380V配电盘接触器控制回路中间继电器触点失效案例分析

刘鹏 陈中 赵勇超 黄身银

摘要：本文以某核电站380V配电盘LC1-D80FW型接触器控制回路中间继电器触点失效处理为案例，通过实验分析控制回路中间继电器触点失效的可能原因及处理方法，为同类故障处理提供经验反馈。

关键词：中间继电器;触点;接触电阻

中图分类号：TM58   文献标识码：A   文章编号：1672-9129（2020）04-0084-02

Abstract： This paper takes 380V switchboard LC1-D80FW type contactless control loop intermediate relay contact failure treatment as a case， analyzes the possible causes and treatment methods of control loop intermediate relay contact failure through experiments， and provides empirical feedback for similar fault treatment.

Key words： intermediate relay; Contact; Contact resistance

引言：和泉公司（IDEC）生产的RJ 2S中间继电器广泛应用于380V配电盘接触器控制回路，尤其是核级设备控制回路的中间继电器要求应具有非常高的可靠性。在日常运行维护中，主要监控中间继电器的动作值和触点接触电阻，超标则需要进行维修或更换。对该型继电器进行可靠性研究，预测其剩余寿命，制定合理的管理策略，进而提高设备可靠性，防止因中间继电器故障对核安全造成影响。

1 案例背景

某核电厂的反应堆硼和水补给系统（REA）控制电机启停控制回路采用RJ 2S CL-D100（DC110V）型中间继电器。2020年2月，主控对3号机一回路进行硼化操作，3REA003PO电机未预期启动。检查发现控制回路中间继电器001XD常闭触点2-3阻值（标准<5Ω）在0.08Ω至120Ω之间浮动。领取新备件校验后更换该继电器，电机启动再鉴定合格。

2 触点可靠性分析

2.1触点失效机理。继电器触点失效是继电器故障的常见模式，继电器触点失效机理主要有如下几类：

（1）环境因素，具体又体现为：环境温湿度、触点环境的粉尘、化学污染、振动等;

（2）设计因素：继电器选型不当;

（3）工作因素：长时间不动作，频繁动作、触点抖动;

（4）人员因素：维护策略不到位、维修技能不足、安裝不当等。

2.2 RJ 2S中间继电器触点失效分析。对故障更换下来的继电器进行解体检查，发现工作触点，即常闭触点2-3触头发黑严重，触脚圆盘有严重的灼烧痕迹，表面不光洁，而另一对非工作触点则表面光洁，无发黑。

查询历史情况，电厂2016年11月，2019年6月和12月共计发生过3起因控制回路中间继电器接触电阻异常导致核岛电机非预期启动失败。核岛配电盘环境良好，使用寿命、温湿度等因素满足说明书要求，故首先排除了环境因素。

为了详细分析故障的可能原因，在实验室用不同批次的新备件搭建了模拟回路，进行RJ 2S中间继电器的常闭触点2-3对回路进行分合试验。继电器触点呈以下特征：

（1）触点启动电流峰值、断开时电压峰值、断开时电流峰值呈现明显尖峰波形;

（2）稳定运行时流过触点电流值超额定值;

（3）继电器分断时产生明亮可视的弧光;

根据厂家提供的继电器说明，结合实验室数据可得出如下结论：

继电器的触点分合期间容量较大，分断时受到较大的反向冲击电压，造成严重拉弧;

继电器常闭触点通过稳定运行电流（0.21A）超出设计标准（0.1A）。

2.3继电器失效原因试验验证。为进一步验证继电器接点容量不足产生功能失效的机理，厂家采用不同类型的中间继电器，搭配不同功率的接触器，模拟现场回路，对其进行分断实验，考核中间继电器NC 触点带接触器负载的分断能力。

根据GB/T 21711.1-2008/IEC61810.3-2003 标准，第14节电耐久性，检测次数5万次;试验电压：110%Us;

可以根据数据得出，现场使用的RJ 2S中间继电器+LC1-D80FW 接触器组合，在数万次分断之后，工作触点灼烧严重，大电弧的双重作用下，实际寿命大幅降低。照片如下：

3 继电器管理改进措施

为解决继电器触点性能和回路不匹配问题，电厂制定了改进措施：

（1）针对日常期间开展的LC1-D80接触器回路的001XD继电器检查工作，NC触点按照1Ω的标准进行临时控制，超出标准的需使用新的继电器更换。

（2）调研其他核电站施耐德交流配电盘中使用到的RXM4AB2GD继电器的现场使用情况和故障率，为继电器换型做参考。

4 结语及建议

结合此次交流配电盘控制回路因中间继电器触点电阻超标，偶发非预期动作情况，总结以下几点同大家一起分享：

（1）中间继电器触点发黑失效时， 可能存在部分回路设计时存在电感参数选型的不合理，需核实继电器的详细参数，确认是否存在超容问题。

（2）触点元素分析、继电器解体、高性能实验仪器等对找出根本原因有重要支撑作用，电厂建设高性能实验室具有较高价值;

（3）继电器的维修管理应建立预防性维修策略和设备分级管理，制定检修项目和检测标准，最大可能的降低继电器故障对正常设备运行的影响;

参考文献：

[1]IDEC公司 RJ 2S型继电器相关说明文件。