老帕:Patrick Zhang,張白帆,機械工業(yè)出版社金牌作者,這也是其在知乎網(wǎng)的網(wǎng)名,“帕特里克”的音譯,有網(wǎng)友在留言中直呼為老帕,因此得名!
下面就聽聽老帕是怎么回答這個問題的吧!
我參與設(shè)計和施工的工程很多,已經(jīng)無法統(tǒng)計和計數(shù)了。這些工程中,比較有名的有長江三峽工程,有首都機場T3航站樓工程、奧運會工程和核電工程,有多達11座城市的地鐵工程,有青藏鐵路工程,有若干家銀行和移動公司的數(shù)據(jù)中心工程等等。
不過,我最引為自豪的不是設(shè)計某工程,而是工程故障分析。原因很簡單,故障分析最能體現(xiàn)個人技術(shù)水平。
第一個例子:
某日,某地的一座工廠內(nèi),低壓配電柜發(fā)生嚴重故障,配電室設(shè)備基本燒毀,全廠的生產(chǎn)完全中斷。
售后服務(wù)人員抵達現(xiàn)場,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場已經(jīng)清理過了,關(guān)鍵證據(jù)沒有了。于是把現(xiàn)場照片和10kV故障錄波交給我,讓我來分析事故原因。
我根據(jù)錄波記錄,發(fā)現(xiàn)在發(fā)生故障時間段的數(shù)百毫秒時間內(nèi),首先出現(xiàn)兩相的電壓波形近乎重疊,另外一相與其它兩相反相,接著重疊和反相現(xiàn)象消失;過了數(shù)十毫秒后,又來了數(shù)十毫秒的重疊和反相,且電流明顯變大;再接著又消失;最后,出現(xiàn)了三相對稱短路現(xiàn)象。根據(jù)電流幅值測算,可以知道低壓側(cè)的短路規(guī)模。六十毫秒后,斷路器開斷,電流均歸零。
我告訴售后服務(wù),應(yīng)當是出現(xiàn)反相的那一相出現(xiàn)單相接地故障,繼而引發(fā)系統(tǒng)出現(xiàn)三相短路事故,最終導致配電室發(fā)生嚴重電氣火災(zāi)致使全站設(shè)備燒毀。
根據(jù)系統(tǒng)的母線槽和母線規(guī)格和長度,我計算和估計了低壓開關(guān)柜中的事故發(fā)生點,并告訴售后服務(wù)應(yīng)當如何去查找線索。經(jīng)過努力,找到了關(guān)鍵線索,給出了事故結(jié)論。事后,用戶也不得不承認我的分析是對的。
原來,在我指出的故障點,有一臺散熱用的風機。電工在檢修后安裝時,不慎讓風機碰到了系統(tǒng)母線,致使發(fā)生單相接地故障,最后導致三相短路和全廠停電事故。
第二個例子:
某日,海拔3600米的秘魯銅礦發(fā)來郵件,也是整座配電室燒毀。對方要求解析事故原因,并提供了現(xiàn)場圖片。
我的第一想法是:由于配電室海拔高度高,很容易出現(xiàn)溫升超標,可能是溫升過熱導致電器設(shè)備燒毀。但奇怪的是,按配電設(shè)備實際配置方案、開關(guān)柜柜體防護等級和母線降容看,完全滿足要求?梢娺@第一想法是錯誤的。
第二想法是:是否是某電器與主斷路器之間的短路協(xié)調(diào)配合未做好,致使觸頭開斷熔焊而致電氣火災(zāi)。檢索了配置方案中的短路協(xié)調(diào)方案,發(fā)現(xiàn)符合要求。
第三個想法是:是否某儀器儀表不滿足高原的工作條件,它的繼電器觸頭出現(xiàn)電弧熔焊?要檢查這個問題,一定要調(diào)取系統(tǒng)的控制原理圖,以及儀器儀表的樣本材料。
最后我發(fā)現(xiàn),一款無功功率補償控制器的出口繼電器不滿足高海拔工作要求。我檢索了燒毀后的開關(guān)柜圖片,果然發(fā)現(xiàn)無功功率補償回路的燒蝕情況尤為嚴重。
但這里其實是存在問題的:無功功率控制器的電源屬于控制回路,它上面安裝了保險絲。若觸頭發(fā)生沾粘,保險絲會熔斷。
帶著疑問我再次仔細檢索配電設(shè)備的圖紙,發(fā)現(xiàn)控制回路的保護電器根本就不是熔斷器,而是微型斷路器。再仔細看圖紙,這些微斷居然都是20A的,而控制回路的電流一般是6A。當出現(xiàn)故障后,微斷根本就無法去執(zhí)行保護。
最后查清楚了,事故就是從控制器開始的?刂破髦械睦^電器觸頭應(yīng)當采用兩個同類觸頭串聯(lián),但實際上只是采用一個觸頭執(zhí)行控制。當觸頭因為無法熄弧而熔焊時,盡管電流已經(jīng)超過給定值,但因為斷路器的額定電流過大,斷路器未執(zhí)行保護。
第三個例子:
用PLC編寫了成千上萬套測控程序,向來沒有什么問題。
某日,某地鐵站發(fā)來通知:地鐵站電力測控系統(tǒng)死機,系統(tǒng)重啟、雖然系統(tǒng)已經(jīng)恢復,但近兩百座地鐵站內(nèi)都安裝了PLC,需要立即查清楚原因。
PLC執(zhí)行了兩項主要功能,一項是測控,一項是通信。檢查了程序,什么紕漏也沒有;檢查外設(shè),也沒有問題。那么死機的原因到底是什么?
