小水电站中央音响系统故障处理一则

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【摘 要】本文以金兰二级电厂中央音响系统故障为例，对该系统故障进行了详细分析，并提出了解决措施，使得中央音响系统重新恢复正常。

【关键词】中央音响系统；冲击继电器；楞次定律

1 引言

中央音响系统是水电站中必不可少的信号系统，是值班人员能迅速发现事故、处理事故的依据。它由灯光信号和音响信号组成。灯光信号是方便判断事故的性质，音响信号是为了唤起值班人员的注意。

2 系统故障的分析与解决

金兰二级电厂坐落在钟灵毓秀的浙江金华，在金兰水库的下游，拦截一级电厂发电后输出的水流筑成一座小型水库，利用水库形成的落差发电，装机容量为960KW，承接着发电和灌溉双重任务，是白沙溪流域的重要电厂。金兰二级电厂用的是继电器式的中央音响系统，使用ZC-23型冲击继电器、灯泡式光字牌。由于灯泡式的光字牌有易发热、功耗大、易损坏的特点，所以我们将之更换成了寿命长、维护少、又节能的LED光字牌。其他的回路没有改变，音响复归还是使用时间继电器和中间继电器的配合。

更换光字牌以后，问题出现了，在按试验实验按钮时，整个中央音响系统能正常的动作和复归，但是信号继电器掉牌时冲击继电器不能动作，而给信号继电器手动复归时，冲击继电器却能动作了。这也就失去了中央音响的作用，当保护动作时反倒不能换起人们注意。

分析：按试验实验按钮，回路能正常的动作，说明冲击继电器和复归回路是正常的；信号继电器掉牌时冲击继电器不动作，信号继电器手动复归时，冲击继电器却能动作，说明冲击的电流不够（因为安装时，BL一次侧没有接入旁路二极管，所以在正常情况下，XJ接点接通和断开时，冲击继电器均会动作）。这是为什么呢？仔细分析后其实不难理解，冲击继电器的动作电流是靠一组感应线圈产生的，线圈产生的感生电流的大小决定冲击继电器能否正常动作。

我们首先了解一下冲击继电器的原理，如图1所示（复归部分省略）。

SB 试验按钮 XJ 信号继电器 GP 光字牌

BL 线圈 GHJ 干簧继电器 R 电阻

图1

回路中当有突变电流流过时，突变电流克服了冲击继电器的最小动作电流继电器才能动作。因为BL一次侧线圈和电阻构成一个RL串联回路，其时间常数为L/R，可见R值越大时间常数越短，也即接通瞬间电流在线圈内上升速度越快。当SB按下或XJ掉牌时，由于电阻R和GP都有足够的阻值，电流从无到有，BL的一次线圈中就有突变的电流流过，从而在二次侧感应出一定的感生电势，二次侧和GHJ产生回路，使GHJ动作，接点闭合。突变电流过后，虽然仍有电流流过，但那已经是稳定的直流电流，在BL二次侧也就不能产生感应电动势，因此音响系统可以通过时间继电器复归，为下一次的动作做准备。

我们再来了解一下愣次定律，这是我们分析此类问题的基础：感生电流的磁通总是要反抗原有磁通的变化。也就是说，当线圈中的磁通要增加时，感生电流就要产生方向与它方向相反的磁通去阻碍它的增加；当线圈中的磁通要减少时，感生电流就要产生与它方向相同的磁通去阻碍它的减少。

冲击继电器中的感应线圈利用的是电磁感应的互感形式，也遵守着楞次定律。如图2做个试验：

E 直流电源 S 开关 A 检流计

图2

当S闭合时，我们会观察到检流计指针偏转一下，后又回到零位，这种现象是由于开关闭合瞬间，线圈1中发生了电流由无到有的变化（增加），在线圈1中就产生了磁通，其中一部分的磁通穿过线圈2，线圈2中便产生了感生电动势，检流计中的指针就会有偏转。后因i恒定不变，不再发生这一过程，检流计回到零位。

当S断开时，我们会观察到检流计的偏转幅度明显的比S闭合时要大，因为线圈1中的电流是从有到无（减少），根据楞次定律在线圈1中会有一个阻碍它减少的电流，它的方向与原来的电流方向相同，也就是瞬间使i变大，线圈1中的磁通也就会瞬间变大，在线圈2中就会产生相对较大的感生电动势。在现实生活有个很生动的例子，日光灯就是靠启辉器从接通到断开，电流从有到无的极度变化，镇流器感应出很高的电压，才使日光灯点亮。

这就是为什么当XJ掉牌冲击继电器不动作，而复归时却能动作的原因。冲击继电器的动作电流需要比较大，在更换了光字牌以后，LED的阻值比以前灯泡少了很多，XJ接点闭合时产生的冲击电流不足以克服冲击继电器动作电流的最小值，因此继电器不动作。而复归时根据楞次定律，产生的感应电势比XJ掉牌时多的多，所以冲击继电器能动作。

由于LED的阻值基本可以忽略不计，我们只要将图1中的接线稍加改动就可以解决这样的问题，将 3点到2点的接线断开，在把3点和1点的想连，使XJ的接点与电阻R串联，当XJ掉牌时，回路中有较强的突变电流流过，BL感应出了足够的感生电势，从而使冲击继电器动作，改变了接线以后，此中央音响系统重新恢复正常。

3 结语

利用ZC-23冲击继电器形成的中央音响系统在我们这日新月异的科技发展中已是太过陈旧，特别是现在的电厂都利用PLC控制，故障在电脑中一目了然。但是在没经过改造的小电站中还是普遍的存在，在与PLC的过渡中还在发挥着作用。希望此文对有此类问题的同行们有所帮助。

参考文献：

[1]虞放，张新干.《电气二次回路运行与维护》.

[2]《电工基础》.