关键词：低压系统；断零故障；缺相故障；解决方案
1 低压配网零线断线的原因及现象
（1）在三相四线制低压供电系统中，我们通常采用“TT”系统或“TN-C”系统两种保护方式，系统中的零线能够保证三相负荷的相电压保持对称。即零线的存在，能使各相负荷的相电压恒等于电源的相电压，而与负荷本身的性质无关，也与负荷的变化无关，三相中任一相发生断路，只会影响本相负荷，其余两相的相电压保持不变，这两相的负荷仍能正常工作。但是，零线断线后，在三相负荷不平衡时，中性点将会位移，使断点之后的三相电压发生变化，造成三相电压严重不对称，有的相电压升高，用电器可能被烧毁，有的相电压会降低，用电器可能无法正常工作。
（2）在考虑安装位置时，从零线断线后系统电压的分布可知，断点之后负荷侧中性点才发生位移，产生过电压。故零线断线保护装置仅能反映安装位置之前的零线断线故障，安装时应尽量靠近用户电器。考虑到一般电表之后线路、设备都属于用户，也都安装有漏电保护器、小型断路器或保险丝，分支线路首端安装有普通塑壳断路器等，配电线路及电器设备是都能得到完善保护的。因此，对于三相电用户，零线断线保护装置最合适的安装位置是在用户电表箱内的进线总开关之后，电表之前。对于单相电用户，零线断线保护装置最合适的安装位置是在集中式多表位电能表箱之前。为降低使用成本，还可考虑用装置中的执行元件取代电表箱内原来的进线总开关。此外，由于引发装置动作的根本因素是过电压，所以本装置除了能保护零线断线引起的过电压，还能保护变压器出线过电压及其他故障产生的过电压。
2 缺相故障的产生
缺相故障是指发射机外部的三相供电缺少一相，或者发射机内部高压整流电源部分出现故障以及相关的缺相监测显示逻辑电路出现问题产生误报。以上三种情况均会发生缺相故障，导致发射机关机。当出现缺相故障时，发射机面板缺相双色指示灯VDS7会由绿色变为红色，发射机低压+-8V、+-22V均正常，但不能开机。经分析，当外部的三相供电缺少一相，或者发射机内部高压整流电源部分出现故障时，缺相信号由A24板送出，如图一所示，此时十二相全波整流的直流电压含有约100Hz的纹波交流电压，经R14、R15、C1、C2分压隔去直流成分后，经F9 (1A）保险丝，由J2-8、J2-10输出给A32显示板，用于检测缺相故障。其中为了防止输出的交流电压过大，对A32板造成瞬间冲击，输出端和地之间接入一只双向稳压二极管VD9，进行保护。
3 缺相故障逻辑检测原理
如图二所示，缺相检测信号是A24板J2-8、J2-10送来的约100Hz的纹波交流电压，经N1:D缓冲后，送到由N1:C、N1:B、N2:B及外围电路组成的三级有源带通滤波器，选出约100Hz的正弦波交流信号（其余的频率成分不能通过）。缺相时产生的约100Hz的纹波交流电压被选通后，送到同相放大器N2:D的12脚（同相端），放大后由14脚输出。其中反相端13脚与地之间的可变电阻R23 (10k/0.5w）用于调节电源缺相灵敏度。N2:C及外围电路组成峰值检波器，把由10脚输入的100Hz的纹波交流电压，经VD2、VD3进行检波，变成直流信号，送到比较强N3的同相端（2脚），反相端（3脚）接入预置基准电压，约为+2.3V。缺相故障产生时，同相端直流电压高于反相端基准电压，N3的7脚输出高电平信号，其中R29、R30、R34用于保持比较强N3的偏置平衡，R32、R33、R34、C16反馈支路用于改善N3的工作稳定性。N3的7脚输出的高电平信号直接送到缓冲放大器D11:B的5脚缓冲放大后由4脚输出，仍然为高电平信号，此后分为两路，一路直接输给与门电路D13:C的9脚，另一路经R49对C23进行充电，充电时间约为1.5秒，当电容C23上充的电压达到反相器D12:F的翻转电压时，其12脚输出低电平，其10脚输出高电平，这样，D12:F、D12:E及R45、C23组成了延时1.5秒电路，目的是防止高压电源线上的电压出现瞬态变化，造成假的缺相故障输出，导致发射机关机。
