船用万能式空气断路器原理简析、故障分析以及保养

张德生

摘 要：DW95型船用万能式空气断路器主要在船舶主配电控制系统中当作主控开关使用。本文对该空气断路器原理图进行简要分析，尤其是文章中对空气断路器常见故障的分析，为我们在船舶电站日常使用和管理过程中遇到的问题，提供了诊断和排除故障的思路。

关键词：万能式空气断路器 原理简析 故障分析 保养

万能式空气断路器是一种带有保护装置的开关电器，它广泛应用于船舶电网的配电系统中，用于接通或断开发电机与船舶电网之间的连接，同时作为保护装置对主电路的短路、过载以及欠压等故障进行保护，自动断开主电路。本文主要对DW95-400B万能式空气断路器进行原理简析、保养以及多种故障的分析。

DW95万能式空气断路器具有高断流容量，工作可靠，控制容易，可以就地进行手动操作或遥控操作，易于实现自动化，零件寿命长，具有短路、过载、欠压和失压等多种保护功能等多种优点。我分公司环保船电站全部采用DW95型断路器。其中，DW95-400B主要用于原动力为88.3kw柴油机发电机组组成船舶电网系统的主控开关。根据本人多年对该型号断路器遇到的故障和维护经验，在下面介绍该万能式空气断路器的结构组成、工作原理以及我们在使用过程中常见的故障进行分析，同型号其它规格的万能式空气断路器的结构和原理基本相同，故障排除方法参照DW95-400B进行查找和解决。

1.DW95-400B万能式空气断路器的基本组成和工作原理

万能式空气断路器由触头系统、灭弧装置、自由脱扣机构、操作传动装置和保护模块等部分组成。

1.1电动合闸动作

在发电机建立正常电压后，电源通过熔断器、中间继电器KA的常闭触头、整流二极管V10和限流电阻R42、43对电容C10进行充电，驱动合闸机构的电容C10储存电能；同时，经过电源变压器TC1变压后向IC脱扣器供电，由于其他保护装置的脱扣器没有动作，IC脱扣器向失压线圈供电，失压线圈吸合将自由脱扣机构锁住，断路器具备电动合闸的工作条件。按下合闸开关SB2，电容C10向中间继电器KA放电，中间继电器KA常开触点闭合，将合闸按钮SB2保持接通状态，同时闭合的中间继电器KA常开触点将V11-V14整流后的电源接通驱动合闸电磁铁的线圈YA，在电磁力的作用下，储能弹簧拉长蓄能，自由脱扣机构处于再扣位置。由于KA常闭触头断开，电容C10失去充电电流，电压快速下降，中间继电器KA失电后常开触点断开，合闸电磁铁线圈YA断电，储能弹簧释放，驱动自由脱扣机构动作，实现合闸。合闸后，由于常闭触头QF1断开，合闸按钮SB2失效。

1.2手动合闸动作

将手柄逆时针转动约110°左右，再顺时针扳动，使储能弹簧储能，自由脱扣机构“再扣”，继续顺时针向原来位置扳回，断路器合闸。

1.3电动分闸动作

按下分闸按钮SB3，电源向整流器VCb供电，整流器向分励线圈FQ供电，分励线圈FQ的铁芯顶出使断路器自由脱扣机构脱扣，断路器分闸。

1.4电路异常时保护分闸动作

在IC脱扣器检测到通过空气断路器电流超出设置的电流或低于设定的电压时，切断至失压线圈的供电，失压线圈松开自由脱扣机构，断路器分闸。同时，在电路中出现短路故障时，该断路器A、C相的瞬时特大电流电磁式脱扣器动作，断路器分闸。

