電力系統(tǒng)電氣檢修崗位 雙向思維排故技能 探討

電氣裝置故障排查技能是電力系統(tǒng)電氣檢修崗位的核心技能。外觀檢查法、停電進(jìn)行檢測的導(dǎo)通法、帶電進(jìn)行檢測的電壓降法等故障排查的常用方法，對電氣檢修技術(shù)員來說基本上都能熟練掌握。
但是，電力系統(tǒng)電氣裝置往往功能完善、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、支路繁多，如果毫無目的地進(jìn)行故障測試難免事倍功半，無法及時(shí)有效地排查電氣故障。因此，電氣裝置故障排查的關(guān)鍵是故障支路的分析與識別，進(jìn)而鎖定故障支路，然后再應(yīng)用儀表進(jìn)行針對性的檢測，電氣故障排查就能迎刃而解了。筆者根據(jù)多年的電氣檢修實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從電氣邏輯控制的角度，結(jié)合電氣裝置的功能構(gòu)成和邏輯控制理念，提出了電氣裝置“雙向思維”故障識別排查方法。
1電氣裝置邏輯構(gòu)成簡析
1．1電氣裝置在電力系統(tǒng)中的作用
電力系統(tǒng)二次回路電氣裝置包括繼電保護(hù)裝置、備用電源自動(dòng)投入裝置、自動(dòng)重合閘裝置、中央信號裝置等，對電力系統(tǒng)一次設(shè)備、一次系統(tǒng)起控制、保護(hù)、調(diào)節(jié)、測量與監(jiān)察等作用，是電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，是變配電所電氣系統(tǒng)的重要組成部分。隨著電力系統(tǒng)高新技術(shù)的迅猛發(fā)展，電氣控制正向著自動(dòng)化、綜合型方面發(fā)展，電氣裝置在電力系統(tǒng)的作用顯得越來越重要。
1．2電氣裝置的功能模塊構(gòu)成
通常，電力系統(tǒng)中的每一套電氣裝置相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)進(jìn)行控制、保護(hù)、調(diào)節(jié)、測量與監(jiān)察等某一方面的作用。例如，繼電保護(hù)裝置反映電力系統(tǒng)電氣設(shè)備的各種故障與異常運(yùn)行情況，斷路器控制回路裝置實(shí)現(xiàn)對斷路器的合閘、分閘的控制，等等。
為了實(shí)現(xiàn)某一方面的主要作用，電氣裝置通常由各個(gè)功能模塊構(gòu)成。例如，斷路器控制回路裝置為了實(shí)現(xiàn)對斷路器的合閘、分閘的控制，通常需要由手動(dòng)合閘功能、手動(dòng)分閘功能、自動(dòng)合閘功能、自動(dòng)分閘功能、裝置斷線監(jiān)控功能等各項(xiàng)功能構(gòu)成。
從功能設(shè)計(jì)的角度進(jìn)行分析，為了實(shí)現(xiàn)某個(gè)基本功能的作用，通常需要相應(yīng)的電氣元件通過一定的接線構(gòu)成。例如，斷路器控制回路裝置的基本合閘控制回路的構(gòu)成，由控制電源+WC、－WC、開關(guān)SA和斷路器合閘線圈Yon構(gòu)成，具體接線如圖1所示。

圖1 斷路器控制回路裝置的基本合閘控制回路圖
因此，電力系統(tǒng)電氣裝置通常是一個(gè)能實(shí)現(xiàn)某一方面主要作用的具有多種功能的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)通常包括若干個(gè)電氣控制回路，每個(gè)電氣控制回路由若干個(gè)電氣元件按照一定的接線方式構(gòu)成。
1．3電氣裝置邏輯功能的實(shí)現(xiàn)
電氣裝置通常由驅(qū)動(dòng)部分和執(zhí)行部分來實(shí)現(xiàn)基本功能的邏輯控制。一般來說，繼電器的線圈屬于驅(qū)動(dòng)部分，繼電器的觸點(diǎn)屬于執(zhí)行部分，驅(qū)動(dòng)部分和執(zhí)行部分通常接于不同的支路，當(dāng)繼電器的線圈帶電動(dòng)作時(shí)，繼電器的一對或若干對觸點(diǎn)動(dòng)作，接通了或斷開了控制、信號等不同功能的支路，從而實(shí)現(xiàn)電氣裝置的各項(xiàng)基本功能。
通常，繼電器線圈所在支路叫做“上級邏輯控制支路”，如圖2跳閘位置信號燈控制回路中驅(qū)動(dòng)部分跳位繼電器KTP線圈所在支路;繼電器觸點(diǎn)所在支路叫做“下級邏輯執(zhí)行支路”，如圖2中執(zhí)行部分跳位繼電器KTP的觸點(diǎn)所在支路。

