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現代科技技術(shù)的迅猛發(fā)展，使采用微機控制的機電儀一體的智能化電氣設備，在電網(wǎng)中得到廣泛的應用。當設備出現故障時(shí)，能迅述準確地分析判明故障原因、找出故障所在部位，并予以正確的排除，提高設備安全健康水平，是變電檢修維護人員必備的技能之一。 一、電氣故障的特點(diǎn) 1.隱性：故障沒(méi)有外表特征，不易被人發(fā)現。如：熔絲熔斷、絕緣導線(xiàn)內部斷裂、保護裝置整定值調整不當、觸頭通斷不同步等。 2.顯性：即故障部位有明顯的外表特征，容易被人發(fā)現。如繼電器和接觸器繞組過(guò)熱、冒煙、發(fā)出焦味、觸頭燒融、接頭松脫、電器聲音異常、振動(dòng)過(guò)大、動(dòng)作卡澀等; 3.故障區域性廣：一種電氣設備能實(shí)現某種功能，但其元件的分布區域可能很廣。例如，變電所內大量的斷路器安裝點(diǎn)是在進(jìn)、出線(xiàn)間隔內，而對斷路器的控制、保護是在控制室，這也就決定了造成斷路器“拒合”、“拒跳”故障的區域分布在一個(gè)較廣的范圍內，給查找電氣故障帶來(lái)了麻煩。 二、變電所電氣設備運行中常見(jiàn)故障的種類(lèi)及分析： 根據故障現象分析故障原因，是查找電氣故障的關(guān)鍵。分析的基礎是對電工學(xué)的基本理論和控制、接線(xiàn)方式的熟悉程度，某一設備故障產(chǎn)生的原因可能很多，重要的是在眾多原因中找出最主要的原因。 1.運行溫升引起的電氣故障 (1)對電接觸的影響 電接觸不良是導致許多電氣設備故障的重要原因，而電接觸部分的溫度對電接觸的良好性影響極大。溫度過(guò)高，電接觸兩導體表面會(huì )劇烈氧化，接觸電阻明顯增加，造成導體及其附件(零部件)溫度升高，甚至可能使觸頭發(fā)生熔焊。由彈簧壓緊的觸頭，在溫度升高后，彈簧壓力降低，電接觸的穩定性更差，容易造成電氣觸頭電弧閃弧灼傷故障。 (2)對絕緣材料的影響 溫度過(guò)高，有機絕緣材料將會(huì )變脆老化，絕緣性能下降，甚至造成絕緣擊穿，材料的使用壽命也將縮短。根據絕緣材料8℃理論，A級絕緣材料在一定溫度范圍內，每增加8～10℃，材料的使用將壽命縮短50%。對無(wú)機絕緣材料的絕緣性能也有明顯影響。例如，電瓷的擊穿強度在溫度為80℃以下時(shí)約為250kV/mm;當溫度達到100℃時(shí)，其擊穿強度約為100kV/mm . (3)對電子元器件的影響 高溫是許多電子元器件的大敵，如高溫可使半測控、保護模塊內中的半導體集成元件熱擊穿，因為溫度升高，電子激活程度加劇，使本來(lái)不導電的半導體層導通或使電子元件器件的性能變劣，如在偏高的溫度下，電子元件的反向導電電流增加，放大倍數減小，導致工作點(diǎn)的漂移，致使工作不正常。 2.電動(dòng)力引起的電氣故障 (1)較大的電動(dòng)力可能使導體變形 兩根或三根平行導體(如架空線(xiàn)、硬鋁母線(xiàn)等)，在較大的短路電流作用下，導體受到吸力或斥力。當這種力超過(guò)某一程度時(shí)，就會(huì )使導體變形、接頭松脫、支撐固定件損壞。 (2)電動(dòng)力可能使開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作 當流過(guò)開(kāi)關(guān)的電流很大(如短路)時(shí)，其電動(dòng)力可能使刀開(kāi)關(guān)自動(dòng)打開(kāi)。而刀開(kāi)關(guān)一般沒(méi)有完善的滅弧裝置，不具備斷開(kāi)短路故障的功能。因而這種自動(dòng)打開(kāi)屬于一種誤動(dòng)作。在電弧作用下，觸頭可能被燒毀，甚至形成火災。 (3)觸頭接觸處的收縮電動(dòng)力可能使觸頭燒損 通常，當載流導體截面沿導體長(cháng)度(軸向)發(fā)生變化時(shí)，在截面變小處會(huì )產(chǎn)生軸向電動(dòng)力。這種電動(dòng)力稱(chēng)為收縮電動(dòng)力。觸頭接觸處的電動(dòng)力有使觸頭受到排斥的趨勢，也就是說(shuō)，收縮電動(dòng)力使觸頭接觸緊密程度變劣，甚至斷開(kāi)，從而使觸頭燒損。 3.電接觸引起的電氣故障 (1)電接觸材料的改變。 電接觸材料，尤其是開(kāi)關(guān)觸頭材料，對其導電性、硬度等有著(zhù)較嚴格要求。如果不適當地更換了原有的電接觸材料，勢必影響到電接觸的性能。其次，為了彌補某些電接觸材料的缺陷，常常在電接觸材料表面鍍上一層其它的金屬，如銀、錫、金等。在修理過(guò)程中或經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的磨損，使鍍層損傷或消失，必然使電接觸性能變劣。 (2)電接觸形式的改變。 由于修理或其他原因，使電接觸表面不平整或接觸面發(fā)生位移及方向的變化，從而導致電接觸形式的改變，如將面接觸、線(xiàn)接觸變成了點(diǎn)接觸，或點(diǎn)接觸變成了面接觸、線(xiàn)接觸，都可能使電接觸不良。 (3)電接觸壓力的降低：彈簧變形、傳動(dòng)機構不到位等，使電接觸壓力降低。這是電接觸不良的重要原因之一。 (4)銅—鋁導體直接連接引起的電化學(xué)腐蝕。銅—鋁導體相互直接連接構成銅離子—鋁離子的高電位差的電化學(xué)時(shí)，必然引起電化學(xué)腐蝕。是比較多見(jiàn)的。運行時(shí)間一長(cháng)，必然產(chǎn)生電接觸故障。 (5)電接觸表面性能不良。 電接觸表面上，由于種種原因，覆蓋著(zhù)一層導電性很差的物質(zhì)，例如金屬的氧化物、硫化物等，其電阻率遠大于原金屬，也可能是覆蓋在接觸面上的灰塵、污物或接觸面間的油膜、水膜等，由此形成了表面膜電阻。它的存在使接觸聯(lián)接電阻增大或引起接觸電阻不穩定，甚至破壞電接觸連接的正常導電。 (6)電接觸安裝工藝不符合要求。 對不同的電接觸類(lèi)型有不同的安裝工藝要求，達不到規定的工藝要求和標準，就會(huì )使電接觸不良。 (7)電接觸不良導致電路不通 電接觸點(diǎn)是電路中最薄弱的環(huán)節，電接觸不良是導致電路不通的重要原因。例如，刀開(kāi)關(guān)觸頭松動(dòng)、觸頭未接觸、導線(xiàn)聯(lián)接點(diǎn)未搭接好、導線(xiàn)與設備接線(xiàn)端子聯(lián)接螺釘松動(dòng)、錫焊點(diǎn)斷開(kāi)等，常常導致電路不通。又如，某些電接觸點(diǎn)從外表上看似乎已接觸好，而實(shí)際并沒(méi)有聯(lián)接好。