老帕：Patrick Zhang，張白帆，機(jī)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(jī)場T3航站樓工程、奧運(yùn)會工程和核電工程，有多達(dá)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(yán)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(dá)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(dāng)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(dǎo)致配電室發(fā)生嚴(yán)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(diǎn)，并告訴售后服務(wù)應(yīng)當(dāng)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(rèn)我的分析是對的。
原來，在我指出的故障點(diǎn)，有一臺散熱用的風(fēng)機(jī)。電工在檢修后安裝時，不慎讓風(fēng)機(jī)碰到了系統(tǒng)母線，致使發(fā)生單相接地故障，最后導(dǎo)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(biāo)，可能是溫升過熱導(dǎo)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(hù)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(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(bǔ)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(bǔ)償回路的燒蝕情況尤為嚴(yán)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(xì)檢索配電設(shè)備的圖紙，發(fā)現(xiàn)控制回路的保護(hù)電器根本就不是熔斷器，而是微型斷路器。再仔細(xì)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(dāng)出現(xiàn)故障后，微斷根本就無法去執(zhí)行保護(hù)。
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(yīng)當(dāng)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(dāng)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(hù)。
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(jī)，系統(tǒng)重啟、雖然系統(tǒng)已經(jīng)恢復(fù)，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(jī)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(jī)內(nèi)電池來維持?jǐn)?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(biāo)識，看看死機(jī)的原因到底是什么。
無獨(dú)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(biāo)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(qiáng)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(dǎo)致PLC死機(jī)。
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(qiáng)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(dú)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(dú)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(jī)燒毀了，檢修人員發(fā)現(xiàn)，燒毀的原因是因為過載保護(hù)未動作。他們把資料發(fā)給我，讓我仔細(xì)研究。
我檢查了配置方案，發(fā)現(xiàn)所有元器件都是按標(biāo)準(zhǔn)配置的，完全符合要求。那么過載保護(hù)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(jī)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(jī)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?jǐn)?shù)次的諧波，它會造成電機(jī)過熱，電機(jī)的熱保護(hù)應(yīng)當(dāng)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(hù)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(qiáng)電源的5次諧波濾波和抑制；將電機(jī)電源調(diào)整到其它變壓器，不要與電爐變壓器在一起；恢復(fù)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(jī)械工業(yè)出版社E視界（微信）
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