惠州肯富来技术人员解决港中大变频器控制柜异常跳闸的问题

香港中文大学（深圳）是一所经国家教育部批准，按中外合作办学条例设立的大学。大学以创建一所立足中国、面向世界的一流研究型大学为己任，致力于培养具有国际视野、中华传统和社会担当的创新型高层次人才。大学的办学特色是国际化的氛围、中英并重的教学环境、书院制传统、通识教育、新型交叉学科设置和以学生为本的育人理念。

目前，来自世界各地的8000多名优秀学子正在港中大（深圳）求学。自2014年成立以来，经过八年的发展，大学学科建设已逐步完善，现有经管学院、理工学院、人文社科学院、数据科学学院、医学院、音乐学院六个学院以及一个研究生院。其中，医学院目前包括临床医学专业和生命与健康科学学院的生物信息学、生物医学工程、药学、生物科学四个专业。未来，医学院还将下设药学院、公共卫生学院、护理学院、中华医学院。

由于香港中文大学（深圳）的校园建设是依山而建的，所以，需要在山脚下设置了专用的市政加压泵房。加压泵房由深圳市龙岗自来水公司负责运营和管理，由惠州肯富来泵销售有限公司进行日常的维护、保养与维修，并进行技术改进。

泵房主要设备和技术参数

泵房外景

泵房变频控制柜的照片

故障状况

1、港中大用户反应一期水池的液位低，市政泵房未供水到一期水池。

2、维修维护人员到现场后，现场状况如下：

1号泵工频运行的指示灯亮，提示 控制线路给出了1号泵工频运行的指令。一号泵工频运行的继电器线圈上电，接触器处于吸合状态。

但观察水泵，发现1号水泵是停止状态，并未运转。

打开电控柜的柜门后，发现主回路上1、2号泵对应的工频运行的断路器（空气开关）均处于分闸状态。且经过询问，没有操作人员对这两个断路器进行分闸操作。是1、2号断路器自己跳到分闸状态了。

查看变频器，发现变频器显示故障（Fault），故障代码为001。

经过查询变频器用户手册中的故障代码，确定此001故障代码的意思为过流故障。

惠州肯富来公司工程师到现场的维修过程

现场维护保养过程：

（1）切换到手动模式，且确保为停机状态。防止电动机意外运行，对维修人员造成伤害。

（2）拆开电动机的风扇罩，对水泵和电动机进行了盘车检查。盘车正常，未发现泵内有卡滞、转子摩擦等问题。初步判断无机械故障。

（3）在电控柜端，拆开电动机的动力电源线，采用 绝缘摇表和万用表 对电动机进行检测。检查电动机的绕组电阻值、对地绝缘、相间绝缘。 检查结果，绕组的电阻正常，无断路；绝缘正常。判断电动机完好。恢复电动机的电源接线。

（4）检查电控柜内各电气元件和连接导线的状况，未发现烧焦、断路状况。

（5）检查热继电器状态，热继电器是用来进行过载过电流保护的。未发现热继电器跳闸。热继电器的特点是，当超电流后，超的越多，跳开的越快，超的越少，跳开的越慢。并能确保在电动机绕组烧毁之前，断开电路。检查结果为热继电器未跳闸。

（6）检查是否有小动物尸体、是否由小动物引起的短路。经过检查，未发现小动物的尸体。

（7）经过上述检查后，初步判断可以重新送电，尝试故障复位，尝试重新开机。

（8）主断路器断电，变频器故障复位。对跳闸的2个断路器逐一进行合闸。并设置为2号泵单独运行（切出1号泵）。

（9）转换开关旋转到手动位置，重新开机。手动开启2号泵，2号泵变频启动，开始工作，恢复供水。

（10）手动停机。转换开关旋转到 自动位置。 自动开启2号泵，2号泵变频启动，变频运行，供水正常。

故障复盘与可能的原因分析

1、热继电器未动作。说明电动机未过载或未上时间过载。

2、断路器跳闸。

断路器规格为：IC65N C 50A。 属于小型断路器，额定电流为50A。

断路器能够开合、承载和开断 正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件（包括短路条件）下的电流的开关装置。其保护为：

      A、短路保护：就是火线和零线（地线、火线）接触，瞬间电流很大，断路器跳闸。

      B、过载保护：就是用电电流超过电器的额定电流，断路器跳闸。

C型断路器的脱扣特性为：5～10In，即为5～10倍的额定电流。

本规格断路器的脱扣电流为：250A ~500A。

泵配套电机功率为：22KW。额定电流为：40.5A。经查，其 起动电流是额定电流的 8.1倍。即采用直接起动的方式进行起动时，起动瞬间的电流为：328A。

可以看出，电机启动瞬间的起动电流是处于断路器脱扣电流范围中的，断路器就发生了脱扣，也就是跳闸。

3、变频器跳 过流 故障的原因，未知。但依据经验，可能存在如下原因：

    （1）变频器的容量为22KW，电动机也为22KW。而此款ACS510变频器属于 通用轻型变频器，一般而言，需要放大一档来进行配套（如22KW的电机，配套容量为30KW的变频器）。否则，可能会（请注意，仅仅是可能）报过流故障、欠压故障等等。这项为玄学，不放大一档，有可能会偶尔报故障，也可能永远不报故障。但放大一档后，就不会无缘无故报故障。

    （2）也可能是目前需要给1、2期水池供水，当PLC程序判断1台泵供水，依然不足以满足山上港中大的供水需求时，会自动启动第2台泵。但因为只有1个变频器，第二台泵就只能工频启动，工频启动时，起动方式为直接起动，起动电流大，拉低了电源电压，触发了变频器的过流保护。

4、故障复盘

需要给1、2期水池供水，当PLC程序判断1台泵供水，依然不足以满足山上港中大的供水需求时，à 自动启动第2台泵。

但因为只有1个变频器，第二台泵就只能工频启动。

① 2号泵工频启动，起动方式为直接起动。

②  2号泵直接起动的起动电流大，电源电压被瞬时拉低，变频器报故障。

③ 2号泵直接起动的起动电流大，2号泵断路器脱扣，跳闸。

④ PLC得到变频器故障反馈。尝试直接起动1号泵。给出1号泵工频运行指令。

⑤ 1号泵直接起动；起动电流大，1号泵断路器脱扣，跳闸。

⑥ 自此，1、2号泵的工频断路器均已经跳闸；变频器处于故障报警状态。

⑦ 停止供水。

（说明：以上 故障复盘 仅为事后分析，并不能保证其发生过程一定准确。）

给用户的改造建议

1、如果依然采用ACS510系列轻载通用变频器，则建议更换现状22KW变频器为30KW变频器；

2、增加1台30KW变频器（ACS510系列轻载通用变频器）。实现现场2台泵，配套2台变频器，均能采用变频器启动和运行。1台变频器故障后，不影响另外1台泵的运行。

3、更换断路器，严格按照不低于电动机额定电流的1.5倍进行选型，并选用D型断路器。即选用 D 型 63A 断路器。（但柜内空间紧张，更换后，可能柜内的走线会比较难看。）

4、现场计量柜到PLC变频控制柜电缆原4*16+1*10更换为YJV 3*70+2*35动力电缆；计量柜内现状断路器63A跟换为160A的规格；PLC变频控制柜的主断路器也更换为160A。