某型动车电路中断路器脱扣的技术分析

于颖 李超

摘要：某型动车组在运营过程中发生，IDU报交流配电箱断路器脱扣，无空调相关故障，断电复位无效，导致主控转换。经检查，由于客室区域的插座使用不当造成短路，导致断路器越级脱扣。通过分析逻辑保护图和对上下级电路的负载特性进行技术分析，通过优化断路器的型号，使其上下两级动作特性的配合，可实现逐级脱扣，经线上运行验证工况良好。

关键词：短路;断路器;脱扣;技术分析

中图分类号：U266                                      文獻标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）02-0121-02

0  引言

断路器的选型是电路保护设计的关键之一，当下级断路器的分断能力小于其安装处预期短路电流时，在该段线路的上一级应装设具有所需分断能力的断路器，通过上下两级动作特性的配合，实现安全可靠地电路的设计需求。

1  故障现象

某动车组01车主控，司机室不出风，IDU报01车交流配电箱断路器33-F01（分支母线）脱扣，交流电器柜内断路器33-F03（客室插座总空开）和33-F40（分区插座）脱扣，无空调相关故障，断电复位无效，测量QF51（司机室空调400V进线）无三相交流电，后端至00车主控，维持运行。

2  故障模拟及原因分析

2.1 模拟故障重现

图1为出现故障车型的断路器的保护逻辑框图。

在试验台模拟插座短路能否出现三级保护断路器33-F40不脱扣而母线一级保护断路器33-F01越级脱扣。（图1）

使用试验工装模拟插座短路，在三级保护断路器33-F40的进线端使用示波器进行峰值取样，如图2所示。

重复三十几次抓取短路电流的峰值，只有三级保护断路器33-F40脱扣，而一二级保护断路器33-F01和33-F03并没有脱扣，峰值电流一直稳定在200A左右，持续时间约3ms。

2.2 理论分析

母线断路器33-F01的额定电流为63A，脱扣特性为C特性;插座断路器33-F40的额定电流为10A，脱扣特性为C特性。（图3）

由图3可知表1、表2。

从表1、表2两个表数据对比可以看出，当线路电流达到100A时，对于10A断路器来说，（100/10=）10In属于磁脱扣，在0.1s内就脱扣了，而对于63A断路器来说，（100/63=）1.59In仅属于热脱扣，理论上50s左右才会脱扣。

从模拟短路试验来看，短路峰值电流维持在200A左右，而对于63A断路器来说，（200/63=）3.17In仅属于热脱扣，理论上5s左右才会脱扣。

即便线路电流达到了63A断路器的磁脱扣指标，那也会依照从小到大优先级顺序，先让10A断路器脱扣的。

2.3 解决方案

对于客室区域的插座使用不当，导致断路器越级脱扣的故障，根据试验和理论状态下的脱扣特性分析，降低客室插座断路器33-F40的容量没意义，只能进一步增大分支母线断路器33-F01的脱扣耐受指标，将断路器33-F01的磁脱扣特性由C提高到D特性。通过优化断路器的型号，使其上下两级动作特性的配合，实现安全可靠地电路的设计需求。

经过近一年的的线上运行验证，未发生之前类似故障。

3  结论

偶发的客室区域的插座使用不当，导致断路器越级脱扣的故障，通过试验和理论状态下的脱扣特性分析，将母线断路器33-F01的磁脱扣特性提高，优化断路器的选型，线上运行工况良好。

断路器的脱扣特性还受环境温度以及排列情况的影响，相应指标会有所降低，因此在选型时应加大余量，提高系统的安全性和可靠性。

参考文献：

[1]吴亦儿.低压断路器热脱扣器的设计分析[J].科技风，2017（13）：154.

[2]张小石.低压断路器选型若干问题的讨论[J].电气应用，2010，03.

[3]王根亮.低压断路器的选型与应用[J/OL].工业A，2016，11.