电力系统电气检修岗位 双向思维排故技能 探讨

电气装置故障排查技能是电力系统电气检修岗位的核心技能。外观检查法、停电进行检测的导通法、带电进行检测的电压降法等故障排查的常用方法，对电气检修技术员来说基本上都能熟练掌握。
但是，电力系统电气装置往往功能完善、结构复杂、支路繁多，如果毫无目的地进行故障测试难免事倍功半，无法及时有效地排查电气故障。因此，电气装置故障排查的关键是故障支路的分析与识别，进而锁定故障支路，然后再应用仪表进行针对性的检测，电气故障排查就能迎刃而解了。笔者根据多年的电气检修实践经验，从电气逻辑控制的角度，结合电气装置的功能构成和逻辑控制理念，提出了电气装置“双向思维”故障识别排查方法。
1电气装置逻辑构成简析
1．1电气装置在电力系统中的作用
电力系统二次回路电气装置包括继电保护装置、备用电源自动投入装置、自动重合闸装置、中央信号装置等，对电力系统一次设备、一次系统起控制、保护、调节、测量与监察等作用，是电力系统安全、经济、稳定运行的重要保障，是变配电所电气系统的重要组成部分。随着电力系统高新技术的迅猛发展，电气控制正向着自动化、综合型方面发展，电气装置在电力系统的作用显得越来越重要。
1．2电气装置的功能模块构成
通常，电力系统中的每一套电气装置相应地实现对电力系统进行控制、保护、调节、测量与监察等某一方面的作用。例如，继电保护装置反映电力系统电气设备的各种故障与异常运行情况，断路器控制回路装置实现对断路器的合闸、分闸的控制，等等。
为了实现某一方面的主要作用，电气装置通常由各个功能模块构成。例如，断路器控制回路装置为了实现对断路器的合闸、分闸的控制，通常需要由手动合闸功能、手动分闸功能、自动合闸功能、自动分闸功能、装置断线监控功能等各项功能构成。
从功能设计的角度进行分析，为了实现某个基本功能的作用，通常需要相应的电气元件通过一定的接线构成。例如，断路器控制回路装置的基本合闸控制回路的构成，由控制电源+WC、－WC、开关SA和断路器合闸线圈Yon构成，具体接线如图1所示。

图1 断路器控制回路装置的基本合闸控制回路图
因此，电力系统电气装置通常是一个能实现某一方面主要作用的具有多种功能的复杂网络，这个复杂网络通常包括若干个电气控制回路，每个电气控制回路由若干个电气元件按照一定的接线方式构成。
1．3电气装置逻辑功能的实现
电气装置通常由驱动部分和执行部分来实现基本功能的逻辑控制。一般来说，继电器的线圈属于驱动部分，继电器的触点属于执行部分，驱动部分和执行部分通常接于不同的支路，当继电器的线圈带电动作时，继电器的一对或若干对触点动作，接通了或断开了控制、信号等不同功能的支路，从而实现电气装置的各项基本功能。
通常，继电器线圈所在支路叫做“上级逻辑控制支路”，如图2跳闸位置信号灯控制回路中驱动部分跳位继电器KTP线圈所在支路;继电器触点所在支路叫做“下级逻辑执行支路”，如图2中执行部分跳位继电器KTP的触点所在支路。

