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gongddz
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樓主  發表于: 2017-01-20 14:43
老帕:Patrick Zhang,張白帆,機械工業出版社金牌作者,這也是其在知乎網的網名,“帕特里克”的音譯,有網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!

我參與設計和施工的工程很多,已經無法統計和計數了。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據中心工程等等。

不過,我最引為自豪的不是設計某工程,而是工程故障分析。原因很簡單,故障分析最能體現個人技術水平。

第一個例子:

某日,某地的一座工廠內,低壓配電柜發生嚴重故障,配電室設備基本燒毀,全廠的生產完全中斷。

售后服務人員抵達現場,發現現場已經清理過了,關鍵證據沒有了。于是把現場照片和10kV故障錄波交給我,讓我來分析事故原因。

我根據錄波記錄,發現在發生故障時間段的數百毫秒時間內,首先出現兩相的電壓波形近乎重疊,另外一相與其它兩相反相,接著重疊和反相現象消失;過了數十毫秒后,又來了數十毫秒的重疊和反相,且電流明顯變大;再接著又消失;最后,出現了三相對稱短路現象。根據電流幅值測算,可以知道低壓側的短路規模。六十毫秒后,斷路器開斷,電流均歸零。

我告訴售后服務,應當是出現反相的那一相出現單相接地故障,繼而引發系統出現三相短路事故,最終導致配電室發生嚴重電氣火災致使全站設備燒毀。

根據系統的母線槽和母線規格和長度,我計算和估計了低壓開關柜中的事故發生點,并告訴售后服務應當如何去查找線索。經過努力,找到了關鍵線索,給出了事故結論。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母線,致使發生單相接地故障,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,很容易出現溫升超標,可能是溫升過熱導致電器設備燒毀。但奇怪的是,按配電設備實際配置方案、開關柜柜體防護等級和母線降容看,完全滿足要求。可見這第一想法是錯誤的。

第二想法是:是否是某電器與主斷路器之間的短路協調配合未做好,致使觸頭開斷熔焊而致電氣火災。檢索了配置方案中的短路協調方案,發現符合要求。

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電弧熔焊?要檢查這個問題,一定要調取系統的控制原理圖,以及儀器儀表的樣本材料。

最后我發現,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柜圖片,果然發現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。若觸頭發生沾粘,保險絲會熔斷。

帶著疑問我再次仔細檢索配電設備的圖紙,發現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。當出現故障后,微斷根本就無法去執行保護。

最后查清楚了,事故就是從控制器開始的。控制器中的繼電器觸頭應當采用兩個同類觸頭串聯,但實際上只是采用一個觸頭執行控制。當觸頭因為無法熄弧而熔焊時,盡管電流已經超過給定值,但因為斷路器的額定電流過大,斷路器未執行保護。

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,某地鐵站發來通知:地鐵站電力測控系統死機,系統重啟、雖然系統已經恢復,但近兩百座地鐵站內都安裝了PLC,需要立即查清楚原因。

PLC執行了兩項主要功能,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,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電池來維持數據,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鍵標識,看看死機的原因到底是什么。

無獨有偶,某國內石油公司總部配電系統測控PLC也發生了類似現象,最奇怪的是,發生故障的時間都是周一上午某個時段。檢查了程序和外設,依然沒有任何問題。排障時,我也采用內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,故障終于現形了:原來這個時間段電源中出現大量干擾波,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存來處理外部中斷,而通信也要占用內存來處理繼保裝置和電力儀表的緊急狀況,兩者爭搶內存,最終導致PLC死機。

至于干擾波的來源是什么?沒人說的清。估計是該單位內部某不為人知的部門在做什么事情,產生了強烈的諧波干擾信號吧。

將結果反饋給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來各自獨立執行。并會同售后服務把所有地鐵站的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,避免再次出現類似現象。

第四個例子:

某日,桌上的電話鈴響起,售后服務告訴我,某地的一臺1000kW電爐配套的75kW電動機燒毀了,檢修人員發現,燒毀的原因是因為過載保護未動作。他們把資料發給我,讓我仔細研究。

我檢查了配置方案,發現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:電爐控制電路也即調功器的晶閘管觸發方式是什么?電機的電源是否與電爐同電源?

回答是:晶閘管為過零觸發,電機與電爐同電源,為一臺1600kVA電爐變壓器。

結果就很明確了:晶閘管過零觸發會產生頻率為分數次的諧波,它會造成電機過熱,電機的熱保護應當常常動作才是。

我讓售后服務去檢查熱繼電器的整定值,發現整定值調整到最大值,完全起不到保護作用。詢問了廠方技術人員,原來他們嫌熱繼電器老動作,影響生產,就故意把它的整定值調大了,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。

文章轉自:機械工業出版社E視界(微信)
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    enderz
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    1樓  發表于: 2018-01-08 14:47
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