IHF数控高频开关恒电位仪及故障诊断120617

1、20222022年年3 3月月6 6日星期日日星期日IHFIHF数控高频开关恒电位仪数控高频开关恒电位仪及故障分析及故障分析青岛雅合科技发展有限公司青岛雅合科技发展有限公司第第2 2页页目录一、简介二、原理与结构三、恒电位仪故障分析与维修四、强制电流阴极保护系统故障分析五、安全注意事项第第3 3页页一、简介阴极保护分为两种类型：牺牲阳极保护和强制电流阴极保护。恒电位仪是强制电流阴极保护系统的心脏。恒电位仪的发展经历了多个阶段，从上世纪70年代的模拟控制的可控硅到磁饱和恒电位仪，如今发展到数控高频开关恒电位仪。IHF系列数控高频开关恒电位仪是最新式强制电流阴极保护电源装置。它以IGBT为核心器件

2、，采用先进的数字控制技术和高频开关电源技术完成功率转换。与传统阴极保护电源（磁饱和或可控硅恒电位仪）相比，IHF型数控高频开关恒电位仪具有体积小、重量轻（约为相控电源的1/5）、功率因数高、纹波系数低、控制精确、便于联网等一系列无可比拟的优势，是可控硅或磁饱和等传统恒电位仪的升级换代产品。第第4 4页页数控高频开关恒电位仪可控硅、磁饱和恒电位仪控制方式数字控制模拟控制数据存储自动记录本机运行数据无无线数据 远程通讯有无多机联网支持几乎无限多台恒电位仪联网使用少量/无可维护性模块化结构，维护简便必须现场维护特征器件DSP、CPLD、AVR、IGBT、MOSFET，快恢复二极管，高频磁性材料普通二

3、极管，可控硅， 工频变压器效 率90%0.90.7电网适应能力输出性能受电网波动 影响小电网变化超出10%，输出稳定度降低，纹波增大一、简介数控高频开关恒电位仪性能对比表第第5 5页页二、原理与结构1.恒电位仪原理简述输出滤波及输出采样EMI电网输入输入滤波驱动单元高频隔离变压直流输出中心控制单元参比信号隔离放大参比输入本机控制及运行状态显示远控接口第第6 6页页二、原理与结构恒电位仪需预设预置电位，设备恒电位仪需预设预置电位，设备工作后会自动调节恒电位仪输出工作后会自动调节恒电位仪输出电压及电流，使参比电位值与预电压及电流，使参比电位值与预置电位值相同。置电位值相同。恒电位仪需预设预置电流，

4、设备恒电位仪需预设预置电流，设备工作后，恒电位仪输出电流达到工作后，恒电位仪输出电流达到预置电流值后，稳定输出。预置电流值后，稳定输出。恒电位仪需预设预置电压，设备恒电位仪需预设预置电压，设备输出电压达到预置电压后稳定输输出电压达到预置电压后稳定输出，该模式使用较少出，该模式使用较少。工作模式工作模式恒电位恒电位恒恒电流电流恒电压恒电压第第7 7页页二、原理与结构恒电位仪恒电位仪报警内容报警内容电流超限报警（电流超限报警（C C）：输出电流超过额定电流）：输出电流超过额定电流的的105105时，仪器显示电流超限报警时，仪器显示电流超限报警 。电位超限报警（电位超限报警（R R）：控制电位超过预

5、置电位）：控制电位超过预置电位50mV50mV时，仪器显示电位超限报警时，仪器显示电位超限报警 。电压超限报警（电压超限报警（V V）：输出电压超过额定电压）：输出电压超过额定电压的的105105时，仪器显示电压超限报警时，仪器显示电压超限报警 。温度过高报警（温度过高报警（T)T)：如果机内温度过高，系：如果机内温度过高，系统将由于温度保护而自动停机统将由于温度保护而自动停机，同时报警，同时报警 。多种报警有可能同时存在多种报警有可能同时存在第第8 8页页二、原理与结构2.恒电位仪结构第第9 9页页二、原理与结构2.恒电位仪结构第第1010页页二、原理与结构2.恒电位仪结构整流桥输入滤波电容

