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現(xiàn)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(shè)備，在電網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，能迅述準(zhǔn)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(shè)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 1.隱性：故障沒有外表特征，不易被人發(fā)現(xiàn)。如：熔絲熔斷、絕緣導(dǎo)線內(nèi)部斷裂、保護裝置整定值調(diào)整不當(dāng)、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(xiàn)。如繼電器和接觸器繞組過熱、冒煙、發(fā)出焦味、觸頭燒融、接頭松脫、電器聲音異常、振動過大、動作卡澀等; 3.故障區(qū)域性廣：一種電氣設(shè)備能實現(xiàn)某種功能，但其元件的分布區(qū)域可能很廣。例如，變電所內(nèi)大量的斷路器安裝點是在進、出線間隔內(nèi)，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(qū)域分布在一個較廣的范圍內(nèi)，給查找電氣故障帶來了麻煩。 二、變電所電氣設(shè)備運行中常見故障的種類及分析： 根據(jù)故障現(xiàn)象分析故障原因，是查找電氣故障的關(guān)鍵。分析的基礎(chǔ)是對電工學(xué)的基本理論和控制、接線方式的熟悉程度，某一設(shè)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(dǎo)致許多電氣設(shè)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。溫度過高，電接觸兩導(dǎo)體表面會劇烈氧化，接觸電阻明顯增加，造成導(dǎo)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(wěn)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 溫度過高，有機絕緣材料將會變脆老化，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(jù)絕緣材料8℃理論，A級絕緣材料在一定溫度范圍內(nèi)，每增加8～10℃，材料的使用將壽命縮短50%。對無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℃以下時約為250kV/mm;當(dāng)溫度達(dá)到100℃時，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(nèi)中的半導(dǎo)體集成元件熱擊穿，因為溫度升高，電子激活程度加劇，使本來不導(dǎo)電的半導(dǎo)體層導(dǎo)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?qū)щ?a href="http://m.qingdxww.cn/keyword/電流" target="_blank" class="relatedlink">電流增加，放大倍數(shù)減小，導(dǎo)致工作點的漂移，致使工作不正常。 2.電動力引起的電氣故障 (1)較大的電動力可能使導(dǎo)體變形 兩根或三根平行導(dǎo)體(如架空線、硬鋁母線等)，在較大的短路電流作用下，導(dǎo)體受到吸力或斥力。當(dāng)這種力超過某一程度時，就會使導(dǎo)體變形、接頭松脫、支撐固定件損壞。 (2)電動力可能使開關(guān)誤動作 當(dāng)流過開關(guān)的電流很大(如短路)時，其電動力可能使刀開關(guān)自動打開。而刀開關(guān)一般沒有完善的滅弧裝置，不具備斷開短路故障的功能。因而這種自動打開屬于一種誤動作。在電弧作用下，觸頭可能被燒毀，甚至形成火災(zāi)。 (3)觸頭接觸處的收縮電動力可能使觸頭燒損 通常，當(dāng)載流導(dǎo)體截面沿導(dǎo)體長度(軸向)發(fā)生變化時，在截面變小處會產(chǎn)生軸向電動力。這種電動力稱為收縮電動力。觸頭接觸處的電動力有使觸頭受到排斥的趨勢，也就是說，收縮電動力使觸頭接觸緊密程度變劣，甚至斷開，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，尤其是開關(guān)觸頭材料，對其導(dǎo)電性、硬度等有著較嚴(yán)格要求。如果不適當(dāng)?shù)馗鼡Q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。在修理過程中或經(jīng)過長時間的磨損，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(dǎo)致電接觸形式的改變，如將面接觸、線接觸變成了點接觸，或點接觸變成了面接觸、線接觸，都可能使電接觸不良。 (3)電接觸壓力的降低：彈簧變形、傳動機構(gòu)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(dǎo)體直接連接引起的電化學(xué)腐蝕。銅—鋁導(dǎo)體相互直接連接構(gòu)成銅離子—鋁離子的高電位差的電化學(xué)時，必然引起電化學(xué)腐蝕。是比較多見的。運行時間一長，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，覆蓋著一層導(dǎo)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(yuǎn)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(wěn)定，甚至破壞電接觸連接的正常導(dǎo)電。 (6)電接觸安裝工藝不符合要求。 對不同的電接觸類型有不同的安裝工藝要求，達(dá)不到規(guī)定的工藝要求和標(biāo)準(zhǔn)，就會使電接觸不良。 (7)電接觸不良導(dǎo)致電路不通 電接觸點是電路中最薄弱的環(huán)節(jié)，電接觸不良是導(dǎo)致電路不通的重要原因。例如，刀開關(guān)觸頭松動、觸頭未接觸、導(dǎo)線聯(lián)接點未搭接好、導(dǎo)線與設(shè)備接線端子聯(lián)接螺釘松動、錫焊點斷開等，常常導(dǎo)致電路不通。又如，某些電接觸點從外表上看似乎已接觸好，而實際并沒有聯(lián)接好。在電氣設(shè)備維修中常將這種似接非接的電接觸點稱為“虛聯(lián)接點”。接通時斷時續(xù)。查找“虛聯(lián)接點”是查找電氣設(shè)備故障的難點之一。再如，對于某些低電壓回路，如果電接觸電阻遠(yuǎn)大于負(fù)載電阻，則負(fù)載兩端的電壓會遠(yuǎn)低于工作電壓，負(fù)載不能工作。實際上也已構(gòu)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，稱為濕度。在一般情況下，人們習(xí)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%，稱為高濕;相對濕度小于40%，稱為低濕或干燥。濕度對電氣設(shè)備的影響主要是絕緣強度、霉菌生長、金屬腐蝕與磨損等。 (1)濕度偏高，降低了電氣設(shè)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，空氣中的水分附著在絕緣材料的表面，使電氣設(shè)備的絕緣電阻降低，特別是當(dāng)空氣中的水份滲透到絕緣材料內(nèi)部或溶解到絕緣油(如變壓器油)中時，材料的絕緣性能大大下降，設(shè)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)濕度與長霉 潮濕的空氣有利于霉菌孢子發(fā)芽生長。這些物質(zhì)與絕緣材料相互作用后會導(dǎo)致產(chǎn)品絕緣性能下降，對金屬起腐蝕作用。一些極細(xì)的銅導(dǎo)線，如儀表、繼電器的線圈等，在潮濕地區(qū)常因長霉發(fā)綠而被腐蝕，造成斷線事故。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(dāng)電源電壓比電氣設(shè)備額定電壓偏高或偏低時，電氣設(shè)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(xù)時間的長短。在嚴(yán)重的情況下，電氣設(shè)備將因此而產(chǎn)生故障。 6.負(fù)載不對稱引起的電氣故障 在三相負(fù)載不對稱情況下，即使三相電源對稱，各相負(fù)載的電壓也會不相等。由于負(fù)載不對稱，使電源中性點和負(fù)載中性點之間的電壓Uo≠0，使各相負(fù)載不相等。這種負(fù)載中性點和電源中性點電位不等，即不重合的現(xiàn)象，稱為中性點偏移。很顯然，當(dāng)Uo很大時，必然使負(fù)載的某些相電壓偏高，造成負(fù)載的故障。 7.電弧引起的電氣故障 電弧的可導(dǎo)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(dǎo)電的離子流，且質(zhì)量輕，可迅速移動和拉長。因此，在三相導(dǎo)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(dǎo)體對地放電形成電弧，這個電弧又不能迅速熄滅，則會造成相對地短路。電弧還可能使開關(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(yīng)遵循的步驟 為避免在二次設(shè)備故障查找中少走彎路，必須自始至終的根據(jù)故障的特征現(xiàn)象冷靜分析，也就是說要在分析判斷，綜合運用理論的基礎(chǔ)上進行，而任何盲目的急躁、蠻干都是解決不了問題的，甚至是越查越糊涂。為此必須遵循以下幾個方面： 1.熟悉電路原理。當(dāng)一臺設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)發(fā)生故障時.