在電氣設備維修中常將這種似接非接的電接觸點(diǎn)稱(chēng)為“虛聯(lián)接點(diǎn)”。接通時(shí)斷時(shí)續。查找“虛聯(lián)接點(diǎn)”是查找電氣設備故障的難點(diǎn)之一。再如，對于某些低電壓回路，如果電接觸電阻遠大于負載電阻，則負載兩端的電壓會(huì )遠低于工作電壓，負載不能工作。實(shí)際上也已構成電路不通的故障。 4.濕度引起的電氣故障 表示空氣中水氣含量多少的物理量，稱(chēng)為濕度。在一般情況下，人們習慣于采用相對濕度表示空氣的潮濕程度。電氣工程中，相對濕度大于80%，稱(chēng)為高濕;相對濕度小于40%，稱(chēng)為低濕或干燥。濕度對電氣設備的影響主要是絕緣強度、霉菌生長(cháng)、金屬腐蝕與磨損等。 (1)濕度偏高，降低了電氣設備絕緣強度 空氣的濕度增加，一方面使空氣的絕緣強度降低;另一方面，空氣中的水分附著(zhù)在絕緣材料的表面，使電氣設備的絕緣電阻降低，特別是當空氣中的水份滲透到絕緣材料內部或溶解到絕緣油(如變壓器油)中時(shí)，材料的絕緣性能大大下降，設備的泄漏電流大大增加，甚至造成絕緣擊穿，產(chǎn)生電氣故障。 (2)濕度與長(cháng)霉 潮濕的空氣有利于霉菌孢子發(fā)芽生長(cháng)。這些物質(zhì)與絕緣材料相互作用后會(huì )導致產(chǎn)品絕緣性能下降，對金屬起腐蝕作用。一些極細的銅導線(xiàn)，如儀表、繼電器的線(xiàn)圈等，在潮濕地區常因長(cháng)霉發(fā)綠而被腐蝕，造成斷線(xiàn)事故。特別是對印制電路板和精密儀表的影響較大。 5.電壓偏移引起的電氣故障 當電源電壓比電氣設備額定電壓偏高或偏低時(shí)，電氣設備將因此而受到影響，其影響程度取決于偏移值的大小和持續時(shí)間的長(cháng)短。在嚴重的情況下，電氣設備將因此而產(chǎn)生故障。 6.負載不對稱(chēng)引起的電氣故障 在三相負載不對稱(chēng)情況下，即使三相電源對稱(chēng)，各相負載的電壓也會(huì )不相等。由于負載不對稱(chēng)，使電源中性點(diǎn)和負載中性點(diǎn)之間的電壓Uo≠0，使各相負載不相等。這種負載中性點(diǎn)和電源中性點(diǎn)電位不等，即不重合的現象，稱(chēng)為中性點(diǎn)偏移。很顯然，當Uo很大時(shí)，必然使負載的某些相電壓偏高，造成負載的故障。 7.電弧引起的電氣故障 電弧的可導電性是造成電氣短路事故的重要原因。 電弧的弧柱是一束可導電的離子流，且質(zhì)量輕，可迅速移動(dòng)和拉長(cháng)。因此，在三相導體中，若其中一相因某種原因發(fā)生電弧，這一電弧可能被吹向(或拉向)另一相，造成相間短路;若導體對地放電形成電弧，這個(gè)電弧又不能迅速熄滅，則會(huì )造成相對地短路。電弧還可能使開(kāi)關(guān)絕緣油等其他材料產(chǎn)生氣體并急劇膨脹，產(chǎn)生爆炸事故。 三、電氣故障排除應遵循的步驟 為避免在二次設備故障查找中少走彎路，必須自始至終的根據故障的特征現象冷靜分析，也就是說(shuō)要在分析判斷，綜合運用理論的基礎上進(jìn)行，而任何盲目的急躁、蠻干都是解決不了問(wèn)題的，甚至是越查越糊涂。為此必須遵循以下幾個(gè)方面： 1.熟悉電路原理。當一臺設備的電氣控制系統發(fā)生故障時(shí).