YGZ2Q41A型整流器装置温控器故障分析及优化措施

江俊彦++邓智明++孙俊明++梁绍昌

摘 要：整流器装置是变电系统中十分重要的构成部分，其性能好坏直接影响地铁列车运行。而广州地铁四号线采用的型号为YGZ2Q41A整流器装置。运行多年以来，YGZ2Q41A型整流器装置接连暴露出了一些问题，尤其因整流器装置温控器故障导致开关误动作的现象。该文主要对广州地铁整流器装置中的温控器温度保护原理进行了阐述，对其存在不稳定故障进行了分析，并提出了优化措施。

关键词：整流器 温控器 温度保护

中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（b）-0022-02

在牵引变电所内，通过整流变压器将AC 33 kV降到AC 1.18 kV，经整流器装置转换成DC 1 500 V向接触网进行供电，因此整流器装置是变电系统十分重要的组成部分，其性能好坏直接影响地铁列车运行。广州地铁四号线采用YGZ2Q41A型整流器装置对列车进行供电。在广州地铁四号线开通以来，已经发生过多次因为整流器柜温控器故障而导致开关跳闸的事件，这对列车的安全运行造成一定隐患。该文主要对广州地铁整流器装置中温控器温度保护原理进行了阐述，对整流器装置温控器在运行中遇到的典型故障进行了分析，并提出了优化措施。

1 整流器温度保护的工作原理

YGZ2Q41A型整流器装置温度保护原理图见图1，在整流器预测最热处采用温度传感器PT100（实际安装于条形散热器顶部），整流器的温度由温度传感器PT100来测量，测量结果反馈到温控器（型号为XMT-5U22CD）上，由温控器根据测量结果进行逻辑判断；若PT100反馈的温度达到温度报警、跳闸的温度，则由温控器发出温度报警信号、温度跳闸信号给可编程控制器S7-200的I6.6、I6.7两个输入点，然后通过电源板的K4、K5中间触点发信号到106（107）开关，从而实现整流器温度报警保护、温度报警跳闸的功能。

整流器温控器参数设定见下：报警值100℃，跳闸值130℃，跳闸值回差值是3。根据厂家对回差值的說明及离线测试，可知报警情况：检测温度达到103℃及以上就报警，大于97℃时保持报警，低于97℃消失（即97℃～103℃为回差范围）；检测温度达到133℃及以上就跳闸输出，大于127℃时保持跳闸输出，低于127℃跳闸输出消失（即127℃～133℃为回差范围）。

2 整流器装置温控器故障分析及优化措施

2.1 故障实例一

（1）故障现象。

2014年出现一起整流器温度跳闸事件，现场用测温枪测量整流器各部分的实际温度，温度最高处约为48℃（室温28℃），整流器内部未有任何烧弧痕迹，而温控器显示温度出现跳跃的现象。

（2）故障分析。

用测温枪测量整流器装置的温度未达到设定值，排除设备元件过热导致整流器温度跳闸。对温控器进行拆解，打开温控器内部发现温控器内部电路板为可插拔式，内部电路板与外部接点是依靠弹片接触的方式导通，进一步检查温控器内部弹片结构，发现个别弹片伸张不到位，导致PT100测量点接触电阻不稳定；当外部存在震动时，因接触电阻不稳定导致温控器逻辑判断温度为忽高忽低，若其判断的最高温度达到设定值，此抖动信号造成开关误动作。

（3）优化措施。

目前整流器超温跳闸保护是无延时的，可以通过调整四号线DC 1 500 V整流器超温跳闸保护定值，以避开抖动信号造成开关误动作。整定值计算如下：整流器的单台额定功率为2 200 kW；比热容：铁为460 J/（kg·℃），空气为（25℃）1 012 J/（kg·℃），铝为880 J/（kg·℃），铜为390 J/（kg·℃），取用铜（铜为主要导体部分）的比热容；整流柜重量为1 000 kg，计算主要考虑导体部分（除去框架等重量）选取80%重量，即取800 kg来计算；环境温度：-5～+40 ℃，取40 ℃来计算；超温跳闸温度130℃。根据《地铁设计规范》：整流机组负载等级：VI级（GB3859）100%额定负荷—连续，150%额定负荷—2 h，300%额定负荷—1 min，取300%负荷来设置超温跳闸计算。据Q=cm△t（Q=3PT为热量，c为比热容，m为质量，△t温升）公式计算可得：300%负荷超温跳闸延时T=cm△t/3P=390×800×（130-40）/（3×2 200×1 000）=4.25 s；超温报警不设置延时并锁存，有利于及时了解到设备状态。考虑吸热材料的成分、自然冷却的散热、元件检测的时间，就低不就高原则，设置超温跳闸延时为4 s。修改前、后温控器超温跳闸程序见图2（修改后：超温跳闸输入+超温报警输入+4S=>超温跳闸输出）。

2.2 故障实例二

（1）故障现象。

2016年出现另一起整流器温度跳闸事件，现场用测温枪测量整流器各部分的实际温度，温度最高处约为30.3 ℃（室温25℃），而现场整流器温控器的温度一直显示286.8 ℃。

（2）故障分析。

检查测试整流器温度传感器PT100，温度显示正常，表明测温元件功能状态良好；用测温枪测量整流器装置的温度未达到设定值，排除设备元件过热导致整流器温度跳闸。结合整流器温控器显示温度（286.8 ℃）与实际测温数据（30.3℃）严重不符，判断整流器温控器内部故障造成判断温度异常引起开关误跳闸。

（3）优化措施。

在目前的基础上增加一个四线的温控继电器JUC-1M，130 ℃，此温控继电器出厂就设定好110 ℃以及130 ℃两个温度；而四号线的整流器定值为：报警温度为100 ℃（涉及定值修改），跳闸温度为130 ℃。温度继电器的接线不经过温控器，直接接到可编程控制器的温度报警、温度报警跳闸这两个输入端（即I6.6，I6.7），温控器的温度报警、温度报警跳闸这两个信号的输出线就拆除，只把温控器作为温度显示器使用。此时温度报警信号和温度保护跳闸信号不经过温度传感器PT100、温控器，故能有效地解决了因为温度传感器PT100测量错误、温控器故障而导致的开关误跳闸。另外，由于加装的温度继电器稳定性非常高，有效避免了出现误报导致开关误动作的情况。

3 结语

该文对YGZ2Q41A型整流器装置温控器的温度保护原理进行了阐述，对整流器装置温控器在运行中遇到故障进行分析，同时对整流器装置温控器故障提出了优化措施，有助于防止此类故障事件的发生，确保地铁电力设备的安全、可靠、稳定运行。

参考文献

[1] 中国北车集团永济电机厂.广州市轨道交通变电所整流器装置原理图[Z].2010.

[2] 中国北车集团永济电机厂 .YGZ2Q41A整流器安装、使用及维护说明书[Z].2010.