TEC型继电器加速老化原因分析及应对措施.docx

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1、TEC型继电器加速老化原因分析及应对措施【摘要】结合某电厂中压配电盘保护用TEC型继电器故障数据，详细分析了继电器的老化原因，并给出导致现场继电器加速老化的因素。结合现场实际情况,制定了老化管理的具体实施细则。【关键词】电磁继电器；加速老化；老化管理1引言某电厂中压配电系统二次回路采用了大量的TEC-GE型中间继电器，目前已运行十年出现老化现象，特别是工作环境较差的继电器出现了加速老化的现象。继电器的老化将引起继电器可靠性的下降，造成继电器的拒动或者误动。2数据分析该电厂使用的继电器为TEC型48V和IlOVDC半密封式紧凑型工业用瞬时电磁式继电器，具体参数见表1。表1TEC型继电器参数继电器

2、名称压工作电额定工作温度工作湿度比触点材料触点电路的负载电流紧凑型48V/11540。环境温银触点3A工业用瞬时OVC度为+40C（含银继电器时，湿度比0.15%)高于20%2.2现场维修记录统计该电厂日常缺陷处理以及停电检修中的故障继电器发现，继电器的故障模式主要为继电器的接点接触不良，少数继电器存在线圈吸合力不足。现场检修对于继电器接点电阻阻值超过5Q视为继电器不合格。对于检修过程中接触阻值偏大的继电器接点采用继电器加额定电压多次动作、打磨针脚并用酒精清洗、加IOV直流电电击触点消除氧化膜等措施处理，经处理后仍旧不合格的继电器视为失效继电器。全厂共使用该型号继电器数量约3600个。处理前总

3、体不合格数量约为600个，不合格率约为16.7%,处理后合格的继电器为360个，失效更换的继电器240个，继电器失效率约为6.7%。3继电器常见失效及原因继电器工作状态下的失效模式主要表现为触点和线圈的失效。经验数据表明,继电器的主要失效模式如下表所示。表2继电器常见失效模式失效模式接触失效线圈失效其他失效具体接触电阻增大或时线圈断线密封失效表征形式断时通触点粘结线圈电阻超差或短路绝缘失效（绝缘电阻变小，介质耐压降触点断开故障吸合/释放电压漂移导致继电器工作状态下失效的原因错综复杂，其失效机理很多。对应于上述几大主要的失效模式，存在相应的失效机理，主要有功率因素和环境因素（包括高温、相对湿度、

4、振动与冲击、电磁干扰、盐雾等）。4继电器加速老化原因根据该电厂继电器的检修记录分析，梳理继电器的老化原因，造成继电器触点的接触电阻过大的原因主要为环境因素中的湿度和电弧灼伤。4.1湿度影响从老化机理上分析，水蒸气在继电器触点电弧的高温下会分解释放出氢和氧,氧元素会促进触头金属表面膜的形成，造成触点表面融蚀、凹凸不平、电接触不良、接触面积减少、接触电阻增加及电流密度剧增等，最终导致继电器加速老化失效。同时，水蒸气附着在触点表面会形成一层水膜，并在触点表面的微孔中形成微小溶池，加强触点表面的电化学反应，从而加剧触点侵蚀。对于该电厂刚投运的3、4号机机组，空气湿度30%,工作两年后，继电器失效率小于

5、2%。1、2号机组空气湿度50%运行两年，空气湿度30%运行三年，继电器总体失效率在10%左右。早期投用的公用中压母线在环境空气湿度80%左右工作半后继电器失效率高达50%o公用中压母线厂房在通风系统未投运前，空气湿度30席左右，继电器运行两年未见明显失效。后通风系统投运后，因电缆沟未封堵，通风系统造成电缆沟内潮气倒吸入电气盘柜厂房，空气湿度达到80%,半年时间内，厂房内继电器底座出现凝露现象，继电器针脚腐蚀严重，出现了继电器的频繁误动作以及无法远方分合闸现象。停盘检修以及日常故障处理，共涉及继电器175个，故障继电器近100个，处理后依旧失效继电器87个，失效率高达50%,后整体更换继电器底

