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(tīng)聽(tīng)老帕是怎么回答這個(gè)問(wèn)題的吧!
我參與設(shè)計(jì)和施工的工程很多,已經(jīng)無(wú)法統(tǒng)計(jì)和計(jì)數(shù)了。這些工程中,比較有名的有長(zhǎng)江三峽工程,有首都機(jī)場(chǎng)T3航站樓工程、奧運(yùn)會(huì)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(dòng)公司的數(shù)據(jù)中心工程等等。
不過(guò),我最引為自豪的不是設(shè)計(jì)某工程,而是工程故障分析。原因很簡(jiǎn)單,故障分析最能體現(xiàn)個(gè)人技術(shù)水平。
第一個(gè)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(chǎng),發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)清理過(guò)了,關(guān)鍵證據(jù)沒(méi)有了。于是把現(xiàn)場(chǎng)照片和10kV故障錄波交給我,讓我來(lái)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(shí)間段的數(shù)百毫秒時(shí)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(guò)了數(shù)十毫秒后,又來(lái)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(duì)稱(chēng)短路現(xiàn)象。根據(jù)電流幅值測(cè)算,可以知道低壓側(cè)的短路規(guī)模。六十毫秒后,斷路器開(kāi)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(zhǎng)度,我計(jì)算和估計(jì)了低壓開(kāi)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(guò)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(duì)的。
原來(lái),在我指出的故障點(diǎn),有一臺(tái)散熱用的風(fēng)機(jī)。電工在檢修后安裝時(shí),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(gè)例子:
某日,海拔3600米的秘魯銅礦發(fā)來(lái)郵件,也是整座配電室燒毀。對(duì)方要求解析事故原因,并提供了現(xiàn)場(chǎng)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(guò)熱導(dǎo)致電器設(shè)備燒毀。但奇怪的是,按配電設(shè)備實(shí)際配置方案、開(kāi)關(guān)柜柜體防護(hù)等級(jí)和母線降容看,完全滿足要求?梢(jiàn)這第一想法是錯(cuò)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(kāi)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(gè)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(gè)問(wèn)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(wú)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(kāi)關(guān)柜圖片,果然發(fā)現(xiàn)無(wú)功功率補(bǔ)償回路的燒蝕情況尤為嚴(yán)重。
但這里其實(shí)是存在問(wèn)題的:無(wú)功功率控制器的電源屬于控制回路,它上面安裝了保險(xiǎn)絲。若觸頭發(fā)生沾粘,保險(xiǎn)絲會(huì)熔斷。
帶著疑問(wèn)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(wú)法去執(zhí)行保護(hù)。
最后查清楚了,事故就是從控制器開(kāi)始的?刂破髦械睦^電器觸頭應(yīng)當(dāng)采用兩個(gè)同類(lèi)觸頭串聯(lián),但實(shí)際上只是采用一個(gè)觸頭執(zhí)行控制。當(dāng)觸頭因?yàn)闊o(wú)法熄弧而熔焊時(shí),盡管電流已經(jīng)超過(guò)給定值,但因?yàn)閿嗦菲鞯念~定電流過(guò)大,斷路器未執(zhí)行保護(hù)。
第三個(gè)例子:
用PLC編寫(xiě)了成千上萬(wàn)套測(cè)控程序,向來(lái)沒(méi)有什么問(wèn)題。
某日,某地鐵站發(fā)來(lái)通知:地鐵站電力測(cè)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(xiàng)主要功能,一項(xiàng)是測(cè)控,一項(xiàng)是通信。檢查了程序,什么紕漏也沒(méi)有;檢查外設(shè),也沒(méi)有問(wèn)題。那么死機(jī)的原因到底是什么?
突然想到一個(gè)很隱蔽的方法:任何一款PLC都有用于檢測(cè)的若干寄存器,這幾個(gè)寄存器用機(jī)內(nèi)電池來(lái)維持?jǐn)?shù)據(jù),即使停電也能保持信息。我用這幾個(gè)寄存器來(lái)保存兩個(gè)程序切換時(shí)的關(guān)鍵標(biāo)識(shí),看看死機(jī)的原因到底是什么。
無(wú)獨(dú)有偶,某國(guó)內(nèi)石油公司總部配電系統(tǒng)測(cè)控PLC也發(fā)生了類(lèi)似現(xiàn)象,最奇怪的是,發(fā)生故障的時(shí)間都是周一上午某個(gè)時(shí)段。檢查了程序和外設(shè),依然沒(méi)有任何問(wèn)題。排障時(shí),我也采用內(nèi)部寄存器來(lái)保存切換標(biāo)識(shí),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(lái)這個(gè)時(shí)間段電源中出現(xiàn)大量干擾波,強(qiáng)烈的干擾信號(hào)擾亂了PLC的測(cè)控和通信切換,測(cè)控程序要長(zhǎng)時(shí)間占用內(nèi)存來(lái)處理外部中斷,而通信也要占用內(nèi)存來(lái)處理繼保裝置和電力儀表的緊急狀況,兩者爭(zhēng)搶內(nèi)存,最終導(dǎo)致PLC死機(jī)。
至于干擾波的來(lái)源是什么?沒(méi)人說(shuō)的清。估計(jì)是該單位內(nèi)部某不為人知的部門(mén)在做什么事情,產(chǎn)生了強(qiáng)烈的諧波干擾信號(hào)吧。
將結(jié)果反饋給PLC的制造商(法國(guó)),這些浪漫之都的工程人員們,對(duì)這些緊急問(wèn)題采取拖延政策。我們急他們不急。
最后決定,將測(cè)控和通信分開(kāi),用兩臺(tái)PLC來(lái)各自獨(dú)立執(zhí)行。并會(huì)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(wèn)題。
從此以后,不管是什么工程,PLC的測(cè)控功能和通信一律分開(kāi),由兩個(gè)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(lèi)似現(xiàn)象。
第四個(gè)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(tái)1000kW電爐配套的75kW電動(dòng)機(jī)燒毀了,檢修人員發(fā)現(xiàn),燒毀的原因是因?yàn)檫^(guò)載保護(hù)未動(dòng)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(guò)載保護(hù)未動(dòng)作的原因是什么?
突然,我想到了電爐的問(wèn)題。我打電話問(wèn)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(guò)零觸發(fā),電機(jī)與電爐同電源,為一臺(tái)1600kVA電爐變壓器。
結(jié)果就很明確了:晶閘管過(guò)零觸發(fā)會(huì)產(chǎn)生頻率為分?jǐn)?shù)次的諧波,它會(huì)造成電機(jī)過(guò)熱,電機(jī)的熱保護(hù)應(yīng)當(dāng)常常動(dòng)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(xún)問(wèn)了廠方技術(shù)人員,原來(lái)他們嫌熱繼電器老動(dòng)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(jué)得最重要的還是尊重知識(shí)和積累知識(shí),用知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)武裝自己;遇事多思考,既能歷練自己,也能從中獲得快樂(lè)和滿足。
文章轉(zhuǎn)自:機(jī)械工業(yè)出版社E視界(微信)