MCC控制原理及常见故障分析与处理

吴楠

【摘 要】我厂MCC数量多，且分布在多个区域，时常会出现一些小的故障。本文主要对MCC的结构，重点是控制逻辑进行简单的介绍和总结，并对MCC常见的故障以及处理方法进行分析和探讨。

【关键词】MCC部件;控制原理;常见故障

中图分类号： TG659 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）07-0059-005

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.07.025

【Abstract】In our plant，there are many MCCs，and they are distributed in a number of regions，often there will be some small fault.In this paper，the structure of MCC，especially the control logic is introduced and summarized，and common fault and treatment method for the MCCs will be analyzed and discussed.

【Key words】Structure of MCC;The control theory;Common fault

0 引言

MCC实际上就是功率较低的开关柜，主要起到“承上启下”的作用，即400V母线通过MCC配电，向下级负荷供电。负荷主要包括：小于100马力的电机、小于100kW的电加热器、焊接插座、220V PP配电盘等。

MCC间隔内部部件主要有：断路器、接触器、控制变压器以及二次侧熔丝、过载保护继电器、低压保护继电器和中间继电器、零序CT和变送CT、接地保护继电器、NORMAL/BYPASS开关等。MCC时常出现一些故障，作为运行人员，应对MCC控制原理有一定了解并对故障做出初步判断，这对故障的排除有着重要意义。

1 MCC间隔部件介绍

我厂的400VMCC来自两个供货商，其一是美国的Cutler-Hammer公司，MCC型号为Freedom 2100，其二是德国的穆勒（Moeller）公司，其MCC型号为Modan 2000或3000。这两个供货商生产的MCC外观及结构略有不同，同是Cutler-Hammer公司生产的也有分为两种。常规岛区域MCC的48V控制电源灯和继保装置与对应的负荷开关安装在在同一个间隔内，而NSP区域MCC上有几个独立的间隔，集中布置了相邻两列负荷开关的48V控制电源灯和继保装置。Modan 2000或3000的MCC将所有负荷开关的48V控制电源灯和就地报警选择小开关集中安装在一个较大的间隔内。

1.1 断路器

MCC断路器主要有两种：HFD型和HMCP型。上述两种断路器均为Westinghouse系列C型的模压外壳式断路器。手柄进行操作，操作机构是快速合闸、快速断开、自由脱扣型的。开关有ON、TRIP、OFF、（RESET）三个位置，它的主触头是银合金触头，具有良好的接触面和导电能力，而且有很好的防氧化能力。开关内装有灭弧罩。开关面板上的PUSH-TO-TRIP按钮，可以用来手动检查脱扣机构是否正常。另外，可以根据需要添加辅助触点、接地保护模块继电器以及跳闸线圈。HFD型开关有固定的磁跳保护和热保护，HMCP型开关只有可调的磁跳保护，没有热保护。

1.2 接触器

MCC上的接触器主要起到通断负荷电流的作用，其主要特点是可用来频繁地导通和切断负荷，配合继电器可以实现对负荷的自动控制并具有一定的灭弧能力。为完成马达的正反转和高低速要求，部分开关还安装有不同组合的专用接触器。

1.3 控制变压器

控制变压器400V/120V提供控制电源到接触器线圈、低电压继电器，根据不同的要求，容量主要有：100VA、150VA、200VA、250VA。

1.4 过载保护继电器和热偶片

过载保护继电器可以选择A、B、C、D各位置调节热偶片的动作电流大小，可以选择自动（A）和手动（M）过载复位模式，一般选M档。热偶片型号的选择由负荷的FLC（满负荷电流）和是否装有变送CT决定。如果装有变送CT，热偶片应根据FLC/CT变比进行选择。

1.5 接地保护继电器

该继电器为GFR型，有A、B、C、D四个启动电流整定值和1、2、3、4四个延迟时间整定值。在正面的面板上还有“RESET/TRIPPED”开关，当接地保护动作时该开关将自动从正常运行时的RESET位置打到TRIPPED位置。

1.6 NORMAL/BYPASS开关

该开关在间隔正常投运期间应打到NORMAL位置。当间隔内的3相电源电压失去或电压过低时，就使控制变压器400V/120V二次侧的120V控制回路不能导通，此时，就地出现MCC顶灯和间隔报警灯亮以及主控室产生MCC的CI报警;等到运行人员到现场确认故障负荷后，必须将开关打到BYPASS位置以消除MCC顶灯、主控室的报警，这样才不会影响报警系统对别的设备间隔的报警监视。如果间隔为备用或者负荷长期不需投入时，应将开关置于BYPASS位置，以便避免这些间隔产生误报警的可能性。