6、座以及继电器，封堵电缆沟，加装除湿设备，环境空气湿度控制在30席左右，运行两年未见继电器失效情况。4.2继电器触点电磨损触点的磨损主要取决于电磨损。电磨损主要发生在触点的闭合和开断过程中,在触点闭合电流时产生的电磨损主要是由于触点碰撞引起的振动产生的。在触点开断电流时所产生的电磨损是由高温电弧造成的。触点的电磨损主要有两种，液桥金属转移和电弧的烧损。触点开断过程中，动、静触点间将形成熔化的液态金属桥，称为液桥。触点开断时，在从触点完全闭合到触点刚开始分离的时间内，先是触点接触压力和接触点数目的逐渐减少，接触电阻越来越大，这样就使接触点的电流密度急剧增加,由此产生的热量促使接触处金属熔化，形成金

7、属液体滴。触点继续断开将金属液体滴拉长，由于温度沿液桥的长度分布不对称，最大值发生在靠近阳极的地方，使金属熔液由阳极转移至阴极。由于液桥的金属转移，经过多次操作后，触点的阳极将形成凹坑，阴极则形成针刺凸出接触表面。液桥对继电器触点电磨损有着重要的影响。电弧对触点的腐蚀十分严重，电弧磨损要比液桥引起的金属转移高出510倍。电弧温度极高，会产生强烈的金属热浪，将触点表面的金属吹出，金属蒸汽再度沉积于触点表面的几率大大减小，会使触点阴、阳极都遭到严重的磨损。该电厂使用该型号继电器的保护二次回路中远方合闸继电器OoIXR动作后，其四对常开辅助触点同时动作导通合闸回路。在继电器OOlXR励磁、失磁过程中

8、,由于其四对触点的分合过程不能完全同步，导致四对触点上受电弧灼伤程度不同,触点接触电阻不同。特别是对于经常启停的负荷，00IXR继电器的四对触点灼伤更为严重。失效继电器670,7TI两对触点之间接触电阻不稳定，上下波动最大可达几百欧姆；5-9,8T2两对节点阻值稳定并且小于1Q。将继电器拆开目视检查弹簧、线圈、衔铁等部件未发现异常，继电器触点上有明显的变色痕迹。继电器触点材质为银银合金（银占1.5%）,银氧化后生成氧化银会发黑，接触电阻变大。继电器动作几次触点反复吸合会破坏氧化膜接触电阻减小，与试验现象吻合。根据国内外继电器老化研究成果，结合现场维修数据的统计分析，影响该继电器老化的主要因素是

9、运行环境（见表3）,特别是对于非密封型继电器，影响其可靠性的环境因素主要是湿度。该电厂处于海洋腐蚀性大气的环境中，较高的湿度使继电器触点氧化腐蚀，甚至影响到线圈的绝缘性能。表3继电器老化环境因素比重环湿振温复电灰其境因素度动冲击度试介质磁干扰尘他影响比重(%)451819123212对于远方分合闸继电器除受环境湿度的影响外，其辅助触点还受到较大的电弧灼伤的影响。4老化管理随着运行时间加长，继电器的老化将呈快速上升趋势，现在应着手收集现场继电器的老化数据，为以后继电器的老化管理提供数据支持。借鉴国内外核电站的老化管理经验，结合现场实际情况，提出以下建议：1、严格控制厂房的温湿度，特别是对于没有集

10、中通风系统的厂房，加装空调以及除湿机。做好电缆沟的封堵工作，避免电缆沟内潮气的倒吸。2、对于重要敏感的继电器，建立继电器的老化档案，分析老化趋势，初步建立继电器的老化失效时间表，继电器如有加速失效情况，缩短更换周期。3、进行电路原理分析，筛选电路中的敏感继电器，建立其触点受电弧灼伤的老化档案。4、研究现场继电器的可替代性，使用密封性继电器代替现有非密封性继电器，使用特殊针脚处理的继电器代替现有易受环境影响而腐蚀的继电器。参考文献1张圣等.大亚湾核电站中压配电盘中间和出口继电器加速老化原因分析和管理对策J核科学与工程,2012(32):12.2杨静.电磁继电器的使用与可靠性研究J.中国科技信息,2005(的)：9.3石颉.核用电磁继电器老化检测与状态评估J.低压电器2012(17)4美国电力研究院EPRl研究报告MaintenanceandplicationGuideforControlRelaysandTimers1993.9