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(tīng)聽(tīng)老帕是怎么回答這個(gè)問(wèn)題的吧！
我參與設計和施工的工程很多，已經(jīng)無(wú)法統計和計數了。這些工程中，比較有名的有長(cháng)江三峽工程，有首都機場(chǎng)T3航站樓工程、奧運會(huì )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(dòng)公司的數據中心工程等等。
不過(guò)，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(jiǎn)單，故障分析最能體現個(gè)人技術(shù)水平。
第一個(gè)例子：
某日，某地的一座工廠(chǎng)內，低壓配電柜發(fā)生嚴重故障，配電室設備基本燒毀，全廠(chǎng)的生產(chǎn)完全中斷。
售后服務(wù)人員抵達現場(chǎng)，發(fā)現現場(chǎng)已經(jīng)清理過(guò)了，關(guān)鍵證據沒(méi)有了。于是把現場(chǎng)照片和10kV故障錄波交給我，讓我來(lái)分析事故原因。
我根據錄波記錄，發(fā)現在發(fā)生故障時(shí)間段的數百毫秒時(shí)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(zhù)重疊和反相現象消失；過(guò)了數十毫秒后，又來(lái)了數十毫秒的重疊和反相，且電流明顯變大；再接著(zhù)又消失；最后，出現了三相對稱(chēng)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(kāi)斷，電流均歸零。
我告訴售后服務(wù)，應當是出現反相的那一相出現單相接地故障，繼而引發(fā)系統出現三相短路事故，最終導致配電室發(fā)生嚴重電氣火災致使全站設備燒毀。
根據系統的母線(xiàn)槽和母線(xiàn)規格和長(cháng)度，我計算和估計了低壓開(kāi)關(guān)柜中的事故發(fā)生點(diǎn)，并告訴售后服務(wù)應當如何去查找線(xiàn)索。經(jīng)過(guò)努力，找到了關(guān)鍵線(xiàn)索，給出了事故結論。事后，用戶(hù)也不得不承認我的分析是對的。
原來(lái)，在我指出的故障點(diǎn)，有一臺散熱用的風(fēng)機。電工在檢修后安裝時(shí)，不慎讓風(fēng)機碰到了系統母線(xiàn)，致使發(fā)生單相接地故障，最后導致三相短路和全廠(chǎng)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。對方要求解析事故原因，并提供了現場(chǎng)圖片。
我的第一想法是：由于配電室海拔高度高，很容易出現溫升超標，可能是溫升過(guò)熱導致電器設備燒毀。但奇怪的是，按配電設備實(shí)際配置方案、開(kāi)關(guān)柜柜體防護等級和母線(xiàn)降容看，完全滿(mǎn)足要求�？梢�(jiàn)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)調配合未做好，致使觸頭開(kāi)斷熔焊而致電氣火災。檢索了配置方案中的短路協(xié)調方案，發(fā)現符合要求。
第三個(gè)想法是：是否某儀器儀表不滿(mǎn)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(gè)問(wèn)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(fā)現，一款無(wú)功功率補償控制器的出口繼電器不滿(mǎn)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)現無(wú)功功率補償回路的燒蝕情況尤為嚴重。
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，它上面安裝了保險絲。若觸頭發(fā)生沾粘，保險絲會(huì )熔斷。
帶著(zhù)疑問(wèn)我再次仔細檢索配電設備的圖紙，發(fā)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(wú)法去執行保護。
最后查清楚了，事故就是從控制器開(kāi)始的�？刂破髦械睦^電器觸頭應當采用兩個(gè)同類(lèi)觸頭串聯(lián)，但實(shí)際上只是采用一個(gè)觸頭執行控制。當觸頭因為無(wú)法熄弧而熔焊時(shí)，盡管電流已經(jīng)超過(guò)給定值，但因為斷路器的額定電流過(guò)大，斷路器未執行保護。
第三個(gè)例子：
用PLC編寫(xiě)了成千上萬(wàn)套測控程序，向來(lái)沒(méi)有什么問(wèn)題。
某日，某地鐵站發(fā)來(lái)通知：地鐵站電力測控系統死機，系統重啟、雖然系統已經(jīng)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(méi)有；檢查外設，也沒(méi)有問(wèn)題。那么死機的原因到底是什么？
突然想到一個(gè)很隱蔽的方法：任何一款PLC都有用于檢測的若干寄存器，這幾個(gè)寄存器用機內電池來(lái)維持數據，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)鍵標識，看看死機的原因到底是什么。
無(wú)獨有偶，某國內石油公司總部配電系統測控PLC也發(fā)生了類(lèi)似現象，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，依然沒(méi)有任何問(wèn)題。排障時(shí)，我也采用內部寄存器來(lái)保存切換標識，外部配套了示波器觀(guān)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(lái)這個(gè)時(shí)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(cháng)時(shí)間占用內存來(lái)處理外部中斷，而通信也要占用內存來(lái)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(lái)源是什么？沒(méi)人說(shuō)的清。估計是該單位內部某不為人知的部門(mén)在做什么事情，產(chǎn)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(wèn)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(kāi)，用兩臺PLC來(lái)各自獨立執行。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的測控功能和通信一律分開(kāi)，由兩個(gè)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(lèi)似現象。
第四個(gè)例子：
某日，桌上的電話(huà)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(dòng)機燒毀了，檢修人員發(fā)現，燒毀的原因是因為過(guò)載保護未動(dòng)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)現所有元器件都是按標準配置的，完全符合要求。那么過(guò)載保護未動(dòng)作的原因是什么？
突然，我想到了電爐的問(wèn)題。我打電話(huà)問(wèn)售后服務(wù)：電爐控制電路也即調功器的晶閘管觸發(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(guò)零觸發(fā)，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(guò)零觸發(fā)會(huì )產(chǎn)生頻率為分數次的諧波，它會(huì )造成電機過(guò)熱，電機的熱保護應當常常動(dòng)作才是。
我讓售后服務(wù)去檢查熱繼電器的整定值，發(fā)現整定值調整到最大值，完全起不到保護作用。詢(xún)問(wèn)了廠(chǎng)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(jué)得最重要的還是尊重知識和積累知識，用知識和經(jīng)驗來(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(mǎn)足。
文章轉自：機械工業(yè)出版社E視界（微信）
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