不要急于動(dòng)手拆卸，首先要了解該電氣設備產(chǎn)生故障的原因、經(jīng)過(guò)、范圍、現象，熟悉該設備及電氣系統的基本工作原理，分析各個(gè)具體電路。弄清原理中元件之間的相互聯(lián)系以及信號在電路中的來(lái)龍去脈，仔細分析.結合實(shí)際經(jīng)驗。經(jīng)過(guò)周密思考，確定一個(gè)科學(xué)的檢修方案。 2.先電源后機械。電氣設備都以電氣一機械原理為基礎，特別是機電儀一體化的先進(jìn)設備，機械和電子在功能上有機配合，是一個(gè)整體的兩個(gè)部分。往往電源出現故障，影響了機械系統，許多機械傳動(dòng)部件的功能就不起作用。因此不要被表面現象迷惑，電氣系統出現故障并不全部都是電氣本身的問(wèn)題，有可能是機械部件發(fā)生故障引起的。 3.先簡(jiǎn)單，后復雜。一是檢修故障要先用最簡(jiǎn)單易行、日已最拿手的方法去處理，再用復雜、精確的方法。二是排除故障時(shí)，先排除直觀(guān)、顯而易見(jiàn)、簡(jiǎn)單常見(jiàn)的故障，后排除難度較高，沒(méi)有處理過(guò)的疑難故障。 4.先外部檢查.后內部處理。外部是指暴露在電氣設備外殼或密封件外部的各種開(kāi)關(guān)、按鈕、插口及指示燈。內部是指在電氣設備外殼或密封件內部的印刷電路板、元器件及各種連接導線(xiàn)。先外部調試，后內部處理，就是在不拆卸電氣設備的情況下，利用電氣設備面板上的開(kāi)關(guān)、旋鈕、按鈕等調試檢查，壓縮放障范圍。首先排除外部部件引起的故障，再檢修機內的故障，盡量避免不必要拆卸。如有必要拆卸時(shí)，必須對機械、電氣聯(lián)系復雜的相關(guān)部件、接線(xiàn)端子做上記號，以防止在恢復安裝時(shí)出錯。 5.先靜態(tài)測試，后動(dòng)態(tài)測量“靜態(tài)”是指發(fā)生故障后，在不通電的情況下，對電氣設備進(jìn)行檢修;“動(dòng)態(tài)”是指通電后對電氣設備的檢修。許多電氣設備發(fā)生故障檢修時(shí)，不能立即通電，如果通電的話(huà)，會(huì )人為擴大故障范圍，燒毀更多的元器件，造成不應該的損失。因此，在故障機通電前，先進(jìn)行電阻的測量，采取必要的措施后，方能通電檢修。 6.先公用電路，后專(zhuān)用電路任何電氣系統的公用電路出故障，其能量、信息就無(wú)法傳送、分配到各具體電路，專(zhuān)用電路的功能、性能就不起作用。如一個(gè)電氣設備的電源部分出故障，整個(gè)系統就無(wú)法正常運轉，向各種專(zhuān)用電路傳遞的能量、信息就不可能實(shí)現。因此只有遵循先公用電路、后專(zhuān)用電路的順序，才能快速、準確無(wú)誤地排除電氣設備的故障。 7.先檢修通病，后攻疑難雜癥 電氣設備經(jīng)常容易產(chǎn)生相同類(lèi)型的故障就是“通病”。由于通病比較常見(jiàn)，積累的經(jīng)驗較豐富，因此可以快速地排除，這樣可以集中精力和時(shí)間排除比較少見(jiàn)、難度高、古怪的疑難雜癥，簡(jiǎn)化步驟，縮小范圍，有的放矢，提高檢修速度。 四、電氣設備故障分析常用的方法 1.狀態(tài)分析法 這是一種發(fā)生故障時(shí)根據電氣設備所處的狀態(tài)進(jìn)行分析的方法。