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現代科技技術的迅猛發展，使采用微機控制的機電儀一體的智能化電氣設備，在電網中得到廣泛的應用。當設備出現故障時，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 1.隱性：故障沒有外表特征，不易被人發現。如：熔絲熔斷、絕緣導線內部斷裂、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，容易被人發現。如繼電器和接觸器繞組過熱、冒煙、發出焦味、觸頭燒融、接頭松脫、電器聲音異常、振動過大、動作卡澀等; 3.故障區域性廣：一種電氣設備能實現某種功能，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是在進、出線間隔內，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較廣的范圍內，給查找電氣故障帶來了麻煩。 二、變電所電氣設備運行中常見故障的種類及分析： 根據故障現象分析故障原因，是查找電氣故障的關鍵。分析的基礎是對電工學的基本理論和控制、接線方式的熟悉程度，某一設備故障產生的原因可能很多，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。溫度過高，電接觸兩導體表面會劇烈氧化，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;當溫度達到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體變形 兩根或三根平行導體(如架空線、硬鋁母線等)，在較大的短路電流作用下，導體受到吸力或斥力。當這種力超過某一程度時，就會使導體變形、接頭松脫、支撐固定件損壞。 (2)電動力可能使開關誤動作 當流過開關的電流很大(如短路)時，其電動力可能使刀開關自動打開。而刀開關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。 (3)觸頭接觸處的收縮電動力可能使觸頭燒損 通常，當載流導體截面沿導體長度(軸向)發生變化時，在截面變小處會產生軸向電動力。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，尤其是開關觸頭材料，對其導電性、硬度等有著較嚴格要求。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。在修理過程中或經過長時間的磨損，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時，必然引起電化學腐蝕。是比較多見的。運行時間一長，必然產生電接觸故障。 (5)電接觸表面性能不良。 電接觸表面上，由于種種原因，覆蓋著一層導電性很差的物質，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，就會使電接觸不良。 (7)電接觸不良導致電路不通 電接觸點是電路中最薄弱的環節，電接觸不良是導致電路不通的重要原因。例如，刀開關觸頭松動、觸頭未接觸、導線聯接點未搭接好、導線與設備接線端子聯接螺釘松動、錫焊點斷開等，常常導致電路不通。又如，某些電接觸點從外表上看似乎已接觸好，而實際并沒有聯接好。在電氣設備維修中常將這種似接非接的電接觸點稱為“虛聯接點”。接通時斷時續。查找“虛聯接點”是查找電氣設備故障的難點之一。再如，對于某些低電壓回路，如果電接觸電阻遠大于負載電阻，則負載兩端的電壓會遠低于工作電壓，負載不能工作。實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%，稱為高濕;相對濕度小于40%，稱為低濕或干燥。濕度對電氣設備的影響主要是絕緣強度、霉菌生長、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，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，產生電氣故障。 (2)濕度與長霉 潮濕的空氣有利于霉菌孢子發芽生長。這些物質與絕緣材料相互作用后會導致產品絕緣性能下降，對金屬起腐蝕作用。一些極細的銅導線，如儀表、繼電器的線圈等，在潮濕地區常因長霉發綠而被腐蝕，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 當電源電壓比電氣設備額定電壓偏高或偏低時，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間的長短。在嚴重的情況下，電氣設備將因此而產生故障。 6.負載不對稱引起的電氣故障 在三相負載不對稱情況下，即使三相電源對稱，各相負載的電壓也會不相等。由于負載不對稱，使電源中性點和負載中性點之間的電壓Uo≠0，使各相負載不相等。這種負載中性點和電源中性點電位不等，即不重合的現象，稱為中性點偏移。很顯然，當Uo很大時，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，且質量輕，可迅速移動和拉長。因此，在三相導體中，若其中一相因某種原因發生電弧，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。電弧還可能使開關絕緣油等其他材料產生氣體并急劇膨脹，產生爆炸事故。 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，也就是說要在分析判斷，綜合運用理論的基礎上進行，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。當一臺設備的電氣控制系統發生故障時.不要急于動手拆卸，首先要了解該電氣設備產生故障的原因、經過、范圍、現象，熟悉該設備及電氣系統的基本工作原理，分析各個具體電路。弄清原理中元件之間的相互聯系以及信號在電路中的來龍去脈，仔細分析.結合實際經驗。經過周密思考，確定一個科學的檢修方案。 