论文电气故障检测

三比值法气体分析在变压器故障判断中的应用论文

摘要： 变压器故障条件下在绝缘油中产生大量气体，三比值法气体分析能根据各组分的含量、比值、产气速率判断变压器的故障原因及性质，在解决各类变压器故障中发挥了十分重要的作用。本文对三比值法气体分析在变压器故障判断中的应用做了介绍，供广大电力人员作参考。

关键词： 三比值法 气体分析变压器故障判断应用

电力变压器内部故障主要有过热性故障、放电性故障及绝缘受潮等多种类型。据有关资料介绍，对359台故障变压器统计表明：过热性故障占63％；高能量放电故障占％；过热兼高能量放电故障占10％；火花放电故障占7％；受潮或局部放电故障占％。电气测量不能发现以上很多隐性故障，如何找到一种能早期发现这些隐性故障的检测手段和方法以快速判断变压器故障的原因、性质和发展趋势是十分必要的。而三比值法气体分析就是在变压器故障分析中被大量采用的有效的化学测量方法。

一、绝缘油产气原理

1、 产品老化及故障条件下温度上升与放电导致绝缘油分解并产生气体

绝缘油是由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混合物，分子中含有CH3、CH2和CH化学基团并由C-C键键合在一起。由于电或热故障的结果可以使某些C-H键和C-C键断裂，伴随生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基如：CH3*、CH2*CH*，或C*（其中包括许多更复杂的形式），这些氢原子或自由基通过复杂的化学反应迅速重新化合，形成氢气和低分子烃类气体，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，也可能生成碳的固体颗粒及碳氢聚合物（X-蜡）。

故障初期，所形成的气体溶解于油中；当故障能量较大时，也可能聚集成自由气体。碳的固体颗粒及碳氢聚合物可沉积在设备的内部。 低能量故障，如局部放电，通过离子反应促使最弱的键C-H键（338 kJ／mol）断裂，大部分氢离子将重新化合成氢气而积累。对C-C键的断裂需要较高的温度（较多的能量），然后迅速以C-C键（607 kJ／mol）、C＝C键（720 kJ／mol）和C 三C（960 kJ／mol）键的.形式重新化合成烃类气体，依次需要越来越高的温度和越来越多的能量。 乙烯是在大约为500℃（高于甲烷和乙烷的生成温度）下生成的。乙炔的生成一般在800℃～1200℃的温度。因此，大量乙炔是在电弧的弧道中产生的（低于800℃也会有少量的乙炔生成）。油起氧化反应时伴随生成少量的CO和CO2。油碳化生成碳粒的温度在500℃～800℃。

2、 固体绝缘材料分解产生气体

纸、层压纸板或木块等固体绝缘材料分子内含有大量的无水右旋糖环和弱的C-O键及葡萄糖甙键，它们的热稳定性比油中的碳氢键要弱，并能在较低的温度下重新化合。聚合物裂解的有效温度高于105℃，完全裂解和碳化高于300℃，在生成水的同时生成大量的CO和CO2以及少量烃类气体和呋喃化合物，同时油被氧化。CO和CO2的形成不仅随温度而且随油中氧的含量和纸的湿度增加而增加。

二、产气与故障关系

故障气体的组成和含量与故障的类型及其严重程度有密切关系。在变压器里，当产气速率大于溶解速率时，会有一部分气体进入气体继电器或储油柜中。当变压器气体继电器内出现气体时，分析其中的气体，同样有助于对设备的状况做出判断。

不同的故障类型产生的主要特征气体和次要特征气体可归纳为表1。

变压器内部是否正常或存在故障，常用气相色谱分析结果的三项主要指标（总烃、已炔、氢）来判断。油中气体含量正常值和注意值见表2。

仅根据表3所列气体含量的绝对值很难对故障的严重程度作出正确判断，还必须考察故障的发展趋势，这与故障的产气速率密切相关。产气速率分为绝对产气速率和相对产气速率两种。规范规定对于密封式（隔膜式）变压器，总烃产气速率的注意值为；总烃的相对产气速率大于10%时应引起注意。

三、判断故障性质的三比值法

三比值法是利用气相色谱分析结果中五种特征气体含量的三个比值（C2H2 /C2H4、CH4/ H2 、C2H4 /C2H6）来判断变压器内部故障性质。实践表明，这一方法判断故障性质的准确率相当高。由于当采用不完全脱气方法脱气时，各组分的脱气速率可能相差很大；但三比值法中，每一对比值之两种气体脱气速率之比都接近于1。所以采用三比值法克服了因脱气速率的差异所带来的不利影响。

