纪天平

厦门国际货柜码头有限公司

1 引言

某公司的岸边集装箱起重机(以下简称岸桥)在生产作业过程中，曾经出现2起电气故障。第一起是2018年6月，QC8#岸桥生产时，吊具电控柜内的小型继电器在无工作指令信号时，出现吸合动作。第二起是2019年5月，QC10#岸桥控制吊具电缆卷盘的变频器在无工作时，其外接的能耗制动电阻出现半边温度过高冒烟的现象。这两起故障都是因设备接地故障而引发的。通过分析故障的起因并制定设备接地故障的保护措施，从而保证设备的安全生产。

2 QC8#接地故障与保护措施

2.1 技术改进的背景

图1 QC8#吊具接地故障分析图

QC8#岸桥生产时，吊具电控柜内的小型交流继电器，在PLC无输出指令时出现吸合动作。根据电控原理图分析，QC8#的吊具电源由辅助变压器提供，其参数为10 kV380 V、200 kVA，变压器中性线未接地(见图1)。控制吊具电磁阀动作的是小型交流继电器(线圈规格AC220 V/10 mA,XL=22 kΩ)，线圈一端接电源中性线N，另一端接PLC输出信号。传输电缆是钢丝铠装电缆，钢丝接地，长度约100 m。所有控制信号线和接地体相当于若干个小电容，测量容量大约为1.59 μF，容抗计算公式为：

Xc=1/Wc=1/(314×1.59×10-6)=2 kΩ

(1)

当辅助变压器三相电中的任一相碰壳接地后，因辅变中性线未接地，未能构成接地电流回路，所以Q2空气开关未能跳闸保护，零线和地之间电压VEN由0变为220 V。此时吊具上小型继电器的线圈相当于串联一个容抗为2 kΩ的小电容，接在220V电源上，电路的阻抗和电流计算公式如下[1]：

Z=XL-XC=20 kΩ

(2)

I=VEN/Z=220/20=11 mA

(3)

电路电流值满足继电器吸合条件。通过实验证实，该型号继电器线圈串接容量小于1.59 μF的小电容(400 V/105 J)，接在220 V/50 Hz交流电源上，继电器能正常吸合。……