6、板驱动板IGBT保护板第第1111页页二、原理与结构2.恒电位仪结构高频变压器快恢复二极管快恢复二极管保护板输出滤波电容板输出滤波电感第第1212页页二、原理与结构2.恒电位仪结构反馈板EMI滤波器面板与CPU板连接排线电源变压器操作面板第第1313页页二、原理与结构2.恒电位仪结构反馈板CPU板电源板第第1414页页二、原理与结构2.恒电位仪结构参比防雷压敏电阻第第1515页页二、原理与结构2.恒电位仪结构面板与CPU板连接排线第第1616页页二、原理与结构2.恒电位仪结构操作面板反馈板CPU板电源板第第1717页页二、原理与结构2.恒电位仪结构IGBT输入滤波电容板驱动板输出滤波电容板第第

7、1818页页恒电位仪主界面示意图参比电位：XXXXXX 状态预置电位：XXXXXX 恒电位输出电压：XXX 运行输出电流：XXX 参比电位管地电位预置电位给定电位输出电压恒电位仪输出电压输出电流恒电位仪输出电流二、原理与结构第第1919页页二、原理与结构3.恒电位仪电缆连接说明恒电位仪输出恒电位仪输出负极负极（阴极（阴极电缆）电缆）恒电位仪输出恒电位仪输出正极正极（阳极电缆）（阳极电缆）零位接阴（接管道）零位接阴（接管道）参比电极（接汇参比电极（接汇流点参比电极）流点参比电极）接地线接地线供电供电电源电缆电源电缆通讯线缆通讯线缆第第2020页页二、原理与结构2号恒电位仪市电电源+-输出零位C1

8、C参比接线通讯开关停止菜单青岛雅合科技发展有限公司电源运行运行确定告警状态恒电位恒电流测试通信停止返回测试IHF高频开关恒电位仪1#机2#机AC220V1号恒电位仪+-输出零位C1C参比接线通讯开关停止菜单青岛雅合科技发展有限公司电源运行运行确定告警状态恒电位恒电流测试通信停止返回测试IHF高频开关恒电位仪市电输入J1J2警 告当自动切换失效时方可使用手动切换！0 自动切换1 1#机2 2#机1021）控制柜操作面板；2）1号恒电位仪；3）2号恒电位仪；4）交流配电盘；5）双机自动切换控制 器；6）综合接线盘；7）输出母排 恒电位仪输出；8）控制台接地螺栓。4.恒电位仪控制柜说明第第2121页

9、页二、原理与结构4.恒电位仪控制柜说明1,XS交流输入.2,CZ1双机自动切换控制器电源插座3,J22#恒电位仪接触器。4,K1手动切换继电器。5,J11#恒电位仪接触器。6,SA手动切换开关。交流配电盘示意图第第2222页页三、恒电位仪故障分析与维修恒电位仪常见故障分析与维修1.恒电位仪显示数据前后不一致。2.控制柜电位接线端子处测量数据与恒电位仪电位接线端子处测量数据不一致。3.恒电位仪电源指示灯亮但屏幕不显示，并有时伴有报警声。4.恒电位仪恒电流可以正常运行，但电位数据显示不正确，且恒电位不能正常运行。5.AC220V供电恒电位仪机箱内EMI电源滤波器上的压敏电阻烧毁6.恒电位仪上电后，

10、面板无显示，且电源指示灯不亮。7.一用一备系统，两台恒电位仪反复切换，或者切换到某一台恒电位仪后，总是工作1分钟左右就切换到另一台。第第2323页页三、恒电位仪故障分析与维修安全注意事项恒电位仪内部有高压，每次需要打开恒电位仪机箱时，必须在恒电位仪断电20分钟后方可进行。打开机箱后，需首先用万用表测量输入滤波电容板上电压，确认已经降低到安全电压以下后，方可进行后续操作！恒电位仪高压部位主要在“整流桥-输入滤波电容板-IGBT”段。 AC220V供电设备，电压约310V！AC380V供电设备，电压约660V！第第2424页页三、恒电位仪故障分析与维修1.恒电位仪显示数据前后不一致（以电位数据为例