三比值法按照比值范围，把三个比值以不同的编码来表示，编码规则如表4。

四、故障判断的步骤

1、气相色谱分析结果的三项指标（总烃、乙炔、氢）与规程的注意值进行比较，并分析CO、CO2的含量。

2、当主要指标达到或超过注意值时，应进行追踪分析、查明原因，结合产气速率估计是否存在故障或故障严重程度及发展趋势。有一项或几项主要指标超过注意值时，说明设备存异常情况，要引起注意。但规程推荐注意值是指导性，它不是划分设备是否异常唯一判据，不应当作强制性标准执行；而应进行跟踪分析，加强监视，注意观察其产生速率变化。有设备特征气体低于注意值，但增长速度很高，也应追踪分析，查明原因；有设备因某种原因使气体含量超过注意值，能立即判定有故障，而应查阅原始资料，若无资料，则应考虑一定时间内进行追踪分析；当增长率低于产气速率注意值，仍可认为是正常。判断设备是否存故障时，不能只一次结果来判定，而应多次分析以后，将分析结果绝对值与导则注意值作比较，将产气速率与产气速率参考值作比较，当两者都超过时，才判定为故障。当确定设备存潜伏性故障时，就要对故障严重性作出正确判断。判断设备故障严重程度，除分析结果绝对值外，必须用产气速率来考虑故障发展趋势，计算故障产气速率可确定设备内部有无故障，又可估计故障严重程度。当有意识用产气速率考察设备故障程度时，必须考察期间变压器不要停运而尽量保持负荷稳定性，考察时间以1～3个月为宜。考察期间，对油进行脱气处理或较短运行期间及油中含气量很低时进行产气速率考察，会带来较大误差。

3、可能发生故障时，用特征气体法或三比值法对故障类型作初步判断，一般用三比值法更准确。但用三比值法应注意有关问题有：

(1)采用三比值法来判断故障性质时必须符合条件：

1)色谱分析气体成分浓度应不少于分析方法灵敏度极根值10倍。

2)应排除非故障原因引入数值干扰。

3)一定时间间隔内(1～3个月)产气速率超过10％／月。

(2)注意三比值表以外比值应用，如122、121、222等组合形式表中找不到相应比值组合，对这类情况要进行对应分析和分解处理。如有认为122组合可以分解为102+020，即说明故障是高能放电兼过热。另外，追踪监视中，要认真分析含气成分变化规律，找出故障类型变化、发展过程，例如三比值组合方式由102—122，则可判断故障是先过热，后发展为电弧放电兼过热。当然，分析比值组合方式时，还要结合设备历史状况、运行检修和电气试验等资料，最后作出正确结论。

(3)注意对低温过热涉及固体绝缘老化正确判断。绝缘纸150˙C以下热裂解时，主要产生CO2外，还会产生一定量CO、乙烯和甲烷，此时，成分三比值会出现001、002、021、022等组合，这样就可能造成误判断。这种情况下，必须首先考虑各气体成分产气速率，CO2始终占主要成分，产气速率一直比其他气体高，则对001--002及021--022等组合，应认为是固体绝缘老化或低温过热。

(4)注意设备结构与运行情况。三比值法引用色谱数据是针对典型故障设备，而不涉及故障设备各种具体情况，如设备保护方式、运行情况等。如开放式变压器，应考虑到气体逸散损失，特别是甲烷和氢气损失率，引用三比值时，应对甲烷、H2比值作些修正。另外，引用三比值是各成分气体超过注意值，特别是产气速率，有理由判断可能存故障时才应用三比值进一步判断其故障性质，用三比值监视设备故障性质应故障不断产气过程中进行。设备停运，故障产气停止，油中各成分能会逐渐散失，成分比值也会发生变化，，不宜应用三比值法。

(5)目前对尚没有列入三比值法某些组合判断正研究之中。例如121或122对应于某些过热与放电同时存情况，202或212装有载调压开关变压器应考虑开关油箱油可能渗漏到本体油中情况。

4、气体继电器内出现气体时，应将其中气体分析结果与油中气体分析结果作比较。比较时应将气、液两相气体进行换算。若故障气体含量均很少，说明设备是正常的。若溶解气体略高于气体继电器，说明设备存在产气较慢的潜伏性故障；若气体继电器明显超过油内气体含量，则说明设备存在产气较快的故障。