图2 跳闸位置信号灯控制回路图
电气装置通过回路之间的上下级逻辑控制来达到各项基本功能的实现。图2中“上级逻辑控制支路”跳位继电器KTP的线圈带电动作，“下级逻辑执行支路”的跳位继电器KTP的触点KTP9－11闭合，绿灯1HGn平光，指示断路器处在分闸的位置。
“上级逻辑控制支路”存在故障，往往会影响“下级逻辑执行支路”的功能。因此，需要根据逻辑控制关系逆向追踪，排查真正的故障支路。
2“双向思维排故技能”的内涵
电气装置构成元件数目众多，接线支路较多较为复杂，运行中由于绝缘老化、接触不良、电气击穿、发热烧毁等原因导致出现短接、断线、元件损坏等各种故障，影响电气装置的正常运行。电气装置故障原因和故障类型错综复杂，因此，电气装置故障排查重在故障分析，只要初步锁定故障支路，就可以运用导通法或者电压降法等常规仪表测试方法进行故障的排查了。
“双向思维排故技能”的应用一般划分为以下
4个步骤:
1)熟悉电气装置的主要功能及构成原理。
识读电气装置原理框图，掌握电气装置的功能构成模块和实现电气装置主要功能的动作过程及相关现象。
2)动作过程正向顺序对比分析判定电气装置是否存在故障。
按照实现电气装置主要功能的动作过程顺序，逐步测试并比较分析电气装置出现的故障现象，判断电气装置是否存在故障。
3)逻辑思维逆向追溯分析初步锁定电气装置故障支路。
一般来说，故障支路通常与故障现象相关。由于电气装置通过逻辑控制达到基本功能的实现，“上级逻辑控制支路”存在故障，往往会影响“下级逻辑执行支路”的功能。因此，故障支路往往不一定就是故障现象的元件所在支路。根据逻辑控制关系逆向追溯分析，逐级追查故障现象的元件所在支路的“上级逻辑控制支路”，就可以初步锁定故障支路了。
4)运用仪表测试法等技巧进一步排查电气故障。
初步锁定故障支路后，即可以灵活运用外观检查法或仪表测试法进行故障的排查。
3“双向思维排故技能”的实践应用
凌云那留电站10kV线路1WL相间短路(如图3所示)，线路1WL继电保护装置动作，断路器1QF拒动;变压器T后备保护动作，断路器3QF跳闸切除故障，导致停电范围进一步扩大。

图3 那留电站接线图
经现场查看，1WL线路保护装置正常动作，不存在异常。初步分析判断1QF断路器控制回路装置存在故障，导致1QF断路器拒动。
断路器控制回路装置是否存在故障?故障支路、故障元件在哪里?如何进行故障的排查呢?下面应用“双向思维排故技能”逐步进行故障的分析和排查。

图4 音响监控的断路器控制回路装置原理图
3．1断路器控制回路装置的主要功能及动作原理
断路器控制回路装置的主要功能是正常运行时控制断路器进行手动合闸和分闸，电力系统发生故障时自动跳闸以切除故障部分。
断路器控制回路装置构成原理图如图4所示，动作过程及现象分析如下。
1)手动合闸动作过程及现象。
操作前，断路器QF处于跳闸位置，触点QF6－4闭合，跳位继电器KTP动作，绿灯1HGn发出平光。
①“预备合闸”:触点SA9－10接通，绿灯1HGn闪光。
②“合闸”:触点SA5－8接通，合闸接触器KMC动作，断路器QF合闸;触点QF6－4断开，跳位继电器KTP返回，绿灯熄灭;触点QF3－5闭合，合位继电器KCP动作，红灯1HＲd平光。
③“合闸后”:红灯平光。
2)手动跳闸动作过程及现象。
①“预备跳闸”:触点SA14－13接通，红灯1HＲd闪光。
②“跳闸”:触点SA6－7接通，跳闸线圈Yon动作，断路器QF跳闸;触点QF3－5断开，合位继电器KCP返回，红灯1HＲd熄灭;触点QF6－4闭合，跳位继电器KTP动作，绿灯1HGn平光。
③“跳闸后”:绿灯平光。
3．2动作过程正向顺序判定电气装置是否存在故障
按照实现电气装置主要功能的动作过程顺序，逐步测试并比较分析电气装置出现的故障现象，判断电气装置是否存在故障。
1)手动合闸动作过程测试。
逐步进行测试手动合闸功能的操作，同时，现场观察并记录断路器和控制回路装置的动作过程和现象。如果和理想动作过程及现象一致，说明控制回路装置正常;如果出现不一致的现象，说明控制回路装置出现故障。具体测试情况如下:
操作前，现场查看断路器QF处于跳闸位置，绿灯1HGn发出平光。操作SA开关手柄至“预备合闸”位置，绿灯1HGn发出闪光。操作SA开关手柄至“合闸”位置，绿灯1HGn熄灭，红灯1HＲd熄灭。SA开关手柄返回到“合闸后”位置，红灯熄灭。
在合闸操作的时候，经现场查看，断路器已成功合闸。此时，出现了异常情况，红灯熄灭。操作开关SA手柄返回到“合闸后”，依然是红灯熄灭。
2)手动跳闸动作过程测试。
为了进一步弄清故障的原因，继续进行手动跳闸的测试。操作SA开关手柄至“预备分闸”位置，红灯熄灭。操作SA开关手柄至“分闸”位置，现场查看，断路器没有动作，依然在合闸位置。
综合以上测试情况进行分析，断路器控制回路装置出现了故障，分闸功能发生了异常。按照动作过程正向顺序逐步进行分析的过程如表1所示。