11、）现象：面板显示的参比电位与在恒电位仪后部用万用表测量的参比电位数据不一致。原因：一般是由于参数测量漂移导致，可以通过“厂家设置”进行校准。解决方法：1）恒电位仪上电，按“停止”。2）菜单-厂家设置-确定-密码-确定-参1校准。3）此时显示为目前实际的恒电位仪参比输入端实际电位。 说明： 偏移量：用于调整零点。上下箭头直接调整数值。 斜率：用于调整放大比例。左右箭头直接调整数值。第第2525页页三、恒电位仪故障分析与维修4）参数调整（1）用导线将恒电位仪的零位与参比短路，使得电位数值为0V。调整“偏移量”，使显示的电位数据为0V。（2）在零位和参比之间施加一个稳定的直流电压（可以用普通5#电池

12、，其电压在1.5V左右，电池正极接参比，负极接管道）。用万用表测量零位和参比之间的实际电压。调整斜率，使显示的电位数据与万用表测量数据一致。5）保存设置（按“确定”）-退出设置（按“返回”）-运行。6）检查数据是否一致，如果不一致，则重复上述过程，如果一致，则调整结束。第第2626页页三、恒电位仪故障分析与维修2.控制柜电位接线端子处测量电位数据与恒电位仪电位接线端子处测量电位数据不一致现象：（如题所述）原因：一般是由于雷击，导致控制柜上参比防雷单元失效。解决方法：1）更换控制柜综合防雷箱中的参比防雷板。2）打开恒电位仪机箱，检查零位与参比之间的压敏电阻是否失效，如果失效，也需要更换。3）恒电

13、位仪开机，观察故障现象是否消除。第第2727页页三、恒电位仪故障分析与维修3.恒电位仪电源指示灯亮但屏幕不显示，并有时伴有报警声现象：（如题所述）原因：一般是由于面部故障所致。解决方法：1）更换面板2）重新进行参数校准3）恒电位仪开机，观察故障现象是否消除。第第2828页页三、恒电位仪故障分析与维修4.恒电位仪恒电流可以正常运行，但电位数据显示不正确，且恒电位不能正常运行现象：（如题所述）原因：一般是反馈板故障解决方法：1）更换反馈板2）重新进行参数校准3）恒电位仪开机，观察故障现象是否消除。第第2929页页三、恒电位仪故障分析与维修5.AC220V供电恒电位仪机箱内EMI电源滤波器上的压敏电

14、阻烧毁现象：给控制柜上电时，断路器跳闸，恒电位仪内部冒烟。打开恒电位仪机箱后，发现EMI滤波器上的压敏电阻烧毁。原因：电源电压异常波动，电压过高，导致压敏电阻烧毁。解决方法：1）更换压敏电阻、浪涌保护板，电源变压器、电源板。2）检查恒电位仪市电电源电压是否正常。3）恒电位仪开机，观察故障现象是否消除。第第3030页页三、恒电位仪故障分析与维修压敏电阻EMI滤波器电源变压器浪涌保护板第第3131页页三、恒电位仪故障分析与维修6.恒电位仪上电后，面板无显示，且电源指示灯不亮现象：（如题所述）原因：一般是电源板故障，也可能是电源变压器故障解决方法：1）观察电源变压器表面是否正常，有明显烧糊的痕迹，则

15、说明电源变压器失效，需要更换电源变压器和电源板。（注：电源变压器失效很少出现）2）如果电源变压器外表正常，则一般情况下电源变压器正常，此时仅需要更换电源板。3）恒电位仪开机，观察故障现象是否消除。第第3232页页三、恒电位仪故障分析与维修7.一用一备系统，两台恒电位仪反复切换，或者切换到某一台恒电位仪后，总是工作1分钟左右就切换到另一台。原因：一般是恒电位仪通信地址丢失，或者是恒电位仪与控制柜内自动切换控制器连接的通信电缆接触不良，导致切换控制器无法接收到该恒电位仪的运行状态，认为该恒电位仪失效，从而自动切换到另一台。解决方法：1）通过面板重新设置通信地址。2）检查恒电位仪与切换控制器通信是否