5、结合其他检查性试验（直流电阻、空载试验、绝缘试验、局部放电试验和测量微量水分、外部检查等）及设备结构、运行、检修等情况作综合性分析，可相应采取红外检测、超声波检测和其它带电检测等技术手段加以综合诊断判断故障的性质和部位，采取相应措施如缩短试验周期、加强监视、限制负荷、近期安排内部检查或立即停运检查等。综合分析诊断应注意问题：

1)变压器内部故障形式和发展是比较复杂，往往与多种因素有关，这就特别需要进行全面分析。首先要历史情况和设备特点以及环境等因素，确定所分析气体究竟是来自外部还是内部。所谓外部原因，包括冷却系统潜油泵故障、油箱带油补焊、油流继电器接点火花，注入油本身未脱净气等。排除外部可能，分析内部故障时，也要进行综合分析。例如，绝缘预防性试验结果和检修历史档案、设备当时运行情况，包括温升、过负荷、过励磁、过电压等，及设备结构特点，制造厂同类产品有无故障先例、设计和工艺有无缺陷等。

2)油中气体分析结果，对设备进行诊断时，还应从安全和经济两方面考虑。某些过热故障，一般不应盲目建议吊罩、吊心，进行内部检查修理，而应首先考虑这种故障是否可以采取其他措施，如改善冷却条件、限制负荷等来予以缓和或控制其发展，有些过热性故障吊罩、吊心也难以找到故障源。这一类设备，应采用临时对策来限制故障发展，油中溶解气体未达到饱和，不吊罩、吊心修理，仍有可能安全运行一段时间，观察其发展情况，再考虑进一步处理方案。这样处理方法，既能避免热性损坏，又能避免人力、物力浪费。

3)油脱气处理必要性，要分几种情况区别对待：当油中溶解气体接近饱和时，应进行油脱气处理，避免气体继电器动作或油中析出气泡发生局部放电；当油中含气量较高而不便于监视产气速率时，也可考虑脱气处理后，从起始值进行监测。但需要明确是，油脱气并非处理故障必须手段，少量可燃性气体油中并不危及安全运行，监视故障过程中，过分频繁脱气处理是不必要。

4)分析故障同时，应广泛采用新测试技术，例如电气或超声波法局部放电测量和定位、红外成像技术检测、油及固体绝缘材料中微量水分测定，以及油中金属微粒测定等，以利于寻找故障线索，分析故障原因，并进行准确诊断。

五、按国家规定的气体分析检测周期对变压器加强检测，保障变压器的正常稳定运行，减少故障的发生。

1、 出厂设备的检测

220KV变压器在出厂试验全部完成后要做一次色谱分析。制造过程中的色谱分析由用户和制造厂协商决定。

2、 投运前的检测

定期检测的新设备及大修后的设备，投运前应至少做一次检测。如果在现场进行感应耐压和局部放电试验，则应在试验后停放一段时间再做一次检测。

3、投运时的检测

新的或大修后的变压器至少应在投运后4天、10天、30天各做一次检测，若无异常，可转为定期检测。

4、运行中的定期检测

220 kV及以上定期检测 6个月一次。

5、特殊情况下的检测

当设备出现异常情况时（如气体继电器动作，受大电流冲击或过励磁等），或对测试结果有怀疑时，应立即取油样进行检测，并根据检测出的气体含量情况，适当缩短检测周期。

结语： 变压器油气体色谱分析是预防性试验和故障分析判断的重要方法，已得到广泛应用。在用气体特征值和注意值及产气速率估计已存在故障的条件下，三比值法分析能较准确地做出故障分析、判断故障类型、性质和严重程度，采用三比值法时要注意结合其他检测试验和新式先进在线监测工具及设备结构、运行、检修情况，经综合分析和判断后对故障准确定位并采取相应措施。变压器故障原因可能十分复杂，往往同时有多种故障存在，并在发展中。加强预防性试验和定期分析检测对保障变压器的正常运行十分必要。三比值法也在实践中被人们不断探索中，必将在电力应用中发挥更大作用。

电气工程学生论文

在日常学习和工作中，说到论文，大家肯定都不陌生吧，通过论文写作可以培养我们独立思考和创新的能力。你写论文时总是无从下笔？下面是我为大家整理的电气工程学生论文，仅供参考，大家一起来看看吧。

