苏维杰 林勇波

（广州地铁集团有限公司，广东广州510000）

0 引言

广州地铁四号线全长58.61 km，设有3座110 kV主变电站及27座变电所，其中牵引降压变电所21座，牵引变电所1座，降压变电所5座。四号线牵引变电所直流1 500 V系统采用江苏长江电器股份有限公司生产的KMB直流金属封闭式开关柜，该系列柜直流断路器采用赛雪龙UR 40 82S。直流断路器采用SEPCOS作为测控保护单元，采用赛雪龙MIU10隔离模块作为电流、电压变送器，图1为MIU10隔离模块原理图。

图1 MIU10隔离模块原理图

1 运行故障案例分析

1.1 故障经过

2011年6月13日石碁站故障发生在运营时刻，故障前各直流开关柜在合位运行。故障导致石碁站DC 1 500 V直流全所跳闸，控制室直流屏直流开关控制110 V电源MCB跳闸，框架电流型保护继电器动作，但因110 V电源失电未出口。故障还导致相邻海傍211、212，官桥213、214，新官214开关DDL保护动作跳闸并联跳官桥212，15 s后所有开关重合成功，接触轨4B8、4B9、4A8～4A10区瞬间失电。

1.2 故障相关现象

经检查石碁站直流开关设备，213电流变送器及电压变送器两个MIU10都已烧毁，输入端两接线电缆熔断。213柜体后侧直流母排对框架、馈出铜排对框架存在多处烧弧放电现象，电压采样回路稳压模块及负极接线烧毁。

1.3 故障原因分析

1.3.1 MIU10变送器工作原理

MIU10变送器有三个模块；电源模块（即自身工作电源模块）、输入模块、输出模块，相互之间绝缘隔离。输入模块直接连接直流1 500 V高压，整个回路采集直流开关输出电流，非故障情况下，电流在0～5 000 A范围内浮动，当发生短路故障时瞬间电流可达8 000～150 000 A甚至更大，输出回路为毫伏级电压信号，范围为0～200 mV。

现场已发现电流变送器MIU10烧毁，需对故障MIU10深入解剖分析，图2为MIU10模块内部电路图。

1.3.2 电路板故障原因

输入模块的高频变压器绕组2T、4T碰线短接，造成输入级信号负极与4T绕组之间产生约1 500 V电位差，由于电路板极间距离很近，产生放电现象，造成输入信号电源短路，D6短路爆炸，接着低电压电容C8、C9击穿，高电压通过整流桥内部二极管D4组成回路，并将D4击穿；整个输入级电路处于高电压，于是很多集成电路被击穿，产生爆炸，由于输入级击穿产生的连锁反应，高电压通过DC 110 V控制电源组成回路，大电流通过电源RL滤波组件，由于过热产生爆炸，进一步造成DC 110 V电源在RL滤波组件上短路，故障进一步扩大。

图2 MIU10模块内部电路图

1.4 结论

输入模块、输出模块、电源模块之间在MIU10变送器运行期间绝缘强度薄弱导致此故障发生。

2 解决方法

（1）在变压器电源侧加装高阻抗DC 110 V/24 V隔离电源。

（2）由于变送器结构紧密，体积小，内部器件（特别是高频电源变压器）工艺复杂，容易出现故障。在信号输入端加装熔断器做短路保护，避免线路板击穿烧毁造成故障扩大。

（3）在现有的变送器电路板上喷涂一层气干绝缘环氧漆，加强器件表面绝缘，以提高击穿电压。对变送器的高压输入线进行加固绑扎，增加隔离变送器输入线流过故障电流时的动稳定性。在变送器与一次导体及框架绝缘薄弱点涂抹RTV，增加其绝缘强度。

对四号线60多台MIU10变送器实施上述处理后，至今未再发生爆炸导致开关跳闸事件。

3 结语

综上分析，此次故障原因为MIU10变送器模块故障烧弧，导致电离空气上升，降低了直流断路器分合闸线圈与引弧条螺栓之间的绝缘，导致设备柜内距离比较短的空气间隙绝缘被击穿，造成直流一次回路对框架及设备外壳短路放电，此故障影响范围广，影响地铁安全运行。