(chǎn)生的磁勢遠大于各自的最小動作磁勢,都能可靠動作。而在分閘指示燈回路中,CZO —40/ C 直流接觸器產(chǎn)生的磁勢遠小于它的最小動作磁勢,接觸器不動作,但CZO —40/ 20 型接觸器所產(chǎn)生的磁勢已非常接近于最小動作磁勢,處于臨界狀態(tài),如果控制回路電壓高于220V ,就有可能使CZO —40/ 20型接觸器誤動,從而引起開關(guān)誤合閘。經(jīng)過了解,開關(guān)誤合閘時,蓄電池所帶的控制回路上有調(diào)整電壓在工作,使得控制電壓達250V ,按250V 計算: CZO —40/ 20 的磁勢為: F = N I = 4200 ×250/(2500 + 2200) = 1276 (安匝) > 1200 (安匝) 接觸器動作。 CZO —40/ C 的磁勢為: F = N I = 4200 ×250/(2500 + 288) = 377 (安匝) < 1260 (安匝) 接觸器不動作。可以看出,當控制回路電壓在220~250V 之間波動時,CZO —40/ 20 型直流接觸器有時動作有時不動作,控制電壓在正常的220V 時,接觸器能正常分合,從而掩蓋了問題。
4 預防措施
無論更換的直流接觸器的電阻變大或變小都有可能埋下事故隱患,因此在檢修更換接觸器時,一定要謹慎行事,不能輕易變換型號。即使更換為原型號的設備,也必須做好相應的試驗。考慮到控制電壓