【摘要】

电气自动化技术已是广泛应用于各种类型建设中的合成技术，本文基于电气自动化的基础工作经验，描述了当前流行的电气自动化技术特点，分析电气自动化技术在火力发电工程、钢铁工业等领域的应用现状，基于电气自动化技术的发展，扩大电气自动化技术的发展趋势。但是不可否认，目前的电气自动化技术还存在一些薄弱环节，使得电气自动化技术的优势没有充分发挥利用，还需要对自动化技术作出相应的创新。

【关键词】

电气自动化技术；应用现状；创新

引言

在电子技术和智能仿真以及计算机网络发展背景下，电气自动化技术得到了快速的发展，电气自动化技术不仅集成了综合技术的优点，而且在实现电气自动控制的同时，提高整个系统的稳定性。电力自动化技术合理利用的前提下，是全面的识别电气自动化技术，当前应充分了解电气自动化技术的特点，形成的行业应用电气自动化技术要点，电气自动化技术的创新发展，支持电气自动化的不断进步，这也就是目前的主要目标。

1电气自动化技术的基本特点

电气自动化技术的综合性

电气自动化技术是一项综合技术，技术涵盖范围十分广泛，和实际的电气自动化控制工作关系密切，特别是火电工程、建筑领域和钢铁工业关系更是密不可分，这将形成了电气自动化技术覆盖面广、综合性强的特点，需要一定的综合能力，充分掌握电气自动化技术的本质。

电气自动化技术的涉及范围广

电气自动化技术涉及硬件设备和软件技术，在不同行业和不同位置以及不同地区的电气自动化技术要点和技术方案有非常大的差异，这将形成电气自动化技术应用比较困难，导致很难灵活应用电气自动化技术。

电气自动化技术的依赖性强

电气自动化技术对电子技术和网络技术有特殊的依赖，没有电子技术和网络技术将无法实现电气自动化控制，因此，电气自动化技术的发展和应用是以电子技术和网络技术为基础，这也是电气自动化技术的基本特征。

2电气自动化技术的实际应用

火电工程中电气自动化技术的应用

电气自动化技术可以实现火电工程的锅炉和机械以及电机（图1为电机电气控制系统）实现一体化，这有利于火电工程的控制和管理。电气自动化技术可以实现筛查和检查火电工程隐患和故障隐患，在火电工程早起就得到有效的处理，降低故障率，减少火电工程事故损失。电气自动化技术可以使火电工程自动化运行得以实现，电气自动化技术可以统一管理、操作和控制三个系统，做到火电工程自动化、无障碍的进行管理、控制和操作工作，提高管理的效率，提高操作精度，实现工程精确的自动化控制。

钢铁行业中电气自动化技术的应用

建设现代化钢铁产业的一项重要标志即是：电气自动化技术在钢铁工业的综合应用，基于电力自动化技术，钢铁行业可以提高原材料的质量监控，实现钢铁生产环境的安全保障，这是传统的管理手段和方法没有的优势。电气自动化技术对钢铁产品质量有控制功能，通过对自动化控制钢铁生产过程过程、细节以及工艺可以提高钢铁生产的效率，加快钢铁行业的深化发展。

建筑领域对电气自动化技术的应用

使用电气自动化技术可以实时、数字化监控电力系统，有效把控制中心指令成功地传达到系统，并且把反馈信息传递给控制中心，以实现整个电力系统的管理、控制达到“实时、搞笑、连续不间断”。而且使用电气自动化技术，可以提高相关的施工设备设施联动性，建筑中配电、消防、照明、空调和其他系统与电气自动化技术可以连接作为一个整体，从而大大提高系统的联动效应，同时解决电梯系统按照用户流量层实现速度的自动调整，在紧急情况下（水管破裂、火灾等等）系统的自动判断、识别，即使预设应急反应计划，打开应急照明系统、打开喷淋灭火系统或是调整水压等。另外，电气自动化技术具有很高的安全性，建筑电气系统有一定的风险，人员操作失误和工作环境的变化以及设备故障等等因素，都可能导致电力系统产生严重的安全事故。然而，自动控制技术的使用可以帮助系统对工作中的异常作出反应。

3目前电气自动化技术存在的瓶颈

能源消耗现象严重

众所周知电气工程是一项特别耗费能源的技术工程，因为没有能源的支撑就无法施展电气工程。但是在现代生活中能源的利用率较低，这严重阻碍了电气工程的长效发展，所以电气工程必须提升能源的利用率才能在节能的基础上保障电气自动化技术的发展。纵观现在的工业企业在节约能源方面还存在欠缺，不论是设计还是技能方面都缺少节能意识。这是工程设计师们亟待解决的问题。

