MCC开关控制电源保险频繁烧毁故障分析与处理

MCC 开关控制电源保险频繁烧毁故障分析与处理

邓健 1 曹红彪 2

神华国华寿光发电有限责任公司，山东 潍坊 262714

摘要：针对某厂在调试期间发生的400V电机控制中心MCC开关控制电源保险在送电过程中频繁烧损的故障现象，现场检查情况及开关的电源模块工作原理进行了分析，找出了故障的根本原因。并根据故障原因结合现场实际提出了解决方法，为后续其他工程相关MCC设备的设计和消缺工作提供参考。

关键词：MCC开关；保险；电源模块；分析

1 概述

MCC是电动机控制中心的简称，英文全称Motor Control Center，广泛用于国民经济的各个领域中。一般情况下容量为75kW及以下的电动机和200A及以下的静止负荷由电动机控制中心MCC供电。

MCC由不同规格的抽屉式开关及母线组合而成。MCC抽屉式开关内部包括继电器、指示灯、接触器、熔断器、马达保护器等元件。开关有试验和运行两个位置。二者的区别就是一次动力电源是否接入。试验位置仅接入控制电源。

2 故障现象

某厂在机组调试期间多台开关在送电后，马达保护器显示屏不亮，检查发现控制保险熔断。更换保险后，开关又可正常工作。怀疑保险的质量问题，更换其他品牌的保险后，仍然经常发生保险烧断的情况。

对照开关二次原理图（图1），控制电源所带负荷5路，电源模块、接触器线圈、断路器分励脱扣线圈、分、合闸指示灯。对5个支路分别进行了检查。未发现元件损坏短路情况。送电实测控制回路电流在169mA左右，保险额定电流2A。测量二次回路线路绝缘电阻，均大于10MΩ。排除了二次回路的线路绝缘问题。

图1 开关二次原理图

在现场仔细观察送电的实际操作，开关从检修位置送到试验位置时，在试验位置接通控制电源，测试开关功能正常，将开关推入工作位置后，控制电源接通瞬间，显示屏一亮即灭，此时检查控制保险已熔断。而开关从检修位置直接送入工作位置，保险不会熔断，开关能正常工作。通过多次试验该操作过程，确定开关只要在试验位置进行了测试操作，送入工作位置时控制保险就有很大几率被烧断。

3 故障分析

已确定开关只要在试验位置进行了测试操作送入工作位置保险就会烧损。控制电源在试验位置和工作位置是同一电源，都是L1供电，证明故障发生在控制电源再次接通的瞬间。为验证该推测，将开关送入试验位置，接通控制电源，然后将控制电源断开2秒后，再次接通控制电源，保险再次熔断。

控制电源5个负荷支路元件静态检测完好，均无短路、接地情况。分别断开各支路送电进行检查。断开电源模块支路后再未发生保险烧断的情况，确定电源模块是造成保险烧损的原因。

该厂采用的电源模块是一种短时储能元件，用于双路电源切换时或短时断电为马达保护器提供临时电源，在断电后可提供30秒的供电。

3.1 电源模块工作原理

现场对电源模块进行了拆解，绘制原理图如图2所示：

当交流控制电源得电后，此时，电源分两路，一路通过限流电阻R1、D1半波整流给电容C1、C2、C3、C4充电；另一路供给中间继电器K1线圈，线圈得电后吸合，常开触点闭合，电源L_in通过K1的常开触点直接向马达保护器供电。当交流控制电源失电后，中间继电器K1常闭触点闭合，由电容C1、C2、C3、C4向马达保护器供给直流电源，保证停电30s内马达保护器不失电。其中R1为限流电阻，R2为最小负载电阻。

图2 电源模块电气原理图

3.2 电源模块瞬态分析

故障发生在控制电源再次送电的瞬间，通过原理分析可知，初次送电和再次送电的工况不同之处就是初次送电时电容器没有电量储存，未向马达保护器供电。

在控制电源再次得电的瞬间，此时电容器仍在向马达保护器供电，中间继电器K1的常闭触点有电容器供给的直流电流通过。得电后触点由常闭点向常开点方向运动，因中间继电器的触点间隙较小，直流灭弧困难，会将常闭和常开触点连通，此时220V交流控制电源通过常开和常闭触点跨过限流电阻R1和整流二极管D1直接接通电容C1、C2、C3、C4，此时：

电容的容抗：

总的阻抗：

控制电源的电流：

额定电流2A的保险，在110A的瞬时电流下必然熔断。

4 处理措施

结合现场情况，提出以下的解决方法：

方法一：送电操作时要求送电人员在试验位置测试开关后，停电30秒以上直到电源模块的电量全部用完后再送入工作位置。

方法二：更换继电器选型，选用更大行程的继电器强迫灭弧。

方法三：取消电源模块内继电器，将原交直流电源切换回路变更为交流整流恒定直流供电，如图3所示。

图3 改进后电源模块原理图

方法一属于组织管理措施，只是将风险转移，并没有从根本上解决问题。方法二属于替代措施，能解决故障，但是更换大行程的中间继电器，大行程中间继电器体积无法装入电源模块，而且成本也会增加不少。方法三采取的消除方式简单，成本也会降低，马达保护器本身输入电源是交直流两用的，确定采用方法三进行处理。

5 结束语

通过对电源模块工作原理的分析，可以明确频繁烧保险的原因就是电源模块设计不合理造成的。结合现场实际情况提出了处理方案，解决了现场MCC开关控制电源保险频繁烧毁的故障，自2016年4月找出问提并采取措施后，运行至今再未发生保险烧损情况。

参考文献：

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