西门子CT电源监控继电器故障分析与维修

张方林

0 引言

我院引进的西门子SOMATOM Sensation 16 CT和SOMATOM Sensation 64 CT在使用中出现电流监测继电器K101烧坏，引起电源断电故障。2种机型系统电源布局基本一致，部分元器件可以直接替换，参考对照可缩短维修时间。现将64排CT出现的故障及修复方法介绍如下，供参考。

1 故障现象

设备在扫描中突然断电，电源分配柜主开关F99跳闸，且不能重新合闸，保险完好，外电源输入正常。

1.1 故障分析

电源主开关跳闸，说明系统电源有短路现象存在，要想查到故障部位，必须知道系统电源供电分配。根据实物测绘，系统电源分配柜（power distribution system，PDS）分配给直流电源（direct current circuit，DDC）和固定供电电源（power supply stationary，PSS），为控制系统、冷却系统、扫描系统和图像系统供电，主要供电流程如下。

1.2 供电流程

PDS主要流程：来自医院配电箱的三相五线电源（L1、L2、L3-380 V/50 Hz，N-零线，PE-地线）经 PDS主开关F99分为2路[1]：一路经保险F100→变压器T→DCC为滑环、高压发生器和球管等供电；一路经保险F200→变压器T1→开关F1→开关F8→机架PSS为机架倾斜、旋转和冷却等供电。

PDS有24组干线短路保护开关控制相关的系统单元，其中 F1、F8、F14、F99 为三相开关，分别控制自耦变压器T1输出、PSS电源、水冷机和380 V进线电源。F4-F24为单向开关，主要控制UPS、图像系统计算机柜（IES、ICS、RS）和操控台等电源。

1.3 电源监测保护

PDS有三重保护电路：（1）F100和F200监测整机保护。（2）传感器T101互感线圈与泄漏继电器F98和电流断路器F99、C1、C2组成监测电路，监测380 V输入电源的电压对称值和电流平衡值保护。（3）传感器T100互感线圈与继电器K100、K101和F99、C1、C2组成脱扣电路，监测DCC电源保护。

1.4 故障检查

根据以上电路分析，在F99跳闸时，检查PDS电源系统，F1～F24短路保护开关未见跳闸，F100、F200保险完好，UPS支路电源工作正常，外电源输入正常。此现象能说明2点：（1）可排除计算机柜图像系统支路电源故障，其余干线电源可能存在短路，但存在严重短路故障的可能性较小。（2）电源监测保护电路在起作用。为了避免故障扩大，采取先易后难的维修思路，利用保护开关对干线电源进行分段检查并合闸F99。首先，断开保险F100、F200和开关F1～F24，切断系统全部负载，确定F99自身正常。其次，逐一闭合开关，依次验证DCC和PSS电源。当闭合F9时，F99跳闸故障出现，说明该支路存在短路。经查，F9输出2路：一路经K9和K10继电器触点到探测器开关电源；另一路到电源监测电路，为F98和K100、K101供电。经试验判断，故障出在PDS监测保护电路，故障时F9不跳闸，该支路存在短路的可能性小。利用替换法更换 F99、F98、K100、K101，确定脱扣电路K101过流监测继电器损坏，造成主开关F99跳闸。

2 故障维修

2.1 继电器K101剖析

K101（3UG3522-1AL20）是西门子公司生产的集成式互感器监测保护继电器，具有欠值带事故记录存储自动复位功能，有3个测量范围0．1～10 A（即IN1/M：0．1～1 A、IN2/M：0．5～5 A、IN3/M：1～10 A），3个测量范围可以精确整定脱扣阈值，并可在5%和50%之间的阈值上调节一个通断滞后，也就是说，当电流在整定值上下波动时，继电器不会出现频繁的断开和闭合。为了抑制干扰峰值，延迟时间可以在0．1 s和3 s之间调节。为了避开设备开机启动电流，可以在1 s和20 s之间设定第2个延迟时间[2]。

K101内部电路由小型密封变压器输出18 V，经集成控制电路和测量电路驱动24 V继电器（Y611024）工作。A1、A2输入220 V为小变压器供电，11C、12NC、14NO分别为小继电器常闭触点和常开触点。3 个测量点 IN1、IN2、IN3 分别通过 2、0．02、0．01Ω测量电阻监测电流值，触发监控电路驱动24 V继电器控制触点11C和12NC的通断，实现电流监测保护。

2.2 脱扣电路原理

脱扣电路的作用是通过缠绕在自耦变压器上的互感线圈T100，监测三相电源的对称值和负载短路过载。正常情况下，互感线圈电流值为0，当互感线圈电流值升高超过脱扣阈值时，输出报警信号切断供电，保护系统安全。K101脱扣电路如图1所示，T100传感器与时间延迟继电器K100、电流监测继电器K101和C1、C2、F99组成脱扣电路。设备正常工作时，K101工作，其常闭触点11C、12NC断开，保证K100不工作。只有当T100有电流通过，其电流值超过脱扣阈值时，K101内部电路才被触发，小继电器断电，常闭触点 11C、12NC 复位，L2（220 V）经F9 到 K100（A1），K100 得电工作，其常开触点 15、18闭合，220 V经触点15、18到C1，触发脱扣电路使F99断开。

图1 K101脱扣电路图

该故障是K101烧坏，内部控制电路断电，继电器常闭触点11 C、12 NC不能断开，220 V直通K100使常开触点15、18闭合，导致电流断路器F99跳闸引起的，其系统电源并不存在短路故障，原因是电源监测电路自身器件损坏造成电路保护。

2.3 排除方法

通常是找厂家更换同规格的继电器，但维修费用高且“远水不解近渴”。继电器属于电气标准器件，在网上很容易找到，但老型号停产难找，可以用新型号3UG4621-2AW30直接替代3UG3522-1AL20。更换新继电器应注意调整延迟时间和脱扣滞后阈值，64排CT只用了IN1监测端，通断滞后整定脱扣阈值为 25%，延迟时间 T1为 0.1 s，T2为 5 s，Ie为20%。通过2台设备的维修实践可知，继电器集成控制电路不易损坏，烧坏的均为18 V密封小变压器初级开路，更换密封变压器方可修复K101。密封变压器参数：尺寸 30 mm×25 mm×20 mm，输入 220 V、50 Hz，输出 18 V、0.5 W。

2.4 小结

K101内部密封变压器初级开路，是因串接在初级线圈的温度熔断器熔断导致无18 V输出引起的。设备开机后，该继电器一直处于工作状态，K101和K100、F98紧贴在一起，产生的热量不易散发，温度保险因高温易开路。更换密封变压器修复K101，无需调整参数，节省时间且方便可靠。

3 维修体会

对于维修未开放的西门子设备，受维修权限的限制，没办法获取更多有用的故障信息，在无图纸资料参考的情况下，通常采用模糊检修方法，只对局部故障现象进行分析处理，结合实物器件工作流程测绘出简约电路，往往会给维修带来事半功倍的效果，不但节约了维修费用，而且提高了维修技能[3]。

[1] 周克明.CT故障的原因分析和处理[J].医疗卫生装备，2011，32（6）：132.

[2] 杨帮文.新型继电器使用手册[M].北京：人民邮电出版社，2004.

[3] 许银伍.东芝320排CT故障维修1例及体会[J].医疗卫生装备，2011，32（10）：148.