质量存在隐患

目前有不少企业都存在这样一个误区，即重视生产结果而忽视质量的好坏。究其原因也与我国电气自动化起步晚有关，因为不论是管理机制还是发展模式都不够健全，也使得电气行业发展停滞。现在随着人们安全意识的逐步提升，质量安全的关注又成为了焦点，对于一个企业来说，质量的优劣关乎其生存淘汰，尤其是质量安全事故频发的工业企业，设备的质量以及安全性对于企业的发展都起到至关重要的作用。

工作效率偏低

生产力发展决定了企业生产的效率，也是对企业效益影响重要的一部分。我国电气工程以及自动化技术在改革开放以来去得了较好的成绩，当然红做效率较低也是不可疏忽的。工作效益的偏低主要因素受制于生产力水平、使用方法以及应用范围的限制。企业在电气工程自动化技术方面是否能够熟练操作直接影响到企业经济效益。

尚未形成电气工程网络构架的统一标准

从目前的发展情况来看，电气工程与自动化技术二者实现高度融合已经成为必然趋势，一旦有所突破将直接提升工业的生产效率以及精准度，但想要得到进一步的发展，还需要先建立统一的网络架构，基于不同企业之间存在的差异，以及各个生产厂家在生产硬软件设备时未进行规范性的程序接口，导致很多信息数据不能共享，也会为电气工程自动化的发展带来一定的负面影响，最终严重影响了电气工程及其自动化作用难以充分发挥。

4电气自动化技术的改进策略

注重节能意识

想要从根本上降低电气工程自动化耗损能源的现象，就应该站在质量管理的角度来提升节能意识，并有意识的将质量与节能统一管理运用。具体来讲，电气工程自动化的节能关键点在于对变压器的管理上，可以选择损耗较低的变压器或者对变压器的技术进行改进等。此外，还需要所有的员工对质量有一个全面的认识，了解只有不断提高自身的技术能力才能确保工程的质量，同时为了节约能源还需拥有创新精神，这样才能更好的完善电气工程及其自动化的设计。

进一步加强质量管理

不论是对任何一种行业来说，质量都是硬道理，而针对电气工程来说，为了规避安全事故的发生更要注重工程的质量，所以企业应该定期的对员工就技能以及专业知识等方面展开培训，并引进专业的管理人才，从整体上提高管理以及系统的灵活性。此外，不但要加强电气工程施工建设的质量管理，而且要知道它的主要性。首先在建设中使用的材料质量要进行严格的管理，其次就是对施工中需要的材料必须是专业的技术人员去采购，以及对进场的材料也要安排专业的管理人员进行不定期的抽查，严格保证施工材料的质量。

构建统一且独立的平台

对企业用户做全面调查研究，有助于在设计之前初步拟定初始目标，在确认计划，预算估算时，保持项目的有效运行，维护工作的完整性；以降低运营成本为目的，根据终端客户的需求和商业项目建立统一、独立的系统。成本压力较大的原因是没有统一的操作平台，通用性不强，这是因为电气工程及其自动化是企业根据自身情况和建设，因此，电气工程及其自动化的执行还需要建立在一个良好的环境下，才能创建一个统一的独立自动化平台。

建立电气自动化统一的网络构架

（1）我国应该尽快出台一部针对电气工程及其自动化行业统一网络构架的执行标准或准则，同时采取相应的法律形式辅助网络架构的执行，这样才能确保电气工程及其自动化生产设备在国家标准的引领下尽快的实现网络构架的统一。

（2）还应对现有电气工程及其自动化生产设备进行网络构架的升级，规避信息不对称的现象发生，从而使得它们能够在统一的网络构架下真正的实现数据信息共享。

5结束语

电气自动化技术的生命力是结构的完整性，目前各行业的电气自动化技术实现了广泛的适应性，并成为相关产业的主要技术，从而改善电气自动化技术的研究水平，为了更好地掌握电气自动化技术的核心。应该从认知电力自动化技术的特点开始，对火电、钢铁、建筑等行业的电气自动化技术的应用要点探寻，从技术关键和发展趋势上进一步把握电气自动化技术。

参考文献

[1]董兵.我国电气自动化的现状及发展前景[J].山东工业技术,2017(06).

[2]郭鑫.发电厂电气系统自动化技术应用分析[J].黑龙江科技信息,2016(01).

[3]弓成龙,王子然,田德裕.电气自动化技术在电厂中的应用分析[J].四川水泥,2016(11).