電氣設備的運行過(guò)程可以分解成若干個(gè)連續的階段，這些階段也可稱(chēng)為狀態(tài)，如電動(dòng)機工作過(guò)程可以分解成啟動(dòng)、運轉、正轉、反轉、高速、低速、制動(dòng)、停止等工作狀態(tài)，電氣故障總是發(fā)生于某一狀態(tài)，而在這一狀態(tài)中，各種元件又處于什么狀態(tài)，如電動(dòng)機啟動(dòng)時(shí)，哪些元件工作，那些觸頭閉合等，是我們分析故障的重要依據。 2.圖形分析法 電氣設備圖是用以描述電氣設備的構成、原理、功能、提供裝接和使用維修信息的依據。分析電氣設備必然要使用各類(lèi)電氣圖，根據故障情況，從圖形上進(jìn)行分析。電氣設備圖紙種類(lèi)很多，如原理圖、構造圖、系統圖、接線(xiàn)圖、展開(kāi)圖、位置圖等。分析電氣故障時(shí)，常常要對各種圖進(jìn)行分析，并且要掌握各種圖與圖之間的有機關(guān)系，如由接線(xiàn)圖變換成電路圖、由展開(kāi)圖變換成原理圖等。 3.單元分析法 一個(gè)電氣設備總是由若干單元構成的，每一個(gè)單元具有特定的功能。從一定意義上講，電氣設備故障意味著(zhù)某功能的喪失，由此可判定故障發(fā)生的單元。分析電氣故障應將設備劃分為單元(通常是按功能劃分)，進(jìn)而確定故障的范圍。 4.回路分析法 電路中任一閉合的路徑稱(chēng)為回路�；芈肥菢嫵呻姎庠O備電路的基本單元、分析電氣設備故障，尤其是分析電路斷路、短路故障時(shí)，常常需要找出回路中元件，導線(xiàn)及其聯(lián)接點(diǎn)，以此確定故障的原因和部位。 5.推理分析法 電氣設備中各組成和功能都有其內在聯(lián)系，如聯(lián)接順序、動(dòng)作順序、電流流向、電壓分配等都有其特定的規律，因而某一部件、組件、元件的故障必然影響其他部分，表現出特有的故障現象。在分析電氣故障時(shí)，常常需要從這一故障聯(lián)系到對其它部分的影響，或由某一故障現象找出故障的根源。這一過(guò)程就是邏輯推理過(guò)程，也就是推理分析法。推理分析法又分為順推理法和逆推理法。 6.簡(jiǎn)化分析法 電氣設備的組成部件、元件，雖然都是必需的，但從不同的角度去分析，總可以劃分出主要的部件、元件和次要的部件、元件。分析電氣故障要根據具體情況，注重分析主要的、核心的、本質(zhì)的部件、元件。 五、確定故障部位 確定故障部位是查找電氣設備故障的最終目的。確定故障部位是查找電氣設備故障的最終目的。確定故障部位可理解成確定設備的故障點(diǎn)，如短路點(diǎn)、損壞元件等，也可理解成確定某些運行參數的變異，如電壓波動(dòng)、三相不平衡等。 確定故障部位是在對故障現象進(jìn)行周密的考察和細致分析的基礎上進(jìn)行的。在這一過(guò)程中，往往要采用看、聽(tīng)、聞、摸、測、比、替 試、菜單等多種方法。 1.看：在電氣設備故障中，通過(guò)檢查外觀(guān)和變色能發(fā)現的故障非常多。這些統稱(chēng)為通過(guò)目測能進(jìn)行異�，F象判斷。通過(guò)目測檢查能夠發(fā)現的現象如下：破損(斷線(xiàn)、帶傷、粗糙)，變形(膨脹、收縮)，松動(dòng)，漏油、漏水、漏氣，污穢放電，腐蝕，磨損，變色(燒焦、吸潮)，冒煙，產(chǎn)生火花，有無(wú)雜質(zhì)異物，動(dòng)作不正常。