一例高压柜控制电源接地故障诊断

陈秀芳CHEN Xiu-fang；陈兴洲CHEN Xing-zhou

（①七冶安装工程有限责任公司，贵阳 550000；②河南工业大学机电工程学院，郑州 450000）

（①The Seventh Metallurgical Construction Installation Engineering Corp.Ltd.，Guiyang 550000，China；②College of Mechanical and Electrical Engineering，Henan University of Technology，Zhengzhou 450000，China）

0 引言

在冶金系统的自动化生产线中，控制柜工作的环境恶劣，整个控制系统构成复杂，对控制系统工作稳定性要求高。在施工调试过程中，由于各种原因引起的故障排除及原因查找对项目验收和后续投产具有至关重要的作用。

1 故障产生与表现

在笔者所在公司承建的某氧化铝厂原料车间新增辊压机及其附属设备安装工程施工的调试试车阶段，直流屏显示高压柜控制电源接地。故障发生的过程是在辊压机试车时，根据试车流程，首先选择启动辊压机的动辊高压电机及定辊高压电机并进行24 小时空载运行，检查高压电机运行情况，在这一步电机空运行状态正常。第二步在高压电机空运行24 小时正常后，将高压电机与辊压机连接，选择由辊压机厂家配套的控制系统柜启动辊压机，对辊压机进行空负荷试车。并在空负荷试车前，首先将动辊和定辊高压柜断路器小车由试验位置放至工作位置，将高压柜、就地转换开关转换到远方位置，高压电机启动电阻（水电阻）柜、辅助设备及PLC 柜准备完毕，此时系统启动柜触摸屏状态显示辊压机备妥并允许启动。然后启动辊压机，此时动辊高压电机开始按照预先设定的程序启动运行，动辊高压电机运行正常后，再程序启动定辊高压电机，此时直流屏显示高压柜控制回路接地，发出故障报警信号，并且在触摸屏上无法复位故障告警信号。

2 故障诊断与排除

故障发生后，根据安全操作规范停止试车并对高压柜控制回路进行检查。

首先按下停止按钮，辊压机高压开关柜断路器断开，停止辊压机运行，然后断开高压开关柜控制电源，用500V绝缘摇表对控制回路进行绝缘检查，检查结果显示高压柜控制回路绝缘良好，没有接地。根据检查结果没有接地，再次启动辊压机，辊压机启动后直流屏再次报高压柜控制回路接地故障。此时用数字万用表测量高压柜控制回路正对地电压为+110V，负对地电压-109V，测量结果显示高压柜控制电源正常，高压柜控制回路并没有接地，但是此时直流屏显示的高压柜控制回路接地故障及报警信号无法复位。根据以上表现，初步分析确定故障原因不是高压柜控制回路接地造成，可能是交流干扰引起的直流屏报高压柜控制回路接地故障。用数字万用表测量高压柜控制回路交流电压，测量结果显示高压柜控制电源里面交流电压幅值高达50～60V。

至此，找到交流电压的来源至关重要。通过对系统原理图、接线图分析，在高压开关柜上除了控制回路是直流电源外，交流电源只能是通过外部送进来的。通过对设计图纸与各个设备厂家资料对比查看发现，就地控制箱上的就地、远方选择开关信号、辅助设备自动控制用PLC 柜I/O 信号均采用交流220V 电源供电，辊压机配套的系统启动柜PLC 的I/O 信号及高压电机启动用水电阻柜PLC的I/O 信号也采用交流220V 电源供电，并且这几个电柜引到高压柜的交直流信号回路和控制回路共用一根电缆。为了确认高压柜控制回路接地故障是否为交流电源引起，计划采用分路检测进行检查。首先将这几个电柜的交流信号回路从端子板拆除，然后再次测量高压开关柜直流控制回路里的交流电压的幅值，此时测量发现高压开关柜直流控制回路里的交流电压幅值由50～60V 下降到3～4V 左右，同时在直流屏上高压柜控制回路接地故障信号也自动消除了。为了进一步验证，重新将拆除的各分路交流信号线逐一恢复，同时测量高压柜直流控制回路的交流电压。第一步先把就地控制箱上的交流信号恢复，然后测量高压开关柜直流控制回路的交流电压，结果显示高压开关柜控制回路里的交流电压幅值上升到7～10V。第二步把辅助设备自动控制用PLC 柜拆除的I/O 信号线恢复，测量高压柜直流控制回路的交流电压，此时高压控制柜上直流控制回路里的交流电压上升到17～20V 左右。然后把系统启动柜PLC 拆除的I/O 信号线恢复，高压控制柜直流控制回路里的交流电压上升到35～40V 左右。最后把水电阻柜PLC 拆除的I/O 信号线恢复，高压柜直流控制回路里的交流电压上升到50～60V 左右。根据以上检测结果，确认故障原因是因为高压柜里直流控制回路直流电源与各辅助设备之间的I/O 交流信号共用电缆造成。拟定故障解决方案是采用交直流分离电路，通过改造将交流信号回路从直流控制回路电缆中分离出去，这样使直流控制回路电源和交流信号回路电源电缆隔离屏蔽，互不干扰。经过再次试车，设备故障消失，并带负荷试车至投产，均没有再次发生此故障。

3 故障原因分析

在进行此类设备调试时，经常会有此类故障产生，根据分析，产生此类故障原因主要有以下两点：

①设计中没有遵循信号回路和控制回路独立的原则。在图纸中只考虑高压开关柜操作所用的直流控制电源，没有考虑高压开关柜提供的无源信号接点接到PLC 的I/O信号回路电源是交流电源，并且没有将信号回路和控制回路电缆分开设计。

②施工不规范，没有严格按照规范进行。在施工中没有仔细对设计图纸及各个设备厂家提供的设备资料进行核对，没有发现信号回路与直流控制回路共用一根电缆不符合规范要求，进而没有将直流信号回路、交流信号回路和控制回路电缆分开敷设，并且将电缆两端的铠甲和屏蔽层良好接地。

4 总结

通过此例直流系统报绝缘接地故障及处理过程，必须认识到在施工过程中必须严格对设计图纸及设备资料进行严格的核对审查，看设计是否符合规范，施工中是否严格按照规范要求施工。在发生此类故障后，按照分路分析查找的原则进行故障排除，对此类自动化设备调试施工具有参考意义。

[1]姚福来.自动化设备和工程的设计、安装、调试、故障诊断[M].北京：机械工业出版社，2013，08.

[2]天津电气传动设计研究所著.电气传动自动化技术手册[M].3 版.北京：机械工业出版社，2011，05.

[3]《钢铁企业电力设计手册》编委会.编钢铁企业电力设计手册[M].北京：冶金工业出版社，1996，01.

[4]中国航空工业规划设计研究院等编.工业与民用配电设计手册[M].3 版.北京：中国电力出版社，2005，10.