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設備，機械和電子在功能上有機配合，是一個整體的兩個部分。往往電源出現故障，影響了機械系統，許多機械傳動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題，有可能是機械部件發生故障引起的。 3.先簡單，后復雜。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關、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。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關、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，必須對機械、電氣聯系復雜的相關部件、接線端子做上記號，以防止在恢復安裝時出錯。 5.先靜態測試，后動態測量“靜態”是指發生故障后，在不通電的情況下，對電氣設備進行檢修;“動態”是指通電后對電氣設備的檢修。許多電氣設備發生故障檢修時，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。如一個電氣設備的電源部分出故障，整個系統就無法正常運轉，向各種專用電路傳遞的能量、信息就不可能實現。因此只有遵循先公用電路、后專用電路的順序，才能快速、準確無誤地排除電氣設備的故障。 7.先檢修通病，后攻疑難雜癥 電氣設備經常容易產生相同類型的故障就是“通病”。由于通病比較常見，積累的經驗較豐富，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、電氣設備故障分析常用的方法 1.狀態分析法 這是一種發生故障時根據電氣設備所處的狀態進行分析的方法。電氣設備的運行過程可以分解成若干個連續的階段，這些階段也可稱為狀態，如電動機工作過程可以分解成啟動、運轉、正轉、反轉、高速、低速、制動、停止等工作狀態，電氣故障總是發生于某一狀態，而在這一狀態中，各種元件又處于什么狀態，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。 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電氣圖，根據故障情況，從圖形上進行分析。電氣設備圖紙種類很多，如原理圖、構造圖、系統圖、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 一個電氣設備總是由若干單元構成的，每一個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某功能的喪失，由此可判定故障發生的單元。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。回路是構成電氣設備電路的基本單元、分析電氣設備故障，尤其是分析電路斷路、短路故障時，常常需要找出回路中元件，導線及其聯接點，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系，如聯接順序、動作順序、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，常常需要從這一故障聯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，如短路點、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、三相不平衡等。 確定故障部位是在對故障現象進行周密的考察和細致分析的基礎上進行的。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：在電氣設備故障中，通過檢查外觀和變色能發現的故障非常多。這些統稱為通過目測能進行異常現象判斷。通過目測檢查能夠發現的現象如下：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，產生火花，有無雜質異物，動作不正常。這些均是已經列在檢查規程的條目中的現象，把發現的現象與每一種電氣設備一一對應，列出分析就能發現故障。 2.聽：傾聽電氣設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，發出較大的“嗡嗡”聲;電動機軸承損壞時，發出“沙沙”聲，等等。 3.聞：從氣味變化發現故障：人類感覺所能夠反映的現象中，氣味是尚未有科學上的通用標準的現象之一。對氣味的感覺因人而異。當人進入配電間或在檢查電氣設備時，嗅聞電氣設備運行時散發出來的氣味。如電氣設備因短路、過載等故障導致溫升超限時，可出現刺鼻的焦糊味。 4.摸：通過觸摸電氣設備外殼溫度來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、介質損耗，判定設備絕緣是否受潮;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，如果設備恢復正常，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，用于替換的電器應與原電器規格、型號、技術參數(含輸入的電氣控制量值)相一致，導線連接要正確、牢固，以免發生新的故障。 8.試：在確保設備安全的情況下，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，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。此方法最適合初學者使用。 六、結語： 上述的檢查方法是從變電設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經驗。同時，還應把設備的故障現象、原因、查找排除經過、技巧的心得記錄在專用筆記本上，以便積累工作經驗。提高今后查找排除故障的效率和能力。 |