這些均是已經(jīng)列在檢查規程的條目中的現象，把發(fā)現的現象與每一種電氣設備一一對應，列出分析就能發(fā)現故障。 2.聽(tīng)：傾聽(tīng)電氣設備運行時(shí)聲音的變化來(lái)判斷工況。如，異步電動(dòng)機缺相啟動(dòng)不了，發(fā)出較大的“嗡嗡”聲;電動(dòng)機軸承損壞時(shí)，發(fā)出“沙沙”聲，等等。 3.聞：從氣味變化發(fā)現故障：人類(lèi)感覺(jué)所能夠反映的現象中，氣味是尚未有科學(xué)上的通用標準的現象之一。對氣味的感覺(jué)因人而異。當人進(jìn)入配電間或在檢查電氣設備時(shí)，嗅聞電氣設備運行時(shí)散發(fā)出來(lái)的氣味。如電氣設備因短路、過(guò)載等故障導致溫升超限時(shí)，可出現刺鼻的焦糊味。 4.摸：通過(guò)觸摸電氣設備外殼溫度來(lái)粗略判斷低級絕緣設備或一般設備的運行工況是否正常。 5.測：許多電氣故障靠人的直接感知是無(wú)法確定部位的，而要借助各種儀器、儀表，對故障設備的電壓、電流、功率、頻率、阻抗、絕緣值、溫度、振幅、轉速等進(jìn)行測量，以確定故障部位。例如，通過(guò)測量絕緣電阻、吸收比、介質(zhì)損耗，判定設備絕緣是否受潮;通過(guò)直流電阻的測量，確定長(cháng)距離線(xiàn)路或變壓器內部繞組的短路點(diǎn)、接地點(diǎn)以及通斷等。 6.比：在有些情況下，可采用與同類(lèi)完好設備進(jìn)行比較來(lái)確定故障的方法，例如，一個(gè)線(xiàn)圈是否存在匝間短路，可通過(guò)測量線(xiàn)圈的直流電阻來(lái)判定，但直流電阻多大才是完好卻無(wú)法判別，這時(shí)可以與一個(gè)同型號且完好的線(xiàn)圈的直流電阻值進(jìn)行比較來(lái)判別。又如，某設備中的一個(gè)電容是否損壞(電容值變化)無(wú)法判別，可以用一個(gè)同類(lèi)型的完好的電容器替換，如果設備恢復正常，則故障部位就是這個(gè)電容。 7.替：即用完好的電器替換可疑電器，以確定故障原因和故障部位。采用此方法時(shí)，用于替換的電器應與原電器規格、型號、技術(shù)參數(含輸入的電氣控制量值)相一致，導線(xiàn)連接要正確、牢固，以免發(fā)生新的故障。 8.試：在確保設備安全的情況下，可以通過(guò)一些試探的方法確定故障部位的。例如，通電試探或強行使某繼電器動(dòng)作等，以發(fā)現和確定故障的部位。 9.菜單法：即根據故障現象和特征，將可能引起這種故障的各種原因按順序羅列出來(lái)，然后一個(gè)個(gè)地查找和驗證，直到確診出真正的故障原因和故障部位。此方法最適合初學(xué)者使用。 六、結語(yǔ)： 上述的檢查方法是從變電設備電氣故障診斷中歸納出來(lái)的基本方法，在查找某一種故障時(shí)究竟采用哪一種方法，則必須對具體的事物做具體的分析和對待，切記不可生搬硬套。切實(shí)做到查找之前想程序和原則，查找中注意步驟和方法，處理后查找不足和總結經(jīng)驗。同時(shí)，還應把設備的故障現象、原因、查找排除經(jīng)過(guò)、技巧的心得記錄在專(zhuān)用筆記本上，以便積累工作經(jīng)驗。提高今后查找排除故障的效率和能力。 |
