DX-400水冷中波发射机整流柜电源控制电路分析及改进

刘博 崔丽艳 刘艳

(国家新闻出版广电总局953台 国家新闻出版广电总局916台)

[摘 要]本文以DX-400中波发射机播出中PB2整流柜F4保险熔断引起“漏水”假故障为主线，通过对故障的处理及整流柜电源控制电路分析，将电源控制电路改进，彻底杜绝该故障再次发生。[关键词] DX-400中波发射机 整流机柜 漏水检测器 熔断 隔离变压器 1 前 言953台DX-400水冷中波发射机是美国哈里斯公司生产的早期产品，由两部PB-200单元（PB1+PB2）和并机网络组成，可工作在并机和单机两种方式，输出高、中、低三个等级功率，每部PB200单元都有一个整流机柜，输出三种直流电源供给PB200单元238块射频放大器使用，其中全波可控硅桥式整流输出+250V电源给供给220块射频放大器，半波可控硅桥式整流输出+125V电源供给4块二进制射频放大器，驱动级整流输出+125V电源供给14块驱动射频放大器。曾经在播出中PB2单元整流柜F4保险熔断引起漏水故障，导致整部发射机关机，水泵和风机停转，故障处理时间较长。通过对故障检测电路及整流柜电源控制电路分析，对电源控制电路改进，杜绝了该故障再次发生，下面详细阐述故障案例及电源控制线路改进。2 PB2单元整流柜保险F4熔断故障案例2.1 故障现象DX-400水冷中波发射机并机播出中，PB2整流柜电源显示板 “冷却故障”、“变压器主交流故障”、“二进制电源故障”红灯亮，PB2单元发光二极管板 “功放电压故障” 红灯亮，PB1整流柜电源显示板“冷却故障”红灯亮，MMI（人机接口）控制菜单显示PB2“漏水故障”、冷却系统控制盘“PB冷却故障”红灯亮，整部发射机关机，循环水泵及热交换器风机停转。2.2 故障查找故障现象中“变压器主交流故障”、“二进制电源故障”、“功放电压故障”属于重新启动类型或过载类型故障，发射机可自动启动，而漏水故障是关机故障；因为发射机内部耗热量大的（高压、大电流）器件是靠循环水冷却的，水路若出现漏水，在没有保护的情况下，会造成设备严重损坏和人员伤亡，为此发射机多个关键部位安有漏水检测器，一旦检测到漏水，整部发射机关机，循环水泵、风机停止运行，MMI控制菜单显示漏水故障。重新开机无效，检查PB2单元所有漏水检测器，确定没有漏水后，断定为漏水假故障，断PB2单元CB1低压电，取消PB2单元漏水故障对TCU(发射机控制单元)的影响，倒PB1单机播出。播出结束关机后，分断高、低压供电开关，检查PB2所有漏水检测器，未见异常，根据PB2电源显示板显示的“变压器主交流故障”、“二进制电源故障”为线索，重点检查PB2整流柜二进制电源供电通路，用万用表测中线保险F4（20A）时，发现熔断开路。2.3 故障处理 更换整流柜中线保险F4后，恢复高低压供电开关合电，MMI控制菜单PB2“漏水故障”消失，开并机，发射机工作正常。2.4 故障分析MMI控制菜单显示PB2漏水故障，实际上没有真正漏水，系整流柜中线保险F4熔断，引起“漏水”假故障。整流柜漏水故障检测通路涉及漏水检测器、漏水接口板、电源控制板、PB单元接口板、控制板、PLC(可编程逻辑控制器)、TCU、冷却系统控制盘、冷却电源控制箱等，图1所示PB2单元整流柜漏水故障检测通路图。