摘要 ：

电力领域的改革进一步实施背景下，对电气设备的运行要求也有了提高，加强电气设备的安全稳定运行，就要从实际出发，对电气设备的故障能有效解决，这就需要相应的维修技术科学应用。本文主要就电气工程常见故障和原因加以分析，然后对故障维修技术的应用详细探究，希望能通过此次理论研究，对保障电气设备的正常运行起到促进作用。

关键词 ：

电气工程；故障；维修技术

电气工程当中的设备故障时比较常见的，在多种因素影响下，电气工程就存在着多种故障问题。找到故障问题的原因加以针对性的解决就显得比较重要，在通过对电气工程常见故障研究下，就能为解决实际故障问题提供理论依据，从而更好的保障电气工程良好发展。

1电气工程常见故障和原因分析

电气工程当中在受到不同的因素影响下，就会存在着不同的故障，这就对电气设备的正常运行造成很大影响。在电气工程故障当中，三相用电不平衡以及中性点的接地不良和大批电气设备的损坏问题比较突出，这也是比较常见的故障内容。在对电气工程的设计当中，具体的施工以及安装的时候，比较常见的就是中点的接触不良现象。施工中一些人员对此并没重视，从而造成了严重损失[1]。例如在办公用房当红，在使用的电视机以及录音机的电气设备大量损坏，在经过了检查之后发现，线电线380V正常的，而A相电压280V，在负载的中性点电压70V。主要就是出现了三相用电没有平衡以及中性点的接触不良所致。电气工程故障当中，在继电保护的故障方面比较突出，主要就是使用的材料没有达标，在质量上没有满足实际的要求。一些电气继电保护故障的发生，大多受到产品质量以及材质的因素影响，就存在着诸多的故障问题，使得继电保护装置处在危险的状态，这就对产品的实际使用性能的提高有着很大影响。电气工程故障的发生，在接触不良以及多次接地的故障是比较突出的。电气系统的实际运行过程中，带着故障运行就比较容易造成安全隐患。电压互感器的故障问题在设计的因素影响下，以及在管理方面没有科学化，这就比较容易出现故障，在使用的时候电压不断增大，从而就造成回路负荷减小以及短路的现象。电气工程故障当中，设备启动按钮按下之后设备无反应，在设备的启动之后电机不转动，发生嗡嗡声，电机的单一方向旋转等故障[2]。这些故障都对实际电气设备的正常运行带来诸多的影响。对以上的电气故障问题，要进行详细的分析，找到针对性的方法加以应对。

2电气工程故障维修技术的实施

对电气工程故障维修技术的`应用，要注重科学化的选择，笔者结合实际对电气工程故障维修技术应用提出了几点措施，如下所述：

第一，电气工程故障直观法应用。对电气工程故障的维修以及判断有着比较多的方法，其中的直观法就是比较常用的，主要就是对电气工程故障通过视觉以及嗅觉等进行检测判断，这是在缺少相应的检测设备的情况下较为常用的。在对这一方法的应用上，观察人员需要有丰富的经验，这样才能发挥直观法的作用[3]。如在继电保护装置当中出现了发黄部分，或者是闻到了烧焦的气味，就能够直观的判断设备出现了故障，这对具体的故障问题解决也能提供有利条件。

第二，电气工程故障拆除法应用。电气工程发生了故障的时候，通过拆除法也能有效处理故障。这一方法的应用方面，主要是在串联电路当中电器间的影响是相互的，在随意超出其中的用电器后，其他就没有电流。在对并联电路中用电器是独立工作，用电器间没有联系，拆除其中一个并不会影响其他的用电器。这样就能对用电器起到保护作用，也能将其方法作为查找故障的方法。

第三，加强安全用电设置。保障电气工程的正常实施，就要在用电设置方面充分重视，施工临时用电比较常见的问题就是，接地体埋设没有规范等。为能有效保证用电工程的故障有效解决，在临时用电系统采用TN-S供电系统，这样PE线在正常情况下无电流通过，专门承载故障电流能有效保护装置动作。还要进行设置漏电保护器等，坚持三级保护的原则。

第四，电气工程故障替代法的应用。在故障的解决方面，要从多方面充分重视，将替代法加以科学应用，这是继电保护装置维修技术当中使用比较广泛的技术。对微机保护装置故障的解决就有着积极作用。替代法的应用中，主要是在微机保护装置出现了故障的时候，检修工作人员就要对其装置进行替代，将新微机保护装置加以应用[4]。在对微机装置使用的时候，所选用的正常插件是不是和替代的插件型号一样要充分重视，保障装置的作用充分发挥。

