中间继电器频繁烧坏故障分析及处理

赵桂娟

(晋城煤业集团供电分公司，山西 晋城 048006)

中间继电器频繁烧坏故障分析及处理

赵桂娟

(晋城煤业集团供电分公司，山西 晋城 048006)

本文通过对某站中间继电器频繁烧毁现象进行分析、研究，查找出了问题原因，提出了改进措施，避免了中间继电器烧毁事故。

中间继电器；频繁烧坏；故障；措施

1 引言

在工业生产及各种控制系统中，中间继电器作为主要的电气执行元件，它的触点对数多，容量较大，通常在电路中起到扩大触点数量和容量的中间放大和转换的重要作用。某站电压无功综合自动补偿装置自2007年6月投运以来中间继电器一直存在烧坏的现象。

2 故障情况

某站电容器室的两套电压无功综合自动补偿装置为济南鲁电新科有限有限公司2006年5月生产的产品，型号为TVQC-6/2000-4N，额定电压为6kV，补偿容量为2000kVAR，额定频率50Hz，额定电流175A。

电压无功综合自动补偿装置自2007年6月投运以来中间继电器一直存在烧坏的现象。中间继电器烧坏后，电容器将拒投，自2007年投运后至今继电器共拒动66次，统计如表1所示。最近两次烧坏的中间继电器如图1～3所示。

表1 电容器拒动次数统计

图1 烧坏的继电器座

图2 烧坏的继电器触点

图3 烧坏的继电器座

TVQC2型高压无功补偿装置二次接线图如图4所示。

图4 TVQC2型高压无功补偿装置二次接线图

2.1 投切电容器

(1)就地操作：转换开关1SA打在就地位置，其触点1-2导通、3-4断开。

投入电容器时，按下投入电容按钮1HA时，其触点23-24接通，中间继电器1kA′线圈得电，1kA′的常开触点5-9、6-10、11-7、8-12闭合。当手松开投入电容按钮后，1HA自动复位时，1kA′的吸合线圈，通过其自锁触点5-9继续供电。由于1kA的常开触点6-10、11-7、8-12闭合，接触器线圈得电，其主触点吸合，电容器组被投入运行。

切除电容器时，按下切除电容器按钮1TA，这时中间继电器1kA′线圈断电，其触点5-9、6-10、11-7、8-12均恢复到断开状态。接触器线圈失电，其主触点恢复到断开状态，电容器被切除。

(2)远方操作：转换开关1SA打在远方位置，其触点1-2断开、3-4导通。切除电容器按钮1TA，器触点11-12被短封，不能手动切除电容器。

满足投电容器组的条件时，VQC100内部触点301-302闭合，中间继电器1kA′线圈得电，从而投入电容器。

当不满足投电容器组的条件时，VQC100内部触点301-304断开，中间继电器1kA′线圈断电，从而切除电容器。

2.2 闭锁电容器

当PT开口采到零序电压后，电容器组综合保护装置SKCP内部继电器线圈1PC得电，其辅助常开接点105-106闭合，则闭锁继电器1KA线圈得电，1kA的常开触点5-9、10-6、8-12闭合，1kA的常闭触点3-11断开，告警指示灯亮，电容器被闭锁，不能进行投切操作。

3 故障分析

3.1 对电容器动作频次的分析

电压无功综合自动补偿装置自2007年6月投运至2014年6月，动作次数统计如表2所示。分析表1数据，可以看出I#电容器组C608各组日平均动作不足1次，II #电容器组C634各组日平均动作1～2次。由此可以排除直流继电器因频繁动作而烧坏。

表2 电容器动作次数统计

3.2 对所使用继电器质量的分析

站内先后根据厂家设计人员的建议，将直流继电器由出厂时的3A更换为5A，但更换后直流继电器烧坏的情况，并没有得以解决。2011年厂家最终建议将直流继电器更换为10A。更换为10A后，烧坏的频次大大减少，但还是存在烧坏的现象，2013年烧坏1个，2014年烧坏2个。

近期与厂家联系，厂家建议更换质量较好的欧姆龙直流继电器。

鉴于考虑站内每次更换的继电器与厂家使用的继电器，进货渠道不同，继电器的产品质量参差不齐。由此我们分析继电器质量不高可能是造成其烧坏的原因之一。

3.3 电路存在设计缺陷

众所周知，直流可以分解成直流分量和交流分量两部分。直流分量会在线圈中产生热量，而交流分量不仅会使线圈发热而且会在铁芯中形成涡流引起铁芯发热。据有关资料介绍继电器的发热不仅与交流分量大小有关，还与电路中谐波有关，因此直流继电器发热是直流分量和交流分量共同作用的结果。

因为在继电器端电压降低的情况下，直流分量引起的线圈发热会减少；若纹波加大则其中的交流分量增大，高次谐波增加，其引起线圈和铁芯发热增大。如果交流分量增加较多，由此增大的发热量超过电压降低直流分量所减少的发热量，则继电器温度会上升。

通过对现场烧坏的继电器进行研究。我们发现，烧坏的3A、5A继电器，有的线圈烧焦、有的触点烧坏，也有的既线圈烧焦、又触点烧坏。烧坏的10A继电器，触电存在烧坏，线圈虽然没有烧坏，但是由于发热，线圈也由最初的白色变成黄色。厂家最初设计的电路如图5所示，可以看出没有考虑直流分量和交流分量。由此我们怀疑该电路存在设计缺陷是造成继电器烧坏的原因之一。

