环境监测车电气系统故障分析

张长柏

(注：本文作者单位系中天高科特种车辆有限公司。)

针对环境监测车在实际工作中出现的漏电保护器跳闸或电源输入保险烧断的故障现象，笔者借助适当的检测工具，按照从理论到实际、从简单到复杂的原则，对电气原理图中各电源、用电器进行分析，逐一排查故障原因使故障得到快速的解决，并总结出针对常见故障的分析思路。

伴随着经济的高速增长，各大城市的空气质量急剧恶化。为了对空气质量进行实时监测，相关部门在城市中都设立了多处环境监测系统。由于附近交通状况会对监测结果造成很大的影响，因此不受地点限制的移动式环境监测车(参见图1)在测量效果上更胜一筹。然而，一旦车辆电气系统出现故障，又会导致整车检测仪器无法工作，对环境的监测产生重大影响。因此，本文针对环境监测车电气系统的常见故障进行分析判断，并提出解决方法。

1 .故障原因分析

如图2所示，环境监测车电气系统中，主要由外接电源插座接入市电(220 V/50 Hz交流电源)；电源输入保险为全车电路短路或过载的一级保护；不间断电源为后备应急电源，保障外接电源意外断电时车内仪器有足够的时间存储数据、避免数据丢失或仪器突然断电引发故障；漏电保护器QF1带漏电及过载功能，当车内仪器漏电、过载或短路时漏电保护器跳闸保护，做为整车的二级保护；空气断路器QF2、QF3等接车内仪器做为三级保护。

其工作过程为，接通外接电源，市电经过电源输入保险输送到不间断电源为其后备电池充电，并在稳压后到达漏电保护器，出漏电保护器后在端子排上分路，通过各个仪器的空气开关为仪器供电。

环境监测车电气系统的故障可能由外部原因和内部原因导致。当不间断电源在旁路状态下，外部供电电压过高时，可直接导致带过压保护功能的漏电保护器跳闸；当外部供电电压过低时，在输出负载不变的情况下，线路中的电流增大，增大到超过漏电保护器的过流附件的允许值时，漏电保护器跳闸。

本文主要讨论内部原因导致的故障：通过上述分析可知，如出现电源输入保险烧断的现象，故障点一定发生在第二级保护即漏电保护器之前的部分，故障原因有以下几种可能：a.电源输入保险到不间断电源或到避雷器之间的线路短路；b.避雷器被雷电击穿失效，导致线路接地短路；c.不间断电源内部故障导致短路。如出现漏电保护器跳闸的现象，原因有以下几种可能：a.从漏电保护器到各个仪器的空气断路器的线路短路；b.车内仪器的瞬时总功率大于漏电保护器过流附件的允许功率，从而导致漏电保护器过载跳闸；c.从漏电保护器到各个仪器的线路或仪器本身发生漏电。如出现空气断路器跳闸的现象，其原因是断路器到仪器的线路短路或仪器内短路。

根据以上分析，按从易到难的原则先排除外部原因，然后排除末端电气故障的原因，最后逐段检查，找出故障点。

2 .解决步骤

第一步：首先检查故障是否由外部电源引起。拔下电源输入插座，用万用表测量输入电源的电压，确认电压是否在AC 198～242 V之间(如图3)。如超过该范围，则需请供电部门检查调整，或更换正常的供电电源继续测试。

第二步：保险烧断故障的检查。检查避雷器的观察窗是否为绿色，如为红色则说明此避雷器已损坏，应进行更换(如图4)。如避雷器正常，则将不间断电源的交流输入端断开，用万用表电阻挡测量电源输入插座的L与N线、L与PE线、N与PE线间的电阻(如图5)，如发现电阻很小(如＜1 Ω)则可断定此条线路短路，沿电源输入插座和避雷器到不间断电源查找短路点，重点检查两端设备连接处和线路中有可能磨损的位置。排除以上故障后连接好不间断电源的交流输入端，将烧毁的保险更换为同规格保险，然后连接外接电源，如保险仍然烧毁则可断定为不间断电源的故障，需请电源厂家维修或更换新的不间断电源。

第三步：漏电保护器和末端空气开关跳闸的问题。按照从易到难的顺序，先寻找末端空气开关故障，然后再寻找漏电保护器故障。关闭所有末端空气断路器和漏电保护器，电源输入插座接通220 V交流电源，合上漏电保护器供电，在此分2种情况讨论，a.漏电保护器不跳闸，则逐个合上末端空气断路器，当合到某个空气断路器时漏电保护器跳闸，则说明此条线路有故障。断掉此条线路末端的仪器，用万用表电阻挡测量此条线路对应的L、N、PE之间的电阻，如很小(＜1 Ω)则可判断此条线路短路(如图6、图7)。仔细观察线路端子和仪器的连接处有无电缆毛刺和其他导线或仪器壳体接触，如未发现则沿着端子到仪器的方向查找短路点，找到短路点并进行绝缘处理，继续测试直到正常。如断掉仪器后线路电阻正常，则可判断仪器内部短路，维修仪器后继续测试。b.漏电保护器跳闸，此种情况很难直观判断，需用万用表电阻挡对端子排的L、N、PE端子分别进行两两测量，排除方法同a，直到系统正常工作。

3 .延伸问题

下面对几种特殊情况进行讨论。a.连接外接电源后，仪器工作时漏电保护器跳闸，但断开外接电源后由不间断电源供电时，所有仪器正常工作。该情况是由漏电引起的，将绝缘电阻表拨到交流250 V，测量端子板上的L对PE及N对PE的绝缘电阻，如果某条线路上绝缘电阻＜2 MΩ，则按照解决步骤第三步中情况a的方法找到漏电的线路或仪器进行维修。b.仪器工作正常，但工作一定时间后(如总是工作约0.5 h)漏电保护器跳闸，但跳闸后可以合闸继续工作，过一段时间又跳闸。此种故障一般由仪器总功率过大、线路过载引起，应对照电路图检查或询问使用者是否私自加装了用电设备，并检查车内由电机带动的运动部件是否润滑良好，防止因润滑不良、运动阻力加大导致的电机电流增大而引起的漏电保护器过流附件跳闸。c.无规则跳闸。对于此种故障通过以上方法都不能发现故障，应仔细观察故障发生时环境或设备发生的变化。如夏天空调出风口会有冷凝水，当冷凝水滴下时溅到端子、插座或仪器的接线端则可能导致漏电保护器或末端空气断路器跳闸，但当我们寻找故障找不到时，冷凝水蒸发干了，一切都恢复正常。又如车内的多速风机，在其拖动电机中有3组线圈，通常情况下只有低速线圈或中速线圈通电工作，只有空调异常或机体温度过高时高速线圈才通电工作，若高速线圈搭铁则只有具备以上引发条件时才会导致跳闸。综上所述，此种故障没有固定的规律可循，只能在工作中逐渐总结经验。

以上故障是在实际生产中经常遇到的，用户可根据上述思路，本着从易到难的原则逐一对可能引发故障的原因进行分析，借助万用表、绝缘电阻表，找出引发故障的根本原因，有助于用户快速、简便地诊断和排除环境监测车电气系统故障。