图1 PB2单元整流柜漏水故障检测通路图

整流柜漏水故障通路工作原理：漏水检测器U1是一种带内置式开关电路的光电液位开关，红线接+V电源，黑线接电源接地端，白线是检测信号输出端，光电液位开关内部包含红外线发光二极管和光接收器，发光二极管发出的光被导入构成传感器尖部的一个棱镜上。如果无水漏出，光直接经棱镜反射回接收器，漏水检测器输出高电平信号；当出现漏水，水浸没棱镜时，光折射到水中，接收器收不到光线，漏水检测器输出低电平信号。以无水浸入为例说明：漏水检测器U1经漏水接口板与电源控制板相连，+30V 电源经J9-1接漏水检测器红线，+5V电源经J9-3接黑线，白线经J9-7 、R101（10k）接漏水故障比较器U12反相输入端，红线和白线之间接R20（20k）电阻。+30V经U1（导通）与R101（10k）、R24（9.1k）、地串接，在R24（9.1k）上分压为+7V，也是比较器U12-10反相输入端电位，U12-11同相输入端为+5V，U12-13输出低电平（无漏水故障）。当有水浸入时，U1（截止），比较器U12-10反相输入端为0V，因U12-11同相输入端为+5V，所以U12-13输出高电平（漏水故障），该电平分两路输出：⑴ 一路经J10-4→TB2-7→水流开关S6→TB2-6→J10-7→R101（10k）→反相器U11-5输入端，U11-6输出低电平分为两路：一路经R102（10k）送U17缓冲器，发出关断整流电源信号；另一路经J8-7接电源显示板J1-7，经故障锁存电路至DS6指示灯，冷却故障红灯亮。⑵ 另一路高电平信号送反相器U8-4输入端，U8-15输出低电平(整流柜漏水故障)，经J6-4→TB2-20→PB接口板J2-12→R14（680）接光电耦合器U11-6（发光二极管负端），U11-11输出低电平，接EPLD（可擦除可编辑逻辑器件）芯片U37-61（XC7372）输入端，PB单元漏水故障汇总信号接U37-57输入端，EPLD中漏水故障处理逻辑功能相当于二输入与门电路，即任何一个输入为低电平时，U37-47就输出低电平信号，此信号通过缓冲器U10送到J13-18，然后经排线电缆送到PB PLC数字量输入模块上，转换成相应数据经CPU（中央处理器）模块程序执行，相关数据通过直接通讯模块经DH+线送到TCU机柜PLC扫描模块上，经过数据解析和CPU模块程序运行，在MMI控制菜单中显示PB2漏水故障。且TCU PLC CPU模块发出关机指令也通过DH+线传至PB1、PB2单元PLC直接通讯模块上，经过PB PLC CPU模块程序处理，数字量输出模块输出关机指令经PB接口板J14-15→光电耦合器U17-2（发光二极管负端），U17-16输出低电平，经J9-19→控制板J4-19→操作电路执行关机。TCU机柜PLC扫描模块提供停水泵和风机指令和故障状态指令；停水泵、风机数据指令送到冷却系统控制盘PLC串/并接口后，转换为停水泵、风机低电平信号，冷却控制板K3继电器线圈失电释放，K3-9、13常开接点断开，使冷却电源控制箱中水泵和三台热交换器风机交流接触器线圈失电释放，水泵和风机停转；漏水故障信息为低电平，U1(NPN)截止，PB冷却故障DS7指示灯亮红色。整流柜各电路板供电通路：三相10kV交流电源经10kV/205V（500kVA）变压器变压为三相205V,此电压送到整流柜三相可控硅整流前端，其中c相经连锁继电器K6-6、8常开触点接点火板J4-5端子上，10kV/205V（500kVA）变压器中线接整流柜F4保险后，分为两路：一路接二进制滤波阻流圈L1输出+125V二进制电源（中线与三相可控硅桥式整流电路构成半波整流电路），另一路接点火板J4-3端子上；J4-5与J4-3两端子间电压为120Vac，经T1变压器输出变为24Vac,分为两路：一路接单相桥式整流器为本板提供直流电源，另一路经过J3-1、2接电源控制板J7-2、1，经单相桥式整流块CR7输出+30V非稳压电压，再经过两只稳压块分别输出+12V和+5V为本板电路提供直流电源。整流柜中线保险F4熔断，点火板T1变压器初级120Vac与中线无回路，但滤波阻流圈L1后端接+125V供电输出及二进制取样电压电路，都是通过相应负载或电阻与地相连，使得T1初级上120Vac电压经过上述器件与地构成回路，导致T3初级电压降低，相应供电电压低，造成整流柜漏水检测故障电路发出假漏水故障信号。表1所示整流柜F4保险正常和熔断相关电位测试表。表1整流柜F4保险正常与熔断相关电位测试表表1中的测试数据，充分证明故障分析的结论是正确的。断PB2单元CB1低压电的目的：把PB2单元PB PLC供电断开，使PB2整流柜漏水故障送不到TCU机柜 PLC中，不会造成整部发射机因漏水故障关机，可以进行PB1单机播出。3 PB2整流柜电源控制电路改进整流柜中线保险F4熔断引起“漏水”假故障，这是美国哈里斯公司厂家在发射机设计上，没有事先考虑到的问题。经过我们技术人员认真分析和研究，一致认为10kV/205V变压器中线作为二进制电源来源和驱动电源启动回路及整流柜电路板供电回路，中线熔断后，整流柜电路板供电依然存在，电压低造成漏水假故障；另外中线电流很大，保险长时间工作产生热量，加速老化，易出现熔断故障。为避免中线保险熔断造成“漏水”假故障，将驱动电源启动电路及整流柜电源供电路板供电回路改为地，中线F4保险只接二进制滤波阻流圈L1和二进制电压取样电路，降低中线电流负荷，再不影响控制电路功能前提下，将整流柜控制电路改进：增加一台隔离变压器205V/120V（300VA）T3，T3初级分别经F19(1.5A)、F20(1.5A)保险接3相205V交流电源a、c相线，T3次级一端经F18(3A)保险接到点火板J4-5上，T3次级另一端接地，同时接到点火板J4-3上，J4-5与J4-3上电压为120V，为点火板、电源控制板、电源显示板供电。驱动电源启动电路也相应改动，图2所示PB2整流柜电源控制线路改进图。