第五，电气工程故障参数对照法应用。在具体的故障维修过程中，通过参数对照法的应用，对解决继电保护装置中继电器数值问题故障就有着积极作用。具体的应用中，在继电器数值正常下，有着固定指标标准，出现异常数值就会发生变化，这样就能在参数对照下找到故障问题的原因，从而针对性的加以解决。通过这一方法的应用，对解决电气工程的故障就有着促进作用。

3结语

总而言之，电气工程当中的故障问题的解决，一定要重视方法的科学应用。在人们的生活当中，对电的需求也愈来愈大，电气工程的整体质量保障就显得愈来愈重要，在通过此次的理论研究下，对电气工程当中的故障解决就能起到积极促进作用，从而保障电气工程的良好发展。也希望能通过此次理论研究，对实际工作人员的工作起到一定启示作用。

参考文献：

[1]刘鹏.电气工程施工中常见故障的维修措施浅析[J].黑龙江科技信息,2014(25).

[2]刘豫.对建筑电气常见故障的几点分析[J].黑龙江科技信息,2015(22).

[3]郭碧石.电气工程施工中常见故障的维修措施浅析[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2015(04).

[4]许波.新形势下对电气设备用电安全的探讨[J].现代工业经济和信息化,2017(03).

地铁车辆断路器控制原理及故障分析论文

摘要: 对深圳地铁11号线地铁车辆高速断路器的控制原理进行介绍，并对该线路车辆在调试过程中出现的高断跳开故障进行详细分析。

关键词 ：:地铁车辆;高速断路器;控制原理;故障分析

1问题概述

SZML11项目车辆编组形式为A1－B1－C1－D1=D2－C2－B2－A2(如图1所示)。列车在B车高压箱内配备2套高速断路器，一套连接控制接触网/库用电源与本车(B车)牵引逆变器，一套连接控制接触网/库拥电源与C车牵引逆变器;D1车设置HVB01及HVB02高压箱，分别安装有1套高速断路器连接控制接触网/库用电源与D1、D2车牵引逆变器。SZML11项目T26列在试运线动调过程中，在未动车时，第2节车高速断路器突然跳开，连续报“高断允许线圈反馈故障”“VVVF严重故障”，HMI屏显示受电弓状态正常(均为升弓状态)，多次尝试分合主断不成功。

2高断分合控制分析

在受电弓升起、司机室占有、列车紧急停车按钮未按下的情况下，按下司机台上的高速断路器控制按钮HSCB合(=21－S04)或HSCB分(=21－S03)时，合、分的信号将被传送至DCU，DCU则依据输入的信号及列车状态，控制列车高断合允许继电器和电阻继电器的动作，实现对主断路器的控制。牵引逆变器对高速断路器的控制电路见图2及图3。在受电弓正常升起、司机室占有、列车紧急停车按钮未按下的状态下，在司机室按下高速断路器合按钮=21－S04，DCU的X111:25点输出DC110V的电平信号，高断合允许继电器1Q021吸合，DCU的X112:17点检测到高断合允许继电器1Q021吸合的反馈信号;然后DCU的X111:24点输出DC110V高电平，继电器1Q022吸合，高速断路器1Q01吸合，DCU的X112:18点用于检测1Q022是否已经正常吸合，正常吸合后，DCU的X112:18点由低电平转化为高电平;高速断路器1Q01吸合后，高速断路器主触点完成“合”动作，牵引逆变器与接触网或库用电源接通，DCU的X111:24点输出低电平，继电器1Q022断开，高速断路器完成大电流吸合小电流维持的整个过程，DCU的X112插头的1点为高速断路器状态监控信号，此时将恢复至低电平状态，DCU的X112:18点也由高电平恢复至低电平状态。在受电弓正常升起、司机室占有、列车紧急停车按钮未按下，且高速断路器处于“合”的状态下，按下高速断路器分按钮=21－S03，DCU得到一个高速断路器分的命令，DCU的X111插头的25点输出一个低电平，继电器1Q021断开，高速断路器1Q01分断，相应监视信号状态改变并回馈至DCU。由原理图可知，DCU发出的高断允许信号，通过车上电路后(升弓保持、紧急停车这两个继电器的相关触点)，回到高压箱内的“高断允许继电器”线圈，而执行合高断操作的前提是该线圈闭合。在受电弓状态正常的工况下(为升弓状态)，考虑到C车高断状态正常，因此判断故障发生的原因可能为=22－K208的7－10常开触点故障。检测=22－K208的7－10常开触点所在线路的下一环节+251=99－XT251．05:10A，此处有电平信号输出，因此=22－K208的7－10常开触点无故障;检查高压箱X122插头的点位，无缩针现象，检测相应点位电平正常，可以判定电气线路无故障。由上所述，车辆外围电路正常，且DCU对外围电路的判断及输出高断允许命令的功能正常。

