電壓測(cè)試法在電氣裝置故障排查中的應(yīng)用

趙雯

（西安財(cái)經(jīng)大學(xué)，陜西西安，710100）

0 引言

本文是從文獻(xiàn)研究和理論分析的角度出發(fā)，分析了電壓測(cè)試法的具體原理以及實(shí)際應(yīng)用策略，這不僅是文章論述的重點(diǎn)內(nèi)容，也是進(jìn)一步維護(hù)我國(guó)電力系統(tǒng)以及相關(guān)領(lǐng)域穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵研究課題。

1 基礎(chǔ)理論分析

1.1 電壓測(cè)試法的應(yīng)用現(xiàn)狀

電壓測(cè)試法和電阻測(cè)試法，同屬于儀表測(cè)試法，是當(dāng)前電氣裝置性能檢測(cè)以及故障診斷過(guò)程中的重點(diǎn)處理方法，不僅可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)電氣裝置存在的故障，更可以結(jié)合電氣裝置自身的運(yùn)行性能和系統(tǒng)狀態(tài)分析，可能存在的安全隱患。其中電阻測(cè)試法在使用的過(guò)程中需要停止電氣裝置的正常運(yùn)行，然后才可以進(jìn)行故障排查，一部分故障之路的排查還需要進(jìn)行電氣裝置的拆卸，整體應(yīng)用流程較為復(fù)雜，還會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)作，因此電阻測(cè)試法在當(dāng)前的一部分電氣裝置故障檢測(cè)中應(yīng)用的并不廣泛[1]。

電壓測(cè)試法則是在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，直接對(duì)電氣裝置的性能以及運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，不需要額外地進(jìn)行設(shè)備拆卸，這就可以大大避免設(shè)備拆卸和安裝過(guò)程中出現(xiàn)的安全隱患；另外電壓測(cè)試法的測(cè)試結(jié)果更為精準(zhǔn)和直觀，不僅能夠排除電氣裝置中的故障，還可以檢測(cè)電氣設(shè)備的自身性能，有助于實(shí)現(xiàn)故障預(yù)防。

1.2 電壓測(cè)試法的基礎(chǔ)運(yùn)行原理

首先，從物理學(xué)的角度來