陳秀芳CHEN Xiu-fang；陳興洲CHEN Xing-zhou

（①七冶安裝工程有限責(zé)任公司，貴陽 550000；②河南工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，鄭州 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

在冶金系統(tǒng)的自動化生產(chǎn)線中，控制柜工作的環(huán)境惡劣，整個(gè)控制系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，對控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定性要求高。在施工調(diào)試過程中，由于各種原因引起的故障排除及原因查找對項(xiàng)目驗(yàn)收和后續(xù)投產(chǎn)具有至關(guān)重要的作用。

1 故障產(chǎn)生與表現(xiàn)

在筆者所在公司承建的某氧化鋁廠原料車間新增輥壓機(jī)及其附屬設(shè)備安裝工程施工的調(diào)試試車階段，直流屏顯示高壓柜控制電源接地。故障發(fā)生的過程是在輥壓機(jī)試車時(shí)，根據(jù)試車流程，首先選擇啟動輥壓機(jī)的動輥高壓電機(jī)及定輥高壓電機(jī)并進(jìn)行24 小時(shí)空載運(yùn)行，檢查高壓電機(jī)運(yùn)行情況，在這一步電機(jī)空運(yùn)行狀態(tài)正常。第二步在高壓電機(jī)空運(yùn)行24 小時(shí)正常后，將高壓電機(jī)與輥壓機(jī)連接，選擇由輥壓機(jī)廠家配套的控制系統(tǒng)柜啟動輥壓機(jī)，對輥壓機(jī)進(jìn)行空負(fù)荷試車。并在空負(fù)荷試車前，首先將動輥和定輥高壓柜斷路器小車由試驗(yàn)位置放至工作位置，將高壓柜、就地轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換到遠(yuǎn)方位置，高壓電機(jī)啟動電阻（水電阻）柜、輔助設(shè)備及PLC 柜準(zhǔn)備完畢，此時(shí)系統(tǒng)啟動柜觸摸屏狀態(tài)顯示輥壓機(jī)備妥并允許啟動。然后啟動輥壓機(jī)，此時(shí)動輥高壓電機(jī)開始按照預(yù)先設(shè)定的程序啟動運(yùn)行，動輥高壓電機(jī)運(yùn)行正常后，再程序啟動定輥高壓電機(jī)，此時(shí)直流屏顯示高壓柜控制回路接地，發(fā)出故障報(bào)警信號，并且在觸摸屏上無法復(fù)位故障告警信號。

2 故障診斷與排除

故障發(fā)生后，根據(jù)安全操作規(guī)范停止試車并對高壓柜控制回路進(jìn)行檢查。

首先按下停止按鈕，輥壓機(jī)高壓開關(guān)柜斷路器斷開，停止輥壓機(jī)運(yùn)行，然后斷開高壓開關(guān)柜控制電源，用500V絕緣搖表對控制回路進(jìn)行絕緣檢查，檢查結(jié)果顯示高壓柜控制回路絕緣良好，沒有接地。根據(jù)檢查結(jié)果沒有接地，再次啟動輥壓機(jī)，輥壓機(jī)啟動后直流屏再次報(bào)高壓柜控制回路接地故障。此時(shí)用數(shù)字萬用表測量高壓柜控制回路正對地電壓為+110V，負(fù)對地電壓-109V，測量結(jié)果顯示高壓柜控制電源正常，高壓柜控制回路并沒有接地，但是此時(shí)直流屏顯示的高壓柜控制回路接地故障及報(bào)警信號無法復(fù)位。根據(jù)以上表現(xiàn)，初步分析確定故障原因不是高壓柜控制回路接地造成，可能是交流干擾引起的直流屏報(bào)高壓柜控制回路接地故障。用數(shù)字萬用表測量高壓柜控制回路交流電壓，測量結(jié)果顯示高壓柜控制電源里面交流電壓幅值高達(dá)50～60V。