3软件控制逻辑分析

SZML11项目车辆的控制基于TMCS控制系统平台，高断合允许继电器1Q021吸合后，后续高速断路器闭合以及减载的控制逻辑在软件中体现，外部电路仅用于输入指令及提供反馈信号。在无分高速断路器命令时，若满足合高速断路器请求命令与确认本单元受电弓升起信号，DCU则会进一步发出确认合本单元两个高速断路器的命令。此时DCU输出合高速断路器的信号至1Q022。1Q022接收信号后，系统将同时检测高速断路器合的反馈信号和DCU允许HSCB合的信号，如果信号正常，HSCB合，否则强制断开高速断路器。需引起注意的是，列车在紧急牵引工况下，若受控司机室发出牵引方向向前指令，将会产生一个合高速断路器的指令，该指令在司机室未按HSCB合和受电弓在非正常升弓的情况下，强制执行HSCB合的操作。根据以上分析，考虑列车仅B1车故障，可能为B1车软件逻辑与所需功能不符的情况，此种情况多为调试过程中软件未及时更新或更新过程中错误导致。检查DCU的软件版本，故障车与非故障车软件版本一致且为最新版本，因此可排除DCU软件的原因。列车出现的故障可能由DCU内部控制板硬件故障引起。

4DCU控制板分析

DCU硬件故障主要与DCU内部的3块板卡相关:SPU(SignalProcessingUint，信号处理单元)/SMC(SystemManage-mentandCommunication，系统管理与通信)/DIO(DigitalInputandOutput，数字输入输出)。图4是高断允许信号的AND逻辑关系图，图中SMC发出的高断允许是在综合了SPU高断允许信号的基础上发出的，即:当SPU发出禁高断时，将同时传送至SMC，SMC也随即禁高断。图4DIO控制逻辑未验证故障车是否出现DCU板卡故障，将正常车的设备与故障车设备进行对换，观察故障是否转移，这种锁定故障的.方法，能准确判断出设备是否正常。首先将正常车3车DCU的DIO板与故障车2车DCU的DIO板进行对换，故障未转移，2车依然报故障，所以DIO板正常;再把2车和3车DCU的SPU板进行对换，故障由原来的2车转移到3车，由此可以判断原有2车的SPU故障。重新更换SPU板，故障消除，车辆高断分合功能恢复正常。综上，导致此次高断故障出现的根本原因是SPU板硬件故障。

5总结

外围控制电路故障、DCU软件故障、DCU板卡故障是高速断路器最常见的几种故障表现形式。其中外围控制电路的故障在车辆运行的各个阶段均有可能发生，涉及面广，排查难度大;软件故障主要发生在车辆调试初期，因软件功能不完善或更新不及时引起;高速断路器板卡故障主要发生在车辆长时间运行后，排查相对简单。外围控制电路故障，通常是由软件控制逻辑所需的车辆状态信号非正常引起。故障类型包括:电气线路错接或虚接、电气设备故障、网络设备故障和信号干扰等。故障的排查，可通过信号监控软件对相关的信号进行监控，再通过分析其数据状态找出故障原因。软件故障主要通过保证列车相同设备软件为同一软件版本且为符合车辆技术要求的最新状态。根据现场调试经验，高速断路器本身的故障，一般作如下步骤的检查:1)检测高速断路器线圈电阻，正常情况下电阻值为14．5Ω±8%。2)检查主断允许状态是否正常。3)检查整流二极管是否正常。4)检查控制电阻是否正常。5)检查主断合继电器状态是否正常。6)检查高速断路器灭弧罩、主触头是否正常。故障以上排除后，须先进行低压测试，高速断路器能正常动作，牵引控制单元有信号显示后，再进行高压测试，高压电器箱网压输出正常即可。

6结语

高速断路器能够在主电路出现严重的干扰情况(如过流、牵引逆变器故障或短路等)时断开车辆主电路，从而起到保护牵引逆变器及车上其他设备的作用。熟悉高速断路器的电气控制电路和软件逻辑控制原理，对及时发现并处理高速断路器的故障，提高车辆的调试效率，保障车辆的安全运行具有重要意义。

参考文献:

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