电容补偿柜是弱电(控制器)和强电(主电路)相结合、主电路和辅助控制电路相结合的电气设备。表现为投、切控制异常时,要依①确定主电路无异常;②确定二次辅助控制电路无异常;③检修智能控制器的步骤,和先易后难的原则进行检修。智能控制器的正常工作,和外部电压、电流信号线的连接、继电器控制电路的连接有直接的联系,控制器本身的故障率是较低的,往往排除外部接线的故障,电容补偿柜的故障就排除了。电容补偿柜的故障率和配线工艺、质量有相当大的关系。此外,主电路的交流接触器和电容器组要耐受充、放电电流的冲击,本身的质量档次也和故障率有直接的联系。
1.JKL5CF控制器的故障检修
故障表现为投、切异常(或无投、切动作)时,必须首先确定控制器外围控制电路及主电路无异常以后,再来检修控制器故障。
控制器的整机电路请参阅图2-25和图2-29,系采用微控制器芯片构成的智能控制电路,电路的构成相对简洁。大致可分为供电电源、MCU芯片和外围电路、电流/电压检测信号电路等3个部分。
其故障检修方法如下:
1)先检查MCU芯片、数码显示器的稳压+5V供电电路是否正常。若偏低或为0V,进一步检查T1电源变压器、AC 8.5V整流、滤波和+5V稳压电源电路,负载电路有无短路故障,修复电源故障和负载短路故障。
2)若检查+5V电源正常,LED数码显示器不亮,则说明MCU芯片可能没有正常工作。先检查MCU芯片的+5V供电引脚,有无正常电源引入;检查外接晶振引脚,有无起振电压,或用示波器测量有无时钟波形。若供电和外接晶振等元件或无异常,最后判断MCU芯片本身损坏。
图2-29 JKL5CF控制器的操作显示和继电器驱动电路
(2)投、切控制不正常
1)手动投、切不正常。
单独为控制器上电后,因未接入电流检测信号,则显示A000,可操作设置按键,使之显示H000,此时装置可运行手动投、切控制程序。操作▲、▼按键,若观察HL1~HL12状态指示灯能依次点亮和熄灭,说明MCU芯片及相关外围电路是正常的;同时用电阻档监测V和1~12端子,判断KA1~KA12继电器的输出触点是否有接触不良现象;若KA1~KA6继电器能正常动作,但KA7~KA12无触点信号输出,则应检查N4驱动电路是否损坏。反之,检查N3驱动电路是否损坏。
2)自动投、切不正常,或不能产生自动投、切动作。
经以上检查,确认手动投、切都正常后,若故障为自动投、切异常,故障可能为电流互感器TA2、N2(4组运放)电路没有将电流、电压检测信号正常送入MCU。可以人为送入0~5A的交流电流信号,检测TA2有否正常输出;检测N2各脚的静态电压值,判断其工作是否正常。
2.电容补偿柜主电路和辅助控制电路的故障检修
(1)电容补偿柜的主电路(见图2-23)
每个电容器组投、切控制支路中,一般含有空气断路器(或熔断器)、交流接触器、电抗器(或称扼流圈)和电容器组4个元件。其中,交流接触器的故障发生率较高,电容器组也有一定的故障发生率。
电容投、切时对电源的开断和接通是通过交流接触器来进行的。由于其主触头流通电容充、放电时的浪涌电流,所以可能会出现触点烧蚀导致的接触不良,触点黏连不能分断等故障现象。用于电容电源分断的接触器,宜采用电容补偿专用的交流接触器,动作时其辅助触点先行接通限流电阻进行预充电,然后主触头动作短路限流电阻,对抵制浪涌电流有一定的作用。另外些有电容补偿柜省略了串联于供电支路中的扼流圈元件,从而使装置丧失对浪涌电流的抑制能力,使接触器和电容器组的故障率有所上升。
1)交流接触器的检查。
关断该支路空气断路器,停掉电源。用手动切换方式,使该支路交流接触器产生闭合动作,测量主触头的接触电阻,有无异常;送入该支路电源,测量每对主触头之间的电压差,有电压差的触点,说明存在接触不良的现象;有时仅靠测量接触电阻、观察吸合动作,甚至测量接触头压差,尚不能判断接触器主触头的好坏,怀疑其不良,可拆开外壳,将主触头暴露出来,进行直观检查,对触点烧灼故障的检修,非常有效。
对省去电抗器的补偿柜,应换用专用交流接触器。对有电抗器,并采用普通接触器的补偿柜,换用新器件时,可加大一个电流等级,以增强运行可靠性。(www.xing528.com)
2)对电容器组的检查。
电源电压波动幅度大、电网电压过高,或者引入雷击和电网中的谐波分量过大,都会导致电容器组的使用寿命缩短或损坏。外观表现为鼓顶、渗液、炸裂等,常见的损坏现象如下:
