何洋 周雅頔 徐日升
海南核电有限公司，海南 昌江 572700
【摘要】续流二极管的作用是短路电感元件断电瞬间产生的自感电压和电流。本文主要叙述了一起因续流二极管引起的直流电源短路故障问题分析与处理过程。
【关键词】短路；空开；电磁阀；续流二极管
1.应急柴油发电机组简介
核电厂应急柴油发电机组作为核电厂失去全部厂外电源且发电机处于停运或故障状态时的备用电源，在紧急情况下其应具备带额定负载的能力，以确保反应堆安全停堆。故核电厂应急柴油发电机组在每个换料大修期间需进行预防性维修，维修结束后需进行再鉴定试验以验证其可用性，再鉴定试验包括空载运行、带负荷运行等。
2.事件概述
2021年4月16日，某核电厂2LHP柴油发电机组在进行大修后再鉴定时，柴油发电机组启动瞬间，柜内48V直流电源空开102JA跳闸，柴油发电机组启动失败。空开跳开后测量空开下端负载直流电阻，正负极之间直流电阻为56.1Ω，无明显短路现象，试投102JA空开成功，再次启动柴油发电机组现象与第一次启动一致。
3.故障排查
根据以上故障现象初步分析直流电源空开102JA下游负荷存在短路故障或直流空开102JA存在故障，根据该思路，对故障做如下排查：
3.1检查本次大修工作中拆接过与本空开相关的回路接线
本次大修工作中与102JA相关的拆接线包括位于931AR柜内的一处技术改造以及柴油机启停相关的电磁阀更换。在检查确认技术改造相关接线无异常后即对柴油机启停电磁阀线圈直流电阻进行测量，测量结果如下表所示，根据测量结果初步判断电磁阀线圈无短路现象。
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3.2测量与启动信号相关的继电器线圈直阻
根据故障现象：柴油发电机组启动前空开正常，启动瞬间空开跳闸。可能原因为启动瞬间继电器动作，继电器接点接通存在线圈短路的下级继电器正负电源，导致正负电源直接短路。根据该分析，对柜内所有与启动信号相关的29个中间继电器或时间继电器线圈直流电阻，其阻值在1kΩ~6MΩ不等，不存在短路现象。
3.3检查空开102JA
鉴于本次大修工作中曾出现过102JA空开因下游负荷283EL线圈短路而造成多次试投不成功现象。分析102JA空开可能在多次试投过程中因短路电流过大导致空开受损，所以在故障排查过程中决定更换102JA。更换空开后重新启动柴油发电机组，试验现象与更换前一致，说明空开102JA不是造成故障的主要原因。
3.4检查电磁阀接线，分析柴油机启停前后电磁阀线圈电压
对柴油机启停相关的四个电磁阀接线进行检查，确认其内部接线不存在短路或接地现象，但经过对比发现：启动增压电磁阀282EL和停机电磁阀283EL接线端子上较启动电磁阀266EL/267LE多一个二极管，该二极管并联于电磁阀线圈上。故分析该二极管在线圈得电时可能接通造成直流电源短路。增加仪器对柴油发电机组启停相关电磁阀不同状态下的电压进行监测，监测结果如下表。与启动相关的三个电磁阀266EL/267EL/282EL在启动瞬间线圈应得电，即线圈两端电压应为48V，但282EL在启动前后均为0V，说明282EL接线端子上并接的二极管存在故障或接线正负极接反，在启动瞬间102JA正负极电源通过二极管导通短路。
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将电磁阀282EL接线端子上的接线对调后，试投102JA正常，重新启动柴油发电机组正常。
4.原因分析
在本故障中，102JA下游负荷电磁阀282EL正负极接线接反，在柴油机启动之前由于电磁阀不得电，故在启动前102JA空开能正常合闸，柴油机启动后因启动回路接通，48V直流电压施加于线圈与二极管两端，因正负极接线接反，48V直流经二极管造成短路。
在断电情况下，通过测量线圈直流电阻的方式无法发现故障的原因是，二极管正向测量直阻约为250kΩ，反向测量直阻为无穷大，二极管与电磁阀线圈的103Ω直阻并联后约等于103Ω，故无法通过测量直阻的方式判断出线圈是否并联有二极管。
并联在直流电磁阀线圈上的二极管称为续流二极管，其作用是短路电磁阀线圈的自感电压和电流。当电磁阀控制回路断开时，电磁阀内会产生一个极高的反向自感电势，根据电感量的大小不同，这个电压会高出输入电压数倍。反向并联二极管可将该自感电势短路掉，使其形成一个合理的回路。如回路中不并联二极管，自感电势可能摧毁无触点的控制电路，使控制部分被击穿，导致系统瘫痪或者误动。如果是有触点的继电器控制，也可能产生极大的电弧烧蚀触点，迅速降低电路寿命，直至损坏。
5.结束语
直流控制回路中出现一点接地故障较常见，但出现短路现象较少。对于回路中并接较多支路无法通过逐个支路断开排查时，通常采用测量直阻的方式优先排查近期做过工作的回路，但在本文所述故障中，因回路中存在续流二极管，无法完全通过测量直阻的方式排查故障。所以对于回路中存在续流二极管的直流电源短路故障，还需核对直流电源正负极接线与续流二极管方向是否匹配。
【参考文献】季本山.谈船舶电气设备中的续流二极管[J].航海技术,2011,（3）：56-58