发电机出线和中性点箱冷却风机控制柜失电分析及改进措施

王治刚 王泽

【摘 要】针对某电厂汽轮发电机出线和中性点箱冷却风机控制柜失电，进行原因分析及制定改进措施。通过更换保险位于压敏电阻之前的控制器和在控制器及上游电源之间增加断路器的改进措施，对提高发电机出线和中性点箱冷却风机控制柜供电可靠性有重要的借鉴意义。

【关键词】冷却风机;控制柜;失电分析;改进措施

1 引言

某电厂发电机出线箱风冷装置，为发电机出线箱及中性点连接箱提供冷却，装置由控制柜、单元a/b风机箱组成。单元a/b互为备用，正常只允许其中一个单元在运行状态，如果运行单元出现故障，根据控制柜内PLC控制，可自动切换至另一单元运行。检查发现控制柜内双电源切换开关的控制器内部保险位于压敏电阻之后，主电源U-W相间压敏电阻故障烧损，导致上游两路电源的断路器过流保护动作跳闸，控制柜失电，冷却风机停运。经分析提出改进措施，更换保险位于压敏电阻之前的控制器和控制器及上游电源之间增加断路器，提高控制柜供电可靠性。下面进行相关技术问题分析和探讨。

2 控制柜电源回路及控制器介绍

控制柜由双路380V电源供电，进线处设置双电源切换开关，双电源切换开关既可以手动进行双路电源切换也可通过控制器实现自动切换。进线处设置双电源切换开关001JA，并且手动切换优先级高于自动切换，即无论控制器是否投运均可以直接用手动进行切换，并且手动切换后控制器不再对双电源切换开关001JA进行自动控制。如果控制器退出运行，只影响001JA自动切换功能，不影响其手动切换功能，图1为控制柜电源供电示意图。

控制器布置在控制柜柜门上，其作用是自动检测双路电源带电情况，实现自动判断并切换双路电源的功能。控制器内部程序设定一路为主电源，另一路为备用电源，即正常工况下控制柜由主电源供电，当主电源失电时，控制器检测主电源失电备用电源有电控制双电源切换开关001JA自动切至备用电源供电，当主电源恢复供电时，控制器控制双电源切换开关001JA会自动切回至主电源供电。

3 冷却风机控制柜失电分析

冷却风机控制柜失电为控制柜两路电源的断路器过流保护动作跳闸，检查发现控制柜内控制器损坏。下面分析控制器损坏为什么会导致两路两源开关跳闸。

通过对控制器解体检查，绘制图2控制器电源位置等效电路图。控制器内每两相进线电源之间分别接有1个压敏电阻，共6个压敏电阻元件，型号为751KD14，最大允许电压450V。压敏电阻是一种具有非线性伏安特性的电阻元件，当过电压出现在压敏电阻两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的值，从而实现对后级电路的保护。

控制器内主电源与备用电源进线位置存在放电烧损痕迹。控制器内部主电源U相与W相之间的压敏电阻存在针脚烧融的情况。现场使用的控制器内部保险设计在压敏电阻之后，当压敏电阻故障时无法起到切断其电源的作用。这使故障状况持续发展，最终造成压敏电阻针脚烧融。分析认为主电源U相与W相间的压敏电阻烧损导致主电源断路器过流保护动作跳闸，针脚烧融产生的金属挥发物使备用电源在板件上的电源进线位置发生相间短路造成备用电源断路器过流保护动作也跳闸。

综上所述，因控制器需对控制柜内的两路电源情况进行有效监控，所以控制器的电源线直接接在双电源切换开关001JA的双路电源进线位置，相当于直接与主电源/备用电源出线电缆相连，控制器相当于两路电源的另一个负荷。当控制器内部保险位置设计于电源及压敏电阻之后，主电源回路的压敏电阻故障时，故障的压敏电阻不能及时被保险切断电源，导致压敏电阻烧损，同时引起备用电源在板件上也发生短路故障，最终导致上游两路电源断路器过流保护动作跳闸，控制柜失电。

4 改进措施

4.1 更换保险位于压敏电阻之前的控制器

事件发生后对此设备情况咨询控制器厂家，厂家反馈已对控制器内部进行了升级，现场控制柜内使用的是原产品，内部升级的控制器是将保险位置进行调整，保险位于压敏电阻之前，保险可启到保护压敏电阻及后续电路的作用，可以及时的在压敏电阻故障时切断电源，防止故障进一步扩大。另外压敏电阻减少了数量，每路只有U-W相间设置有1个压敏电阻，最高允许电压提升至550V（原450V）提升了其运行稳定性。图3为升级后的控制器内部电源位置等效电路图。进行更换升级后的控制器，来提高控制柜的电源可靠性。

4.2在控制器及上游电源之间增加断路器

主电源和备用电源断路器额定电流40A，B型控制器內部保险5A，在控制器及主电源和备用电源之间分别增加2个3P断路器额定电流为10A，图4为改进后的电源位置等效电路图。增加断路器可以起到两个作用：一方面断路器同控制器内部保险配合实现过流保护分级控制，断路器能启到保护控制器的作用，可以避免控制器故障越级跳闸失去主电源和备用电源，进一步提升了上游电源的稳定性。另一方面可以在不影响发电机出线和中性点箱冷却系统冷却功能的情况下，单独隔离控制器进行检修或更换，避免检查控制器时隔离主电源和备用电源，造成两列风机全停，影响发电机出线和中性点箱冷却风机系统的运行。

5 结论

控制柜内双电源切换开关的控制器压敏电阻故障，导致控制柜上游的两路电源断路器过流保护动作跳闸，控制柜失电，冷却风机停运。通过分析，本文提出了更换厂家升级版的保险位于压敏电阻之前的控制器和在控制器及上游电源之间增加断路器，对提高控制柜的供电可靠性有着重要的借鉴意义。

参考文献：

[1] 国家技术监督局 GB/T 10193-1997 《电子设备用压敏电阻器》

[2] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 GB/T 4588.3-2002 《印制板的设计和使用》

作者简介：

王治刚，（1978-），男，黑龙江哈尔滨人，工程师，主要从事电气设备检修、维护及管理工作。

（作者单位：辽宁红沿河核电有限公司）