圖2 跳閘位置信號燈控制回路圖
電氣裝置通過回路之間的上下級邏輯控制來達(dá)到各項(xiàng)基本功能的實(shí)現(xiàn)。圖2中“上級邏輯控制支路”跳位繼電器KTP的線圈帶電動(dòng)作，“下級邏輯執(zhí)行支路”的跳位繼電器KTP的觸點(diǎn)KTP9－11閉合，綠燈1HGn平光，指示斷路器處在分閘的位置。
“上級邏輯控制支路”存在故障，往往會(huì)影響“下級邏輯執(zhí)行支路”的功能。因此，需要根據(jù)邏輯控制關(guān)系逆向追蹤，排查真正的故障支路。
2“雙向思維排故技能”的內(nèi)涵
電氣裝置構(gòu)成元件數(shù)目眾多，接線支路較多較為復(fù)雜，運(yùn)行中由于絕緣老化、接觸不良、電氣擊穿、發(fā)熱燒毀等原因?qū)е鲁霈F(xiàn)短接、斷線、元件損壞等各種故障，影響電氣裝置的正常運(yùn)行。電氣裝置故障原因和故障類型錯(cuò)綜復(fù)雜，因此，電氣裝置故障排查重在故障分析，只要初步鎖定故障支路，就可以運(yùn)用導(dǎo)通法或者電壓降法等常規(guī)儀表測試方法進(jìn)行故障的排查了。
“雙向思維排故技能”的應(yīng)用一般劃分為以下
4個(gè)步驟:
1)熟悉電氣裝置的主要功能及構(gòu)成原理。
識讀電氣裝置原理框圖，掌握電氣裝置的功能構(gòu)成模塊和實(shí)現(xiàn)電氣裝置主要功能的動(dòng)作過程及相關(guān)現(xiàn)象。
2)動(dòng)作過程正向順序?qū)Ρ确治雠卸姎庋b置是否存在故障。
按照實(shí)現(xiàn)電氣裝置主要功能的動(dòng)作過程順序，逐步測試并比較分析電氣裝置出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，判斷電氣裝置是否存在故障。
3)邏輯思維逆向追溯分析初步鎖定電氣裝置故障支路。
一般來說，故障支路通常與故障現(xiàn)象相關(guān)。由于電氣裝置通過邏輯控制達(dá)到基本功能的實(shí)現(xiàn)，“上級邏輯控制支路”存在故障，往往會(huì)影響“下級邏輯執(zhí)行支路”的功能。因此，故障支路往往不一定就是故障現(xiàn)象的元件所在支路。根據(jù)邏輯控制關(guān)系逆向追溯分析，逐級追查故障現(xiàn)象的元件所在支路的“上級邏輯控制支路”，就可以初步鎖定故障支路了。
4)運(yùn)用儀表測試法等技巧進(jìn)一步排查電氣故障。
初步鎖定故障支路后，即可以靈活運(yùn)用外觀檢查法或儀表測試法進(jìn)行故障的排查。
3“雙向思維排故技能”的實(shí)踐應(yīng)用
凌云那留電站10kV線路1WL相間短路(如圖3所示)，線路1WL繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，斷路器1QF拒動(dòng);變壓器T后備保護(hù)動(dòng)作，斷路器3QF跳閘切除故障，導(dǎo)致停電范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