图2 PB2整流柜控制电源线路改进图

图2中红线所示为整流柜控制电源线路增加器件和接线改动的地方，驱动电源启动方式有所改变，即电源控制板上启动指令发出后，场效应管Q3栅极由低电平反转为高电平，Q3饱和导通，固态继电器K3控制输入端的+12V与地之间形成回路，使K3输出端接通，120V电源→交流接触器K1线圈→K3通路→K6-1、3（闭合导通）→地构成回路，K1线圈吸合，三相交流205V电源通过限流电阻R1、R2、R3（3Ω 100W）送到驱动变压器T2初级；K1辅助常开触点闭合后，将地信号接到交流接触器K2线圈上，K2得电吸合，三相交流205V电源直通接到驱动变压器T2初级；K2辅助常开触点闭合后，将地信号接到交流接触器K5线圈上，K5线圈得电吸合，风机电源K5辅助触头闭合，送出驱动状态正常信号，驱动电源启动完成。图3所示T3变压器及三只保险安装图。

图3 T3变压器及三只保险安装图

4 结束语PB2整流柜控制电源线路改进后，分别拆下PB2整流柜F4、F19、F20、F18保险，逐一加电试验，没有漏水故障出现，只是PB2单元因故障不能开机，PB1可单机工作。线路改动非常小，改造成本低，实用性强，减小中线F4保险电流负荷，延长保险寿命，彻底解决整流柜保险F4熔断引起“漏水”假故障的风险，经过两年多时间，中线保险没有出现过熔断，发射机运行稳定。

参考文献

[1] 广播电视发送与传输维护手册DX型大功率中波发射机.北京：国家广播电影电视总局无线电台管理局.2000.6[2] 广播电视设备维护图册（一）.DX系列发射机.北京：国家广播电影电视总局无线电台管理局.2000 作者简介：刘 博 国家新闻出版广电总局953台 台长 教授级高级工程师联系电话：0432-65063271 13894289763 电子信箱： abrsliubo@163.com

2014年5月20日

编辑：中国新闻技术工作者联合会