突然想到一個很隱蔽的方法:任何一款PLC都有用于檢測的若干寄存器,這幾個寄存器用機內(nèi)電池來維持數(shù)據(jù),即使停電也能保持信息。我用這幾個寄存器來保存兩個程序切換時的關(guān)鍵標識,看看死機的原因到底是什么。
無獨有偶,某國內(nèi)石油公司總部配電系統(tǒng)測控PLC也發(fā)生了類似現(xiàn)象,最奇怪的是,發(fā)生故障的時間都是周一上午某個時段。檢查了程序和外設(shè),依然沒有任何問題。排障時,我也采用內(nèi)部寄存器來保存切換標識,外部配套了示波器觀察和記錄PLC電源的波形。到了周一上午,故障終于現(xiàn)形了:原來這個時間段電源中出現(xiàn)大量干擾波,強烈的干擾信號擾亂了PLC的測控和通信切換,測控程序要長時間占用內(nèi)存來處理外部中斷,而通信也要占用內(nèi)存來處理繼保裝置和電力儀表的緊急狀況,兩者爭搶內(nèi)存,最終導致PLC死機。
至于干擾波的來源是什么?沒人說的清。估計是該單位內(nèi)部某不為人知的部門在做什么事情,產(chǎn)生了強烈的諧波干擾信號吧。
將結(jié)果反饋給PLC的制造商(法國),這些浪漫之都的工程人員們,對這些緊急問題采取拖延政策。我們急他們不急。
最后決定,將測控和通信分開,用兩臺PLC來各自獨立執(zhí)行。并會同售后服務(wù)把所有地鐵站的PLC做了相同的處理措施,徹底地解決了問題。
從此以后,不管是什么工程,PLC的測控功能和通信一律分開,由兩個獨立的PLC各自完成。不管是何品牌的PLC,做法相同,避免再次出現(xiàn)類似現(xiàn)象。
第四個例子:
某日,桌上的電話鈴響起,售后服務(wù)告訴我,某地的一臺1000kW電爐配套的75kW電動機燒毀了,檢修人員發(fā)現(xiàn),燒毀的原因是因為過載保護未動作。他們把資料發(fā)給我,讓我仔細研究。
我檢查了配置方案,發(fā)現(xiàn)所有元器件都是按標準配置的,完全符合要求。那么過載保護未動作的原因是什么?
突然,我想到了電爐的問題。我打電話問售后服務(wù):電爐控制電路也即調(diào)功器的晶閘管觸發(fā)方式是什么?電機的電源是否與電爐同電源?
回答是:晶閘管為過零觸發(fā),電機與電爐同電源,為一臺1600kVA電爐變壓器。
結(jié)果就很明確了:晶閘管過零觸發(fā)會產(chǎn)生頻率為分數(shù)次的諧波,它會造成電機過熱,電機的熱保護應(yīng)當常常動作才是。
我讓售后服務(wù)去檢查熱繼電器的整定值,發(fā)現(xiàn)整定值調(diào)整到最大值,完全起不到保護作用。詢問了廠方技術(shù)人員,原來他們嫌熱繼電器老動作,影響生產(chǎn),就故意把它的整定值調(diào)大了,最后釀成事故。
我給他們的建議是:加強電源的5次諧波濾波和抑制;將電機電源調(diào)整到其它變壓器,不要與電爐變壓器在一起;恢復熱繼電器的整定值到到正確值上。
總之,作為一名電氣工程師,我覺得最重要的還是尊重知識和積累知識,用知識和經(jīng)驗來武裝自己;遇事多思考,既能歷練自己,也能從中獲得快樂和滿足。
文章轉(zhuǎn)自:機械工業(yè)出版社E視界(微信)