圖3 那留電站接線圖
經(jīng)現(xiàn)場查看，1WL線路保護(hù)裝置正常動(dòng)作，不存在異常。初步分析判斷1QF斷路器控制回路裝置存在故障，導(dǎo)致1QF斷路器拒動(dòng)。
斷路器控制回路裝置是否存在故障?故障支路、故障元件在哪里?如何進(jìn)行故障的排查呢?下面應(yīng)用“雙向思維排故技能”逐步進(jìn)行故障的分析和排查。

圖4 音響監(jiān)控的斷路器控制回路裝置原理圖
3．1斷路器控制回路裝置的主要功能及動(dòng)作原理
斷路器控制回路裝置的主要功能是正常運(yùn)行時(shí)控制斷路器進(jìn)行手動(dòng)合閘和分閘，電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)跳閘以切除故障部分。
斷路器控制回路裝置構(gòu)成原理圖如圖4所示，動(dòng)作過程及現(xiàn)象分析如下。
1)手動(dòng)合閘動(dòng)作過程及現(xiàn)象。
操作前，斷路器QF處于跳閘位置，觸點(diǎn)QF6－4閉合，跳位繼電器KTP動(dòng)作，綠燈1HGn發(fā)出平光。
①“預(yù)備合閘”:觸點(diǎn)SA9－10接通，綠燈1HGn閃光。
②“合閘”:觸點(diǎn)SA5－8接通，合閘接觸器KMC動(dòng)作，斷路器QF合閘;觸點(diǎn)QF6－4斷開，跳位繼電器KTP返回，綠燈熄滅;觸點(diǎn)QF3－5閉合，合位繼電器KCP動(dòng)作，紅燈1HＲd平光。
③“合閘后”:紅燈平光。
2)手動(dòng)跳閘動(dòng)作過程及現(xiàn)象。
①“預(yù)備跳閘”:觸點(diǎn)SA14－13接通，紅燈1HＲd閃光。
②“跳閘”:觸點(diǎn)SA6－7接通，跳閘線圈Yon動(dòng)作，斷路器QF跳閘;觸點(diǎn)QF3－5斷開，合位繼電器KCP返回，紅燈1HＲd熄滅;觸點(diǎn)QF6－4閉合，跳位繼電器KTP動(dòng)作，綠燈1HGn平光。
③“跳閘后”:綠燈平光。
3．2動(dòng)作過程正向順序判定電氣裝置是否存在故障
按照實(shí)現(xiàn)電氣裝置主要功能的動(dòng)作過程順序，逐步測試并比較分析電氣裝置出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，判斷電氣裝置是否存在故障。
1)手動(dòng)合閘動(dòng)作過程測試。
逐步進(jìn)行測試手動(dòng)合閘功能的操作，同時(shí)，現(xiàn)場觀察并記錄斷路器和控制回路裝置的動(dòng)作過程和現(xiàn)象。如果和理想動(dòng)作過程及現(xiàn)象一致，說明控制回路裝置正常;如果出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象，說明控制回路裝置出現(xiàn)故障。具體測試情況如下:
操作前，現(xiàn)場查看斷路器QF處于跳閘位置，綠燈1HGn發(fā)出平光。操作SA開關(guān)手柄至“預(yù)備合閘”位置，綠燈1HGn發(fā)出閃光。操作SA開關(guān)手柄至“合閘”位置，綠燈1HGn熄滅，紅燈1HＲd熄滅。SA開關(guān)手柄返回到“合閘后”位置，紅燈熄滅。
在合閘操作的時(shí)候，經(jīng)現(xiàn)場查看，斷路器已成功合閘。此時(shí)，出現(xiàn)了異常情況，紅燈熄滅。操作開關(guān)SA手柄返回到“合閘后”，依然是紅燈熄滅。
2)手動(dòng)跳閘動(dòng)作過程測試。
為了進(jìn)一步弄清故障的原因，繼續(xù)進(jìn)行手動(dòng)跳閘的測試。操作SA開關(guān)手柄至“預(yù)備分閘”位置，紅燈熄滅。操作SA開關(guān)手柄至“分閘”位置，現(xiàn)場查看，斷路器沒有動(dòng)作，依然在合閘位置。
綜合以上測試情況進(jìn)行分析，斷路器控制回路裝置出現(xiàn)了故障，分閘功能發(fā)生了異常。按照動(dòng)作過程正向順序逐步進(jìn)行分析的過程如表1所示。