1.5手动分闸动作

按下手动分闸的脱扣按钮，脱扣指顶向自由脱扣机构，断路器分闸。

2.断路器检修实例

我分公司一艘环保船的一台DW95-400B万能式空气断路器出现无过载不能合闸供电的故障。笔者到船进行检修，在断电情况下，检查手动分闸和手动锁扣两个按钮处于正常位置，检查失压脱扣指，动作灵活；测量失压线圈两端电阻，失压线圈电阻值正常；检查分励脱扣器铁芯，发现铁芯卡在脱扣位置，动作不灵活，根据该现象判断有可能是分励脱扣器的铁芯卡死在脱扣位置导致不能合闸。拆下分励脱扣器，对铁芯打磨清洁后，在表面涂一层薄的滑润油脂，达到既保护铁芯不氧化又能润滑铁芯的作用，装回后调整铁芯间隙，试动作发现铁芯动作灵活。在发电机正常工作后，测量IC脱扣器的1与2检测口之间电压，有5V的正常电压，检查断路器外围执行机构，失压脱扣指处于锁止状态，分励脱扣器的铁芯处于复位状态，进行合闸试验，断路器正常工作。

3.断路器其它常见故障及分析

3.1断路器能手动合闸，不能电动合闸

断路器能手动合闸，说明断路器电源、失压线圈、IC脱扣器、失压线路等工作正常，主要原因是电动驱动合闸电路部分存在故障。检查项目：（1）检查合闸按钮SB2是否接触不良；（2）检查中间继电器KA是否损坏或常闭触头接触不良；（3）测量电容C10的两端电压，确定整流电路是否工作正常，如果没有电压，则检查整流电路的整流二极管V10和限流电阻R42、43等对电容C10的充電线路是否正常；（4）检查闭合电磁铁是否正常。

3.2断路器手动、电动均不能合闸

断路器不能合闸主要原因是失压线圈没有锁止动作、分励脱扣器异常或机械传动机构磨损过度引起。检查项目：（1）检查工作电源供电异常，检查熔断器FU是否熔断；（2）检查断路器失压线圈有没有动作，测量线圈是否损坏；（3）检查断路器失压线路电气连接是否接触不良或损坏；（4）检查分励脱扣器的铁芯是否卡死在脱扣位置；（5）检查联动失压脱扣器的凸轮磨损是否过大，与连杆配合的间隙大，不能有效地使连杆锁止；（6）测量检测口电压，检查IC脱扣器是否松动或损坏（使用一块正常IC脱扣器进行替换试验）。

3.3断路器操作时不能分闸

断路器操作时不能分闸，主要原因是分闸机构没有动作。检查项目（1）检查锁扣按钮是否处于锁住状态；（2）检查分闸按钮SB3是否接触不良；（3）检查分励脱扣指是否松动；（4）检查整流器VCb是否损坏，致使分励线圈没有供电电源而失去分闸动作；（5）检查分励线圈断路或铁芯卡死。

3.4断路器过载时不能分闸

断路器过载时不能分闸，主要原因是断路器在过载时，IC脱扣器没有切断失压线圈的供电电源或机械传动松动致使传动失效。检查项目：（1）检查失压脱扣指是否松动；（2）检查脱扣机构是否顶死；（3）检查IC脱扣器是否松动或损坏（使用一块正常的IC脱扣器进行替换试验）。

4.DW95-400B万能式空气断路器保养和故障的防范措施

（1）检查保养可以及时排除断路器存在的隐患，定期对断路器进行检查保养是保障断路器正常运行的基础，应定期对断路器进行检查和清洁除尘。

（2）对断路器活动零件和易磨损的零件应进行定期涂润滑油，以减少零件的磨损。

（3）在断开短路的故障电流后，必须清除灭弧室内的烟痕和金属颗粒，清洁后栅片之间的绝缘电阻值不少于0.5MΩ；同时，检查触头的光洁度，如有斑点或凹凸不平，应进行打磨或更换触头，以保证断路器通过电流的容量。

（4）加强对轮机管理人员进行培训，提高技能水平和故障的分析和处理能力。

5.结束语

船舶的舵机、锚机、通信导航等设备是船舶安全航行的基础，它们主要依靠船舶电网提供电力而工作，稳定可靠的船舶供电网是用电设备的基础。万能式空气断路器是船舶电站配电系统中一个非常重要的部件，它对船舶电网和船舶发电机组具有保护作用。通过对其原理、故障实例以及常见故障分析，为我们在船用万能式空气断路器使用和维护过程中提供了工作思路，为船舶航行安全提供有力的保障。

参考文献：

[1]DW95-400B船用万能式空气断路器安装使用说明书.endprint