不要急于動手拆卸，首先要了解該電氣設(shè)備產(chǎn)生故障的原因、經(jīng)過、范圍、現(xiàn)象，熟悉該設(shè)備及電氣系統(tǒng)的基本工作原理，分析各個具體電路。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龍去脈，仔細(xì)分析.結(jié)合實際經(jīng)驗。經(jīng)過周密思考，確定一個科學(xué)的檢修方案。 2.先電源后機械。電氣設(shè)備都以電氣一機械原理為基礎(chǔ)，特別是機電儀一體化的先進設(shè)備，機械和電子在功能上有機配合，是一個整體的兩個部分。往往電源出現(xiàn)故障，影響了機械系統(tǒng)，許多機械傳動部件的功能就不起作用。因此不要被表面現(xiàn)象迷惑，電氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障并不全部都是電氣本身的問題，有可能是機械部件發(fā)生故障引起的。 3.先簡單，后復(fù)雜。一是檢修故障要先用最簡單易行、日已最拿手的方法去處理，再用復(fù)雜、精確的方法。二是排除故障時，先排除直觀、顯而易見、簡單常見的故障，后排除難度較高，沒有處理過的疑難故障。 4.先外部檢查.后內(nèi)部處理。外部是指暴露在電氣設(shè)備外殼或密封件外部的各種開關(guān)、按鈕、插口及指示燈。內(nèi)部是指在電氣設(shè)備外殼或密封件內(nèi)部的印刷電路板、元器件及各種連接導(dǎo)線。先外部調(diào)試，后內(nèi)部處理，就是在不拆卸電氣設(shè)備的情況下，利用電氣設(shè)備面板上的開關(guān)、旋鈕、按鈕等調(diào)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(nèi)的故障，盡量避免不必要拆卸。如有必要拆卸時，必須對機械、電氣聯(lián)系復(fù)雜的相關(guān)部件、接線端子做上記號，以防止在恢復(fù)安裝時出錯。 5.先靜態(tài)測試，后動態(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(shè)備進行檢修;“動態(tài)”是指通電后對電氣設(shè)備的檢修。許多電氣設(shè)備發(fā)生故障檢修時，不能立即通電，如果通電的話，會人為擴大故障范圍，燒毀更多的元器件，造成不應(yīng)該的損失。因此，在故障機通電前，先進行電阻的測量，采取必要的措施后，方能通電檢修。 6.先公用電路，后專用電路任何電氣系統(tǒng)的公用電路出故障，其能量、信息就無法傳送、分配到各具體電路，專用電路的功能、性能就不起作用。如一個電氣設(shè)備的電源部分出故障，整個系統(tǒng)就無法正常運轉(zhuǎn)，向各種專用電路傳遞的能量、信息就不可能實現(xiàn)。因此只有遵循先公用電路、后專用電路的順序，才能快速、準(zhǔn)確無誤地排除電氣設(shè)備的故障。 7.先檢修通病，后攻疑難雜癥 電氣設(shè)備經(jīng)常容易產(chǎn)生相同類型的故障就是“通病”。由于通病比較常見，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間排除比較少見、難度高、古怪的疑難雜癥，簡化步驟，縮小范圍，有的放矢，提高檢修速度。 四、電氣設(shè)備故障分析常用的方法 1.狀態(tài)分析法 這是一種發(fā)生故障時根據(jù)電氣設(shè)備所處的狀態(tài)進行分析的方法。電氣設(shè)備的運行過程可以分解成若干個連續(xù)的階段，這些階段也可稱為狀態(tài)，如電動機工作過程可以分解成啟動、運轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、高速、低速、制動、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)，如電動機啟動時，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(jù)。 2.圖形分析法 電氣設(shè)備圖是用以描述電氣設(shè)備的構(gòu)成、原理、功能、提供裝接和使用維修信息的依據(jù)。分析電氣設(shè)備必然要使用各類電氣圖，根據(jù)故障情況，從圖形上進行分析。電氣設(shè)備圖紙種類很多，如原理圖、構(gòu)造圖、系統(tǒng)圖、接線圖、展開圖、位置圖等。分析電氣故障時，常常要對各種圖進行分析，并且要掌握各種圖與圖之間的有機關(guān)系，如由接線圖變換成電路圖、由展開圖變換成原理圖等。 3.單元分析法 一個電氣設(shè)備總是由若干單元構(gòu)成的，每一個單元具有特定的功能。從一定意義上講，電氣設(shè)備故障意味著某功能的喪失，由此可判定故障發(fā)生的單元。分析電氣故障應(yīng)將設(shè)備劃分為單元(通常是按功能劃分)，進而確定故障的范圍。 4.回路分析法 電路中任一閉合的路徑稱為回路。回路是構(gòu)成電氣設(shè)備電路的基本單元、分析電氣設(shè)備故障，尤其是分析電路斷路、短路故障時，常常需要找出回路中元件，導(dǎo)線及其聯(lián)接點，以此確定故障的原因和部位。 5.