表1 電氣裝置功能測試比較分析表
3．3邏輯思維逆向追溯分析鎖定電氣裝置故障支路
1)對比分析初步判別故障。
通過表1的對比分析得知，在第2步的測試中，正常現(xiàn)象是紅燈平光;現(xiàn)在出現(xiàn)了異常情況:
紅燈熄滅。故障支路通常與故障現(xiàn)象相關(guān)，因此，合理懷疑故障支路是紅燈所在支路。
2)故障檢測。
故障原因有斷線、燈泡損壞等，下面運(yùn)用儀表對紅燈支路進(jìn)行測試。
做好停電安全措施，利用萬用表的歐姆檔檢測5FU－2至KCP－9部分支路(如圖5所示)，萬用表指針合理偏轉(zhuǎn)。接著檢測KCP－11至6FU－2部分支路，萬用表指針合理偏轉(zhuǎn)。
檢測發(fā)現(xiàn):紅燈燈泡完好，紅燈支路完好無斷線;說明導(dǎo)致紅燈熄滅另有原因。

圖5 儀表檢測示意圖
3)逆向思維逐級識別故障。
運(yùn)用邏輯思維逆向追溯分析，如圖6所示，紅燈支路串接合閘位置繼電器KCP9－11觸點(diǎn)，作為“下級邏輯執(zhí)行支路”的紅燈支路，其“上級邏輯控制支路”是合閘位置繼電器KCP線圈所在的分閘控制回路，結(jié)合手動(dòng)跳閘動(dòng)作過程測試中分閘功能異常的情況進(jìn)行深入分析，進(jìn)一步鎖定嫌疑故障支路為合閘位置繼電器KCP線圈和斷路器分閘線圈Yoff所在的分閘控制回路。
3．4運(yùn)用儀表測試法等技巧進(jìn)一步排查電氣故障
做好停電安全措施，利用萬用表的歐姆檔，采用逐步分段的方法對分閘控制回路進(jìn)行檢測(結(jié)合圖7進(jìn)行說明):1)斷開KCP－7號端子;2)測量QF－5端子至Yoff－19端子部分支路，指針偏轉(zhuǎn)，無異常;3)測量KCP－7端子至QF－3端子部分支路，指針不偏轉(zhuǎn)，說明有故障;4)仔細(xì)查看，發(fā)現(xiàn)繼電器KJL的18號端子由于發(fā)熱燒毀發(fā)生熔斷;5)重新壓制繼電器KJL－18號接線端子，并將KJL－18號端子接好;6)接回KCP－7號端子。
對線路1WL的斷路器控制回路裝置再次進(jìn)行主要功能的測試，手動(dòng)合閘和手動(dòng)跳閘、自動(dòng)跳閘的功能恢復(fù)正常，電氣裝置故障順利排除。

圖6 邏輯思維逆向追溯分析示意圖

圖7 識別、排查故障示意圖
4結(jié)語
電氣裝置“雙向思維排故技能”是一種重在故障分析與故障識別的排故方法。“雙向思維排故技能”方法應(yīng)用的關(guān)鍵是從進(jìn)行邏輯控制設(shè)計(jì)的角度識讀電氣裝置的原理框圖，掌握電氣裝置的功能模塊動(dòng)作過程及現(xiàn)象。“雙向思維排故技能”方法應(yīng)用的技巧是按照電氣裝置基本功能的動(dòng)作過程正向順序?qū)Ρ确治雠卸姎庋b置是否存在故障，邏輯思維逆向追溯分析鎖定電氣裝置故障支路。對電力系統(tǒng)電氣崗位檢修技術(shù)員來說，熟練掌握“雙向思維排故技能”的應(yīng)用，一正一反兩條主線，可以做到思路清晰、目標(biāo)明確，從而能夠快速、高效地識別并排查電氣裝置的故障。