某拖船岸电接入故障实例与诊断

李志万

(宁波甬港拖轮有限公司，浙江 宁波 315000)

随着对港口绿色化要求的提高，海港港口作业船舶在靠岸停泊时，岸电的使用已经相当普遍。岸电通过岸电控制箱引入船舶电网。根据规定，船电和岸电不得同时向用电设备供电，即不得并联运行。因此，在使用岸电前，船电必须与电网汇流排脱离，船电与岸电的控制开关之间必须要提供可靠的电气互锁[1]。因此岸电控制箱是实现船电和岸电无缝衔接的重要枢纽。

1 工作原理

整个岸电的结构，由码头端岸电输入控制箱、船端岸电接入点控制箱、船端岸电控制箱、船-岸电转换控制板4部分组成。岸电系统将工业电网经码头端岸电输入控制箱、船用电缆后，接入到船端岸电接入点控制箱，并经过船端岸电控制箱的相序转换作用和船-岸电转换控制板的电气互锁作用，使岸电最终供应到拖船上，岸电结构示意图见图1。其中岸电控制箱的电路结构大致可以分为主电路和控制电路。主电路由主开关和主触头组成，其作用是控制输送顺序电源。控制电路由岸电电源指示电路、互锁电路、相序控制电路、相序指示电路构成。岸电控制箱控制电路功能如表1所示。

图1 岸电结构示意图

表1 岸电控制箱控制电路功能

2 故障现象与分析

在港作拖船靠岸并网过程中，船用岸电无法连接，经检查所有相关指示灯显示正常，在此情况下将岸电手动合闸，码头岸电控制箱主开关出现跳闸，船用岸电依旧无法连接。

本文就该故障原因进行初步排查。船上岸电控制箱显示正常，船电与岸电互锁控制线路正常，即从表面无法得知故障原因，需要对岸电控制箱按照电路逻辑结构，进行故障原因排查。

首先，从“生产安全第一”的原则出发，立即检查船上照明和动力系统绝缘值，结果显示5 MΩ以上，说明船上系统绝缘正常，电路不是因接地短路引起的跳闸。接着从码头端检查，发现码头端岸电箱显示电压正常，同时了解到兄弟船舶使用正常，这说明码头岸电箱不是故障点。因此判断故障点很可能出在船端岸电箱上。

岸电控制箱电气原理图如图2所示。按照从主电路到控制电路的故障检测常规思路，首先合上主电路岸电开关DF，电源指示灯HL1亮，表明码头端岸电箱有电送到船端岸电箱，那么需要检查主电路情况。用万用表测量主接触器KM1或KM2上下桩三相接线电压，测量显示电压400 V，主电路初步检测正常。

图2 岸电控制箱电气原理图

然后，检查控制电路，将岸电电缆三相线接线位置随机转换，在主接触器KM1工作时，K1的绿灯亮，K2的红灯亮；在主接触器KM2工作时，相序指示灯红绿灯显示相反。这表明相序继电器K1、K2工作均正常(K1、K2同时显示为红灯，一般情况下是码头岸电箱输出有误，或是相序继电器K1、K2有故障)。且从相序指示电路检查中发现，指示灯显示顺序灯HL2亮，这意味着控制电路初步检查正常。

最后，常见故障点都未发现问题，岸电中唯一未检测的地方是岸电电缆，于是决定检查船端岸电接入点控制箱的岸电接入电缆。断开岸电接入点控制箱的主开关，用摇表测量三相线对地绝缘，显示无穷大。拆下岸电电缆，用500 V兆欧摇表检测三相线相间绝缘性，显示阻值为500 Ω以上，说明电缆可以放心使用。

综合以上现象，从表面上看，极容易得出船上岸电控制箱正常的错误结论。经过初步筛查未发现问题，需要结合设备工作原理进一步排查。

因为输入电缆是正常的，所以最终怀疑船端岸电控制箱是否能正常输出400 V的额定电压。因此再次分析岸电控制箱的电路原理图，认为故障点出在交流接触器上的可能性最高。按照交流接触器的工作原理：当接触器吸引线圈通电后，使静铁芯产生电磁吸力，衔铁被吸合，与衔铁相连的连杆带动触头动作，使常开主触头闭合，接触器输出电压。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，常开触点断开。一般交流接触器主触头不吸合只有2种原因：①吸引线圈烧毁；②控制电源问题。