2 MCC控制原理

2.1 MCC报警顶灯控制逻辑

在MCC顶部的两端各有一个MCC报警灯，任意一个MCC负荷发生过载保護或开关跳闸都会自动点亮该报警灯，同时点亮该开关的48V直流报警小灯，触发主控室报警，逻辑图如下：

如图所示，当NORMAL/BYPASS开关在NORMAL位置时，任何一个开关间隔失电，会使低电压报警继电器27失电动作，造成延时报警继电器R3失电，触发报警顶灯亮，同时延时报警继电器R3的辅助触点会触发主控室报警。当NORMAL/BYPASS开关置于BYPASS位置后，报警消除。

2.2 MCC开关间隔报警小灯控制逻辑

如图所示，当NORMAL/BYPASS开关在NORMAL位置时，任何一个开关间隔失电，会使低电压报警继电器27失电动作，造成开关间隔报警小灯点亮。当NORMAL/BYPASS开关置于BYPASS位置后，报警消除。

2.3 MCC开关间隔接线类型

根据负荷保护的需要，部分开关配备有热过载继电器（49）和配套的接触器提供过热保护（即热跳）。对于大马力的负荷，开关还配备有接地故障继电器（50G）提供接地跳闸保护。为完成马达的正反转和高低速要求，部分开关还安装有不同组合的专用接触器。

根据负荷以及控制回路要求的不同，间隔的主要接线类型以及配置如下：

1）加热器负荷 例如：3831系统加热器，主要配置为一个HFD开关并带有一个PLC控制回路和一个接地保护回路等，逻辑图如下：

2）电动机负荷 例如：慢化剂泵小电机3211-PM3，主要配置为一个HMCP开关并带有一个继电器直接控制回路、一个过载保护回路和一个接地保护回路等，逻辑图如下：

3）电动阀负荷 例如：ECC系统重水隔离阀，主要配置为一个HMCP开关并带有一个继电器直接控制回路、一个过载保护回路，并有两个接触器以便实现正反转功能，逻辑图如下：

3 MCC常见的故障以及处理方法

3.1 控制回路熔丝故障

自04年12月以来曾多次发生电动阀的MCC开关在阀门没有动作的情况下出现“热跳”，具体有04年12月4日1-5434-MCC8/5RH（1-7120-MV4110）、04年12月5日1-5434-MCC8/5RH（1-7120-MV4110）、05年4月30日1-5434-MCC7/2RH（1-7120-MV4107）、05年5月17日1-5434-MCC7/5FM（1-4321-MV4107）、05年5月18日1-5434-MCC8/5RH（1-7120-MV4110），上述MCC开关间隔内热继电器发生“热跳”时相应的电动阀保持开位，没有动作，且热继电器无法手动复位。

在上述缺陷检查中，均未发现热偶保护动作，而相关缺陷的原因均为控制回路熔丝故障。经技术人员对问题熔丝进一步检查发现，该型号熔丝（型号：FNM-1-4/10，生产厂家BUSSMAN）两侧的端子帽与熔断体间为插件式固定，而这种固定方式固定不紧固，存在松动、虚接或断接问题，当熔丝不通时，负荷的控制回路失电，MCC电源隔间内的低电压报警继电器27失电动作，从而导致故障现象为MCC隔间就地报警指示灯亮，开关仍在合闸位置。上述故障表象与MCC热跳保护动作的故障现象基本相同，但缺陷的根本原因均为控制回路熔丝故障（设计结构不合理），并非热跳保护动作，手动复位热跳继电器的操作也就不会成功。

3.2 MCC母线由备用电源供电时主控报警及就地顶灯报警被屏蔽

目前我厂对MCC的临时电源永久改造所采用的是通过切换铜排互联的形式，正常运行时将铜排断开，在大修时使用TMOD进行连接铜排，从而实现MCC电源之间的奇偶互送功能，保证大修电源通道检修时的电源供应。当MCC母线由备用电源供电时，将MCC开关置于TRIP位置，同时将NORMAL/BAPASS选择操作手柄置于NORMAL位置，就地的顶灯以及主控均无报警。

造成上述现象是因为我厂MCC顶灯报警回路及主控CI报警信号，均通过MCC报警继电器R3动作后发出。而报警继电器回路并联了MCC主电源小车开关的常闭触点，当主电源小车开关断开时，常闭触点接通，报警继电器R3将不会动作。因此，当切换到备用电源供电时，主电源断开，报警继电器R3将被短接，MCC顶灯及主控均不会出现报警。