16、正常，通信正常时，恒电位仪面板通信指示灯会连续闪烁。3）使恒电位仪运行，先切换到需要运行的恒电位仪，而后切换控制器处于自动，观察故障是否消除。第第3333页页四、强制电流阴保系统故障分析强制电流阴极保护系统异常分析的一般思路1）判断是恒电位仪故障还是系统其他部分故障；2）判断是强制电流阴极保护系统异常还是干扰导致的异常；3）如果是强制电流阴极保护系统故障，则需要判断是那个环节的故障第第3434页页四、强制电流阴保系统故障分析强制电流阴极保护系统的构成与工作原理-+-+-+管地电位第第3535页页四、强制电流阴保系统故障分析恒电位仪故障初步判断方法首先观察测量恒电位仪运行数据，主要进行以下操作：

17、1）分别记录恒电位仪运行和停止时，恒电位仪面板显示的数据。2）在恒电位仪运行和停止时，分别用万用表从控制柜后部，测量保护电位。3）这恒电位仪运行和停止时，分别用万用表和便携参比电极测量通电点保护电位。4）切换到备用机，观察两台设备运行状态是否一致。第第3636页页四、强制电流阴保系统故障分析如果恒电位仪面板显示与从控制柜后部测量的数据（保护电位、输出电压）一致，两台恒电位仪状况一致，则基本可以确定不是恒电位仪的故障。注：1）如果恒电位模式报警，可以修改“预置电位”数值，使得恒电位仪不报警，或者可以转为“恒电流”运行模式。2）在恒电位仪“恒电流模式运行”和“停止运行”时，首先记录恒电位仪显示的“

18、参比电位”，而后，将参比电缆从控制柜接线端子取下，用万用表测量零位电缆与参比电缆之间的“参比电位”。两个电位数值如果基本相同，则恒电位仪正常；如果差别很大，则可能是恒电位仪控制柜的参比防雷单元故障。3）如果便携参比和长效参比测量的电位数据相差很大，则可能是长效参比故障。第第3737页页四、强制电流阴保系统故障分析干扰初步判断： 在恒电位仪停止时，连续测量控制柜后部零位和参比之间的管地电位。出现下列情况之一时，可能存在干扰。1）管地电位比-0.9V持续偏负。（锌接地电池、相邻阴保站、外部直流干扰等）2）管地电位比-0.5V持续偏正。（外部直流干扰）3）管地电位波动幅度很大。（外部直流干扰，地铁、

19、轻轨、直流高压输电系统等）4）管地交流电压超过4V。（外部交流干扰，发电厂、变电所、交流高压输电线、电气化铁路等）干扰的问题比较复杂，上述判断方法并不严格，如果出现上述情况，应安装规范要求，进一步确定是否存在干扰。第第3838页页阴极保护系统故障案例分析：1）阳极/阴极电缆断路（施工，阳极电缆绝缘层缺陷）2）阳极地床深井阳极气阻、浅埋阳极汇流点3）绝缘失效阀室压力变送器绝缘、绝缘接头防雷装置短路、穿跨越绝缘支撑、场站接地网、绝缘法兰4）参比电极失效长效参比陶罐破损、参比线破损5）交流杂散电流干扰交流高压输电、高铁及电气化铁路6）直流杂散电流干扰直流轨道交通、直流高压输电7）局部直流杂散电流干扰

20、参比电极处于干扰区8）跨接片/跨接电缆失效9）屏蔽地下构筑物、高土壤电阻率区域四、强制电流阴保系统故障分析第第3939页页案例分析：1）阳极/阴极电缆断路（施工，阳极电缆绝缘层缺陷）四、强制电流阴保系统故障分析第第4040页页案例分析：2）阳极地床深井阳极气阻四、强制电流阴保系统故障分析第第4141页页案例分析：2）阳极地床浅埋阳极汇流点四、强制电流阴保系统故障分析第第4242页页案例分析：3）绝缘失效阀室压力变送器绝缘、绝缘接头防雷装置短路、穿跨越绝缘支撑、场站接地网、绝缘法兰四、强制电流阴保系统故障分析第第4343页页案例分析：3）绝缘失效阀室压力变送器绝缘、绝缘接头防雷装置短路、穿跨越绝