①电容器组内部元件击穿。电容本身的原因是制造工艺质量不高,绝缘老化。外部原因是使用环境电网电压过高,谐波分量过大。
②电容器对外壳绝缘的损坏,密封不良和漏油,多因制作工艺和材料缺陷所形成;鼓肚和内部游离现象系电容器内部产生电晕、击穿放电时,引起系列物理、化学和电气效应,导致绝缘老化、相关物质分解产生大量气体,使箱壁外鼓。目前电网的污染(非线性整流设备的大量应用,使供电环境恶化)严重,使电容器组的故障率有所上升。
更换电容器时,应选用质量过关的优质产品。电网谐波分量过大时,可建议用户在补偿柜进线端加装总线三相电流输入电抗器;各电容投、切支路省掉扼流圈元件的,应该建议用户加装扼流圈元件。
(2)辅助控制电路
其检修重点在控制器外接电流、电压引线,控制器外接中间继电器电路和自动、手动切换开关(SA1)电路等。
控制器的外接采样电流、电压信号引线存在断路故障时,将使控制器失去工作电源,或仅能工作于手动投、切模式;外接中间继电器电路的线路连接异常或中间继电器本身(线圈或触点)损坏时,无论自动或手动投、切,均有一个或数个支路不能正常动作;而SA1本身内部触点产生接触不良的故障时,也会产生手动或自动投、切时,均有一路或数个支路不能正常动作的故障现象。
对SA1切换开关的检查,可在停电状态下,测量相关端子的接触电阻值加以判断;对中间继电器和控制接线的检查;可利用测量动作触点两端之间的电压差,判断中间继电器的工作是否正常。
3.故障检修实例
[故障实例1]一台电容补偿柜,控制元件采用JKL5CF型智能无功功率补偿控制器,故障现象为上电后,控制器本身不显示,操作SA1切换开关,手动投、切正常。装置不能进行自动投、切电容,因而送修。
1)测量控制器Ub、Uc电源引入端子,有正常的AC 380V,说明控制电源已引入控制器内部。故障为控制器本身异常。
2)拆下控制器,单独上电测量,检测电源电路输出的+5V正常,因为4位数码显示器及相关LED发光二极管,均是由MCU芯片直接驱动的,由此判断MCU芯片没有正常工作。
3)本着先易后难的原则,首先检查MCU芯片的基本工作条件,检测MCU芯片的供电正常,进一步测量MCU芯片的外接晶振元件的引脚,14脚电压值为0V(正常时约为2.5V),判断内部振荡器没有正常工作,MCU失去时钟信号而停止工作。拆开该脚电容检查,测量有数百欧姆漏电电阻存在,更换该电容后,上电控制器显示正常,故障排除。
[故障实例2]故障现象同上。拆开控制器外壳,单独上电检修控制器。测量+5V稳压电源仅为1.2V,78W05稳压IC电源输入端的电压为10V以上,是正常的,判断故障可能为稳压IC异常。更换78W05后,控制器上电后显示正常。
[故障实例3]一台电容补偿柜,有时控制器有投、切动作时,主电路交流接触器不动作,但观察控制器面板上的HL1~HL12指示灯的亮、灭状态正常。
检查发现,该台电容补偿柜是由JKL5CF型控制器内部的继电器直接控制交流接触器线圈的电源,制作者为了省事和节约生产成本,而省去了中间继电器,并且交流接触器的线圈供电,全部采用380V工作电源。接触器线圈为电感型负载,电源开断时产生的反电动势形成电弧,有可能使继电器触点产生烧灼,造成接触不良的故障。
为JKL5CF型控制器单独上电,使之工作于手动控制模式,用万用表的电阻档测量V和1~12端子之间的接触电阻值,找出故障继电器,更换。同时告知用户,为避免再出现同类故障,必须加装中间继电器环节,用于控制交流接触器。用户同意后,在电容补偿柜内加装了中间继电器。安装应用后,未再出现同类故障。
[故障实例4]一台电容补偿柜,用户反映电容器组非常易于损坏,往往运行几个月后,就有几组电容器产生鼓肚、渗液等故障现象。用户采购了优质电容器组进行代换,但收效甚微。
到用户生产现场进行了考察,发现用户采用数台大功率非线性整流电源,用于电镀加工。由此判断供电环境恶劣,是电容器组运行寿命缩短的原因所在。建议用户在电容柜进线端加装三相电抗器,以滤除电网谐波,抑制浪涌电流。用户采纳建议,增装电源输入电抗器后,半年后反映电容柜运行良好,电容易损的故障,由此根除。
本例故障说明,一些设备(或相关元件)的损坏,与外部因素(如电网劣化)有直接关系,单从设备本身着手是不够的,往往不能解决根本问题。将电容补偿柜放在电网环境中,全盘考虑,才能拿出行之有效的措施来。
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