图5 厂家最初设计的电路

3.4 电容器室温度较高

按照《并联电容器装置设计规范》(GB50227-1995)规定：高压电容器室的夏季排风温度，不宜超过40℃。高压并联电容器装置室，宜采用自然通风。当自然通风不能满足要求时，可采用自然进风和机械排风。我们对电容器热负荷评估如下：

电容器室安装TVQC-6/2000-4N型并联补偿成套装置，每块屏装有BFM6.6/√3-167-1W型电容器12只，串联电抗器CKSC-25/6-5。

(1)电容器产生的热量

电容器补偿总容量QC=2000kVar，电容器介质损耗角tgσ=0.004，则电容器有功损耗：

P=Qc×tgσ=2000×0.004=8kW，电容器散热量为：Q1=860×P=860×8=6880kcal/h。

(2)串联电抗器产生的热量

串联电抗器容量为QL=25kVar，损耗值为0.03，则电抗器功率损耗：P=25×0.03=0.75kW，电抗器发热量为：Q2=0.09×0.09×0.75×0.75=0.056kcal/h。

(3)屋顶太阳辐射热

站内电容器室屋顶为SBS油毡屋面，其屋面传热系数K=0.669kcal/m·h·℃，太阳辐射强度J=105kcal/m2·h，屋面吸收系数ρ=0.85。

屋面表面积F=5.37×6=32.22m2；则太阳辐射热：Q3=0.047FKρJ=0.047×32.22×0.669×0.85×105=90.418kcal/h。

可见，热量主要是电容器产生的，而太阳辐射热及电抗器产生的热量占电容器发热量的很小部分。

Q+Q1+Q2+Q3=6880+0.056+90.418=6970.47kcal/h

(5)电容器室自然通风量评估

空气比热C=0.24kcal/kg·℃，进、排风平均容量rip=1.131kg/m3，进风温度ti=33℃，排风温度tp=40℃，则电容器室自然通风量：

站内日常测温，电容器室室内最高温度达30℃以上，中间继电器最高温度达60℃以上。通过热负荷评估可知，电容器室热负荷每小时可达6970.47kcal，自然通风量每小时达到3668.15m3，采可以满足要求。但站内电容器室实际通风情况，远远不能达到要求。由此，我们分析电容器室室内温升与通风不匹配，温度太高是引起直流继电器的温度高的一个原因。也是引起直流继电器烧坏的一个间接原因。

4 改进措施

4.1 更换质量好的继电器

与厂家联系，确定进货渠道，更换质量较好的欧姆龙直流继电器。

4.2 对电路进行优化改进

地下水开发利用程度差异较大，在地下水开发利用程度较低地段，可开展节水增粮行动项目，一方面采用高效灌溉，解决宝清县春旱对农业发展的影响，另一方面合理利用地下水资源。

建议采用阻容滤波电路，用电阻降低线圈上的电压，达到抑制直流分量的目的，用并列电容器滤去非直流分量。改进后的电路，如图6所示。

图6 改进后的电路

现场使用卡流表对线圈回路进行测量，测得回路中最大电流为500mA，由于直流继电器由于通以直流时不会产生电抗，因此其线圈可以近似看成一个电阻，从而可以画出继电器供电电路图，如图7所示。

图7 继电器供电电路图

现场电路中使用的是交直流通用继电器，型号OMRON-LY4NJ，线圈：10A-240VAC，10A-28VDC，触点：10A-240VAC，10A-28VDC。站内控母电压为224VDC。

(1)串联电阻的选型：UR=U1-UL=224-28=196V；

最终选392Ω精度为1%的金属膜电阻。

(2)并联电容的选型：

电容的耐压为(1.5～2)×28=42～56V；

最终确定选1000μF/100V的瓷介电容。

(3)改进效果预估

4.3 电容器室降温

在考虑防小动物措施的前提下，将电容器室及消弧线圈室常闭门，加装网门，以便自然通风。

5 结论

在诸多电气故障现象中，有不少是继电器本身的故障而引起的，而其他方面引起的电气故障，有时也会表现为中间继电器的故障现象。为了调查原因，我们从调查造成故障的可能性出发，全面的分析了中间继电器频繁烧毁的原因，并提出了改进措施。

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[2] 叶道仁.电容器室室的实用通风计算[J].建筑电气，1992,4：149-153.

[3] 崔明光.直流继电器烧坏的故障分析与分析[J].电世界，2002,9：32.

[4] 覃文英.保护出口继电器触点粘住的故障分析[J].广西电业，2005,10(67)：101-102.

Analysis and Treatment of Burn-out Fault of Auxiliary Relays

ZHAOGui-juan

(Power Supply Branch Company,Jincheng Coal Industry Group,Jincheng 048006,China)

The paper analyzes auxiliary relay burn-out pheromenon,finds out reason,puts forward improved measrues,avoiding the auxiliany relay burn-out accident.

auxiliary relay;frequent burn-out;fault;measure

1004-289X(2016)05-0105-04

TM58

B

2015-07-06

赵桂娟(1980-)，女，河北河间人，工学学士，工程师，从事变电运行管理工作。