表1 电气装置功能测试比较分析表
3．3逻辑思维逆向追溯分析锁定电气装置故障支路
1)对比分析初步判别故障。
通过表1的对比分析得知，在第2步的测试中，正常现象是红灯平光;现在出现了异常情况:
红灯熄灭。故障支路通常与故障现象相关，因此，合理怀疑故障支路是红灯所在支路。
2)故障检测。
故障原因有断线、灯泡损坏等，下面运用仪表对红灯支路进行测试。
做好停电安全措施，利用万用表的欧姆档检测5FU－2至KCP－9部分支路(如图5所示)，万用表指针合理偏转。接着检测KCP－11至6FU－2部分支路，万用表指针合理偏转。
检测发现:红灯灯泡完好，红灯支路完好无断线;说明导致红灯熄灭另有原因。

图5 仪表检测示意图
3)逆向思维逐级识别故障。
运用逻辑思维逆向追溯分析，如图6所示，红灯支路串接合闸位置继电器KCP9－11触点，作为“下级逻辑执行支路”的红灯支路，其“上级逻辑控制支路”是合闸位置继电器KCP线圈所在的分闸控制回路，结合手动跳闸动作过程测试中分闸功能异常的情况进行深入分析，进一步锁定嫌疑故障支路为合闸位置继电器KCP线圈和断路器分闸线圈Yoff所在的分闸控制回路。
3．4运用仪表测试法等技巧进一步排查电气故障
做好停电安全措施，利用万用表的欧姆档，采用逐步分段的方法对分闸控制回路进行检测(结合图7进行说明):1)断开KCP－7号端子;2)测量QF－5端子至Yoff－19端子部分支路，指针偏转，无异常;3)测量KCP－7端子至QF－3端子部分支路，指针不偏转，说明有故障;4)仔细查看，发现继电器KJL的18号端子由于发热烧毁发生熔断;5)重新压制继电器KJL－18号接线端子，并将KJL－18号端子接好;6)接回KCP－7号端子。
对线路1WL的断路器控制回路装置再次进行主要功能的测试，手动合闸和手动跳闸、自动跳闸的功能恢复正常，电气装置故障顺利排除。

图6 逻辑思维逆向追溯分析示意图

图7 识别、排查故障示意图
4结语
电气装置“双向思维排故技能”是一种重在故障分析与故障识别的排故方法。“双向思维排故技能”方法应用的关键是从进行逻辑控制设计的角度识读电气装置的原理框图，掌握电气装置的功能模块动作过程及现象。“双向思维排故技能”方法应用的技巧是按照电气装置基本功能的动作过程正向顺序对比分析判定电气装置是否存在故障，逻辑思维逆向追溯分析锁定电气装置故障支路。对电力系统电气岗位检修技术员来说，熟练掌握“双向思维排故技能”的应用，一正一反两条主线，可以做到思路清晰、目标明确，从而能够快速、高效地识别并排查电气装置的故障。