推理分析法 電氣設(shè)備中各組成和功能都有其內(nèi)在聯(lián)系，如聯(lián)接順序、動作順序、電流流向、電壓分配等都有其特定的規(guī)律，因而某一部件、組件、元件的故障必然影響其他部分，表現(xiàn)出特有的故障現(xiàn)象。在分析電氣故障時，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(xiàn)象找出故障的根源。這一過程就是邏輯推理過程，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.簡化分析法 電氣設(shè)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(jù)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(shè)備故障的最終目的。確定故障部位是查找電氣設(shè)備故障的最終目的。確定故障部位可理解成確定設(shè)備的故障點，如短路點、損壞元件等，也可理解成確定某些運行參數(shù)的變異，如電壓波動、三相不平衡等。 確定故障部位是在對故障現(xiàn)象進行周密的考察和細(xì)致分析的基礎(chǔ)上進行的。在這一過程中，往往要采用看、聽、聞、摸、測、比、替 試、菜單等多種方法。 1.看：在電氣設(shè)備故障中，通過檢查外觀和變色能發(fā)現(xiàn)的故障非常多。這些統(tǒng)稱為通過目測能進行異常現(xiàn)象判斷。通過目測檢查能夠發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象如下：破損(斷線、帶傷、粗糙)，變形(膨脹、收縮)，松動，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，有無雜質(zhì)異物，動作不正常。這些均是已經(jīng)列在檢查規(guī)程的條目中的現(xiàn)象，把發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象與每一種電氣設(shè)備一一對應(yīng)，列出分析就能發(fā)現(xiàn)故障。 2.聽：傾聽電氣設(shè)備運行時聲音的變化來判斷工況。如，異步電動機缺相啟動不了，發(fā)出較大的“嗡嗡”聲;電動機軸承損壞時，發(fā)出“沙沙”聲，等等。 3.聞：從氣味變化發(fā)現(xiàn)故障：人類感覺所能夠反映的現(xiàn)象中，氣味是尚未有科學(xué)上的通用標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象之一。對氣味的感覺因人而異。當(dāng)人進入配電間或在檢查電氣設(shè)備時，嗅聞電氣設(shè)備運行時散發(fā)出來的氣味。如電氣設(shè)備因短路、過載等故障導(dǎo)致溫升超限時，可出現(xiàn)刺鼻的焦糊味。 4.摸：通過觸摸電氣設(shè)備外殼溫度來粗略判斷低級絕緣設(shè)備或一般設(shè)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法確定部位的，而要借助各種儀器、儀表，對故障設(shè)備的電壓、電流、功率、頻率、阻抗、絕緣值、溫度、振幅、轉(zhuǎn)速等進行測量，以確定故障部位。例如，通過測量絕緣電阻、吸收比、介質(zhì)損耗，判定設(shè)備絕緣是否受潮;通過直流電阻的測量，確定長距離線路或變壓器內(nèi)部繞組的短路點、接地點以及通斷等。 6.比：在有些情況下，可采用與同類完好設(shè)備進行比較來確定故障的方法，例如，一個線圈是否存在匝間短路，可通過測量線圈的直流電阻來判定，但直流電阻多大才是完好卻無法判別，這時可以與一個同型號且完好的線圈的直流電阻值進行比較來判別。又如，某設(shè)備中的一個電容是否損壞(電容值變化)無法判別，可以用一個同類型的完好的電容器替換，如果設(shè)備恢復(fù)正常，則故障部位就是這個電容。 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，用于替換的電器應(yīng)與原電器規(guī)格、型號、技術(shù)參數(shù)(含輸入的電氣控制量值)相一致，導(dǎo)線連接要正確、牢固，以免發(fā)生新的故障。 8.試：在確保設(shè)備安全的情況下，可以通過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作等，以發(fā)現(xiàn)和確定故障的部位。 9.菜單法：即根據(jù)故障現(xiàn)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，然后一個個地查找和驗證，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(jié)語： 上述的檢查方法是從變電設(shè)備電氣故障診斷中歸納出來的基本方法，在查找某一種故障時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(jié)經(jīng)驗。同時，還應(yīng)把設(shè)備的故障現(xiàn)象、原因、查找排除經(jīng)過、技巧的心得記錄在專用筆記本上，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。 |