至此，找到交流電壓的來源至關(guān)重要。通過對系統(tǒng)原理圖、接線圖分析，在高壓開關(guān)柜上除了控制回路是直流電源外，交流電源只能是通過外部送進(jìn)來的。通過對設(shè)計(jì)圖紙與各個(gè)設(shè)備廠家資料對比查看發(fā)現(xiàn)，就地控制箱上的就地、遠(yuǎn)方選擇開關(guān)信號、輔助設(shè)備自動控制用PLC 柜I/O 信號均采用交流220V 電源供電，輥壓機(jī)配套的系統(tǒng)啟動柜PLC 的I/O 信號及高壓電機(jī)啟動用水電阻柜PLC的I/O 信號也采用交流220V 電源供電，并且這幾個(gè)電柜引到高壓柜的交直流信號回路和控制回路共用一根電纜。為了確認(rèn)高壓柜控制回路接地故障是否為交流電源引起，計(jì)劃采用分路檢測進(jìn)行檢查。首先將這幾個(gè)電柜的交流信號回路從端子板拆除，然后再次測量高壓開關(guān)柜直流控制回路里的交流電壓的幅值，此時(shí)測量發(fā)現(xiàn)高壓開關(guān)柜直流控制回路里的交流電壓幅值由50～60V 下降到3～4V 左右，同時(shí)在直流屏上高壓柜控制回路接地故障信號也自動消除了。為了進(jìn)一步驗(yàn)證，重新將拆除的各分路交流信號線逐一恢復(fù)，同時(shí)測量高壓柜直流控制回路的交流電壓。第一步先把就地控制箱上的交流信號恢復(fù)，然后測量高壓開關(guān)柜直流控制回路的交流電壓，結(jié)果顯示高壓開關(guān)柜控制回路里的交流電壓幅值上升到7～10V。第二步把輔助設(shè)備自動控制用PLC 柜拆除的I/O 信號線恢復(fù)，測量高壓柜直流控制回路的交流電壓，此時(shí)高壓控制柜上直流控制回路里的交流電壓上升到17～20V 左右。然后把系統(tǒng)啟動柜PLC 拆除的I/O 信號線恢復(fù)，高壓控制柜直流控制回路里的交流電壓上升到35～40V 左右。最后把水電阻柜PLC 拆除的I/O 信號線恢復(fù)，高壓柜直流控制回路里的交流電壓上升到50～60V 左右。根據(jù)以上檢測結(jié)果，確認(rèn)故障原因是因?yàn)楦邏汗窭镏绷骺刂苹芈分绷麟娫磁c各輔助設(shè)備之間的I/O 交流信號共用電纜造成。擬定故障解決方案是采用交直流分離電路，通過改造將交流信號回路從直流控制回路電纜中分離出去，這樣使直流控制回路電源和交流信號回路電源電纜隔離屏蔽，互不干擾。經(jīng)過再次試車，設(shè)備故障消失，并帶負(fù)荷試車至投產(chǎn)，均沒有再次發(fā)生此故障。

3 故障原因分析

在進(jìn)行此類設(shè)備調(diào)試時(shí)，經(jīng)常會有此類故障產(chǎn)生，根據(jù)分析，產(chǎn)生此類故障原因主要有以下兩點(diǎn)：

①設(shè)計(jì)中沒有遵循信號回路和控制回路獨(dú)立的原則。在圖紙中只考慮高壓開關(guān)柜操作所用的直流控制電源，沒有考慮高壓開關(guān)柜提供的無源信號接點(diǎn)接到PLC 的I/O信號回路電源是交流電源，并且沒有將信號回路和控制回路電纜分開設(shè)計(jì)。

②施工不規(guī)范，沒有嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行。在施工中沒有仔細(xì)對設(shè)計(jì)圖紙及各個(gè)設(shè)備廠家提供的設(shè)備資料進(jìn)行核對，沒有發(fā)現(xiàn)信號回路與直流控制回路共用一根電纜不符合規(guī)范要求，進(jìn)而沒有將直流信號回路、交流信號回路和控制回路電纜分開敷設(shè)，并且將電纜兩端的鎧甲和屏蔽層良好接地。

4 總結(jié)

通過此例直流系統(tǒng)報(bào)絕緣接地故障及處理過程，必須認(rèn)識到在施工過程中必須嚴(yán)格對設(shè)計(jì)圖紙及設(shè)備資料進(jìn)行嚴(yán)格的核對審查，看設(shè)計(jì)是否符合規(guī)范，施工中是否嚴(yán)格按照規(guī)范要求施工。在發(fā)生此類故障后，按照分路分析查找的原則進(jìn)行故障排除，對此類自動化設(shè)備調(diào)試施工具有參考意義。

[1]姚福來.自動化設(shè)備和工程的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、故障診斷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013，08.

[2]天津電氣傳動設(shè)計(jì)研究所著.電氣傳動自動化技術(shù)手冊[M].3 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011，05.

[3]《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊》編委會.編鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996，01.

[4]中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院等編.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊[M].3 版.北京：中國電力出版社，2005，10.