根据该工作原理对交流接触器进行故障排查，首先，将线路断电，用万用表电阻档测量接触器吸引线圈阻值，若读数为无穷大或0，说明线圈损坏，而实际测得线圈阻值约300 Ω，这初步证实线圈状况良好。其次，排查衔铁是否有卡滞现象，如果有卡滞现象，通电时会有很大的噪声，并伴有震动，而实际没有此现象，说明衔铁工作正常。再次，检查线圈的控制电源。电源达到额定电压85%以上，是接触器线圈保持吸合的最低要求。线圈额定电压一般会标注在线圈接线附近，KM线圈标注额定电压为380 V，实际测量结果也是380 V，这说明电源也没有问题。经过以上排查，触点是仅剩的故障疑点。一般情况下，主电路上2个互锁的主接触器不可能同时坏，而启用KM1时要跳电，那么变换岸电电缆三相接线位置，使得主电路上的KM1退出工作，KM2接入工作，船电转换岸电，试合闸成功。

以上现象说明，故障点在主接触器KM1上。查阅交流接触器使用相关技术要求规定：①传统接触器断开电路时，触头之间产生的电弧较为强烈，燃弧时间长，以便充分释放电弧中剩余的能量；②电弧燃烧产生的高温和强光，对触头表面有严重的烧灼作用，触头材料在多次开断之后，逐渐损耗。触头电磨损严重时，导致交流接触器报废，不能开断电路。

根据以上要求，查找故障思路切入点，把主接触器KM1拆卸下来，手动模拟接通线圈。该型号主接触器有A、B、C 3副常开主触头。通过万能表测量确认，该型号接触器主触头均为常开型。用一字螺丝刀按下手动按钮，即模拟手动接通故障接触器线圈，接着用万能表测量。使用万用表电阻档测量3个主触头通断情况，结果显示两相无法接通，虽然测得主接触器三相主触点电压确实为380 V，这只能说明触点虚接。由此判定故障是由缺相引起的，故障点就是在这个KM1接触器上。在更换新的接触器后，故障排除，进一步证实了岸电无法合闸的原因在于KM1接触器的触点虚接。

在判定KM1接触器故障后，为了进一步了解故障的根本原因，当即对该接触器进行拆解，在初步拆解后发现，主触点有不同程度的烧灼现象，最为严重的出现了明显的凹坑和碳化现象；继续拆解，结合经验分析，判断接触器三相触点弹簧塑料框架出现了老化问题，使得线圈产生的部分电磁吸力浪费，造成吸力不够的现象。从拆解中发现的以上2点，最终使主触点三相不能完全吸合。而触头烧损是较为常见的接触器损坏原因[2]，这进一步印证了其为故障发生点。

3 结束语

为了快速排除故障，应遵从由简单到复杂的有序排查思路。首先根据故障表象对常见故障点进行排查，确保最快解决常见问题、恢复到正常状态。然而当常规思路无法解决问题时，应根据设备工作原理，对设备按照怀疑程度的高低逐一排查。本次故障排查从电源性故障(保险丝类故障)到控制电路故障，在保险丝和岸电缆检查正常的情况下，岸电控制电路是首要怀疑对象，应根据其工作原理图进行故障排查。

面对无法用常规思路或程序化手段解决的故障，应遵从由故障表象深入工作原理的排查思路，即不拘泥于表象，从设备或系统的工作原理出发，在充分的理论支持下，发现可疑的故障点。本次故障排查在确认外部工作正常后，立即确认相关电路的原理图，转入对于内部控制电路的分析与排查。

在相关元件应对建议方面，由于港作拖船的船-岸电转换频繁，接触器主触头频繁吸合产生电弧磨损，大大缩短了其使用寿命。交流接触器在接通电路时，主触头反复吸合不仅影响系统的性能，而且降低接触器的电寿命[3]。而反向并联晶闸管和控制模块单元共同组合的无触点开关，分断电路时不产生电弧。本文建议利用该无触点开关，来代替有触点KM，以避免传统接触器电弧对触头材料的电磨损，并极大增加触头的使用寿命和可靠性，为岸电的正常使用提供保证。