图一
与门D13:C的9、10输出的高电平相与后，8脚输出仍为高电平，分为两路输出，一路送给复位再触发与门D14:B的5脚，其4脚接复位B信号 (L) ，正常时为高电平。D14:B的4、5脚均为高电平，相与后仍为高电平，由其6脚输出给锁存器D16:B的时钟端 (CLK端) ，其Q端输出高电平，经反相器D19:B反相后为低电平，经限流电阻R53:B送给双色指示灯VDS7，绿灯熄灭，Q非端输出高电平，经反相器D19:A反相后为高电平，经限流电阻R53:A送给双色指示灯VDS7，红灯点亮，指示缺相故障。另一路高电平直接输给八输入或门D10的10脚，由1脚输出高电平到D24:C的9脚，D24:C的8脚输出高电平，经锁存器D64:B的Q端输出高电平到或门D70:A的1脚，其3脚输出高电平到控制板A38的J8-31，产生Ⅰ缺相故障信号，控制发射机关机。
图二
4 缺相故障的检修
当发射机出现缺相故障时，面板双色指示灯VDS7亮红色，指示缺相，发射机不能开机。分析检修此故障，首先要判断是逻辑检测部分有故障还是外电及电源部分存在故障。由上文电路原理分析可知，约100Hz的缺相信号是由A24板上的保险丝F9 (1A) 经J2-8和J2-10 (地) 送出，我们可以在发射机面板上按复位键使VDS7变绿，用示波器在开机的瞬间测量J2-8、J2-10 (地) 的波形，如果有100Hz的交流纹波信号，则说明外电及电源部分有问题，判断外电是否缺相，可以用万用表测量图一中外电输入端子TB5的1、2、3脚，看有没有380V的交流电压，如果没有，则是外电缺相，与本机无关，如果有380V的交流电压，则是本机电源部分存在问题，检查电源部分即可。如果没有波形，则说明故障在逻辑检测电路。
检查逻辑检测电路时，可由逻辑检测电路的中间部分开始检查，例如从比较强N3开始检查，用数字万用表在开机的瞬间测量N3的3脚的直流电压是否高于2脚的基准电压+2.3V，如果高于+2.3V，N3的7脚输出高电平，则往前倒查峰值检波器N2:C、同相放大器N2:D和三级有源带通滤波器N1:B、N1:C、缓冲放大器N1:D以及它们的外围电路，查出有问题的元器件更换即可。如果N3的3脚电压低于2脚的基准电压+2.3V，N3的7脚又是低电平，则往后查后级电路，一直查到VDS7，这样就能找出有问题的元器件，更换即可排除故障。
参考文献
[1]徐宜敏，张玲.电机学 (第二版) [M].北京:中国电力出版社，2010.
[2]郭飞.电力系统铁磁谐振数字仿真研究[D].重庆:重庆大学，2007.
[3]曹亚旭，邵鹏.10k V母线PT高压保险熔丝熔断原因分析及解决措施探讨[J].继电器，2007，12 (35) :405-408.
[4]杨斌文，李文圣.电压互感器铁磁谐振的产生与消除[J].电力自动化设备，2010，30 (3) :134-136.
论文作者:雷洲成
论文发表刊物:《中国电业》2019年17期
论文发表时间:2019/12/17
标签：电压论文; 故障论文; 发射机论文; 相电压论文; 高电平论文; 过电压论文; 断线论文; 《中国电业》2019年17期论文;