21、缘支撑、场站接地网、绝缘法兰四、强制电流阴保系统故障分析第第4444页页案例分析：4）参比电极失效长效参比陶罐破损、参比线破损/绝缘失效四、强制电流阴保系统故障分析第第4545页页案例分析：5）交流杂散电流干扰交流高压输电、高铁及电气化铁路四、强制电流阴保系统故障分析500kV交流高压输电干扰实例第第4646页页案例分析：6）直流杂散电流干扰直流轨道交通、直流高压输电四、强制电流阴保系统故障分析直流轨道交通干扰实例第第4747页页案例分析：6）直流杂散电流干扰直流轨道交通、直流高压输电三、故障分析-4-3.5-3-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.53出站汇流点148号桩14

22、9号桩152号桩153号桩156号桩160号桩161号桩162号桩164号桩166号桩169号桩172号桩174号桩177号桩179号桩182号桩184号桩185号桩187号桩189号桩192号桩194号桩197号桩200号桩202号桩206号桩向家坝-上海800KV,奉贤换流站接地极在金山区，距离管道约5km。宁东-山东660KV,胶州换流站距离管道约2km。直流高压输电干扰实例第第4848页页案例分析：7）局部直流杂散电流干扰参比电极处于干扰区参比电极安装地点处于一个阳极区，该阳极区会导致参比电极的电位读数偏负（IR降增加），恒电位仪输出电流值较正常值较小。 四、强制电流阴保系统故障分析非

23、阳极区/参比电极安装处第第4949页页案例分析：8）跨接片/跨接电缆失效四、强制电流阴保系统故障分析第第5050页页案例分析：9）屏蔽地下构筑物、高土壤电阻率区域四、强制电流阴保系统故障分析第第5151页页四、强制电流阴保系统故障分析第第5252页页四、强制电流阴保系统故障分析1）原因一：恒电位仪设计容量过小。原因二：参比电极失效。用另一只参比电极作为输入，观察恒电位仪在恒电位工作时情况，可以判断参比电极是否失效。2）原因一：如果输出电流为0，则阳极电缆或阴极电缆损坏。在停机状态下，用万用表欧姆档测量阴极电缆和零位接阴电缆电阻，如果电阻过大，则说明阴极电缆失效。原因二：辅助阳极失效，阳极接地电

24、阻过大（气阻或局部失效）。测量辅助阳极接地电阻，对比竣工时的数据，可以判断辅助阳极是否失效。原因三：参比电极失效。用另一只参比电极作为输入，观察恒电位仪在恒电位工作时情况，可以判断参比电极是否失效。第第5353页页四、强制电流阴保系统故障分析3）原因一：如果输出电压很小，则阳极电缆和阴极电缆短路。 在停机状态下，用万用表欧姆档测量阴极电缆和阳极电缆电阻，如果电阻过小，则说明存在短路。原因二：保护范围增加（如管道搭接/管道绝缘失效）。有可能是管道防腐层失效，建议通过检测管道流过的阴保电流或电火花捡漏方法，判断防腐层失效的区段。也有可能是增加了保护范围，建议落实保护范围内是否新增了管道、储罐或绝缘

25、装置失效。原因三：参比电极失效。用另一只参比电极作为输入，观察恒电位仪在恒电位工作时情况，可以判断参比电极是否失效。4）可能是杂散电流干扰。 测量管道交直流杂散电流干扰。第第5454页页四、强制电流阴保系统故障分析5）原因一：管道漏电流过大。有可能是管道防腐层失效，建议通过检测管道流过的阴保电流或电火花捡漏方法，判断防腐层失效的区段。也有可能是增加了保护范围，建议落实保护范围内是否新增了管道、储罐或绝缘装置失效。原因二：恒电位仪设计容量过小。建议更换大功率的恒电位仪。6）原因一：辅助阳极接地电阻过高。测量辅助阳极接地电阻，对比竣工时的数据，可以判断辅助阳极是否失效。原因二：恒电位仪设计容量过小。建议更换大功