后经过相关技术人员评估认为：MCC备用电源为大修母线停电期间短时使用，在电源优化项目实施之前，一直采用临时电缆为MCC重要负荷提供电源。由于备用电源只作为临时电源短时使用，如果要在备用电源使用的同时，实现MCC顶灯及主控报警回路正常，需要对全厂所有400V母线小车开关及MCC报警回路进行改造，改造涉及设备包括TB411和UPS间大部分盘柜，及主控MCC报警回路等，人力和物力投入成本十分可观，且风险很大，不具备可操作性。同时，对MCC由临时电源供电时需投入的重要负荷进行评估，发现当所投入的负荷短时失电后，均在主控或就地盘台有报警出现。另外，各个MCC间隔本身具有零序保护、热保护等电气保护功能，完全可以保证设备本身的安全。鉴于上述原因，未采取设计变更。

3.3 MCC开关保护整定值不合理

2008年4月18日，在对2-5433-MCC17A的供电进行切换时，出现220V充电器2-5551-RF4A的MCC进线开关2-5433-MCC17A/3E跳闸，使得充电器2-5551-RF4A进线失电停役，进行处理后，恢复送电成功;2008年4月24日，对2-5433-MCC17A的供电进行切换时，再次发生2-5551-RF4A的MCC进线开关2-5433-MCC17A/3E跳闸，对故障进行处理后，恢复送电成功。

经过分析初步怀疑是由于MCC开关保护整定值不合理造成，随后维修人员进行了模拟试验：从2-5433-MCC17A/1E连接临时电源对充电器2-5551-RF4A进行供电试验，并在电源回路中安装了一只备用电源开关，对充电器2-5551-RF4A送电试验共进行了三次，三次试验都成功，充电器电源开关，备用电源开关都没有出现跳閘问题。试验过程中维修人员在充电器2-5551-RF4A进线电源开关处测得三相最大激磁涌流分别为2112A、2816A和2310A，而原保护整定值偏低。

依据试验结果，维修人员将充电器2-5551-RF3A和RF4A电源开关保护定值进行了如下调整：

1）调整短延时相过流速断保护的动作值：从原来的Ipp=2100A调整到Ipp=8*350A=2800A;

2）调整零序过流保护的定值：动作值从Ipn=120A调整到Ipn=2*120A=240A，原延迟动作时间时间t=0s调整到t=300ms。

3）调整MCC上级400V母线开关5433-BUL-B4以及5433-BUK-B4零序过流保护的定值：动作时间从t=0.3s调整到t=0.5s，动作值保持不变（400A）。

定值调整后，经过2-5433-MCC17A切换试验发现2-5433-MCC17A/3E仍然跳闸。随即，维修人员对2-5433-MCC17A/3E开关进行了更换，保护定值仍然按照调整后的定值进行设定。随后2-5433-MCC17A经过多次切换试验，充电器2-5551-RF3A和RF4A电源开关均没有发生跳闸。

经过分析认为：造成本次2#机组220V充电器2-5551-RF4A进线开关2-5433-MCC17A/3E异常跳闸主要原因有两个：

首先是开关保护定值的整定偏小，以致在空充时因为无法躲过激磁涌流而造成保护误动。220V C通道充电器2-5551-RF3C和RF4C的进线开关在其母线2-5433-MCC18C的电源切换时也发生了跳闸，依据处理经验，对保护定值进行调整后，经过多次试验验证，均未出现开关误动的问题。

其次是开关保护模块存在缺陷：对拆除的2#机组220V充电器2-5551-RF4A进线开关2-5433-MCC17A/3E进行故障检查，结果发现短延时过流保护的定值无法调整，不管调到几倍电流，其动电流值依然是1倍。

3.4 MCC开关之间的电气联锁控制

在执行1-5433-MCC14-5FF（1-3231-PM2）开关间隔检查时，引起1-5433-MCC13-3FF（1-3231-PM1）的开关跳闸，事后经查阅1-3231-PM2的控制逻辑图发现，1-3231-PM2与1-3231-PM1通过其接触器的辅助接点实现电气联锁控制。而在检修中未短接1-3231-PM2接触器的44、45常闭接点，从而导致1-5433-MCC13-5FF（1-3231-PM1）的开关跳闸，逻辑图如下：

4 结束语

MCC的特点是负荷涉及面广、多而杂，负荷设备启停频繁，盘内接线集中，元器件安装紧凑，同时受所处环境影响，时常出现一些故障。作为一名运行人员，在对MCC控制原理有一定了解的基础上，根据故障现象对故障的原因作出初步判断，并和维修人员充分交流意见，这对于MCC故障的排除和故障根本原因的查找有着重要意义，从而保障机组的安全稳定运行。

【参考文獻】

[1]《400V中压配电系统课堂教材》.

[2]《MCC系统简介和检修》.

[3]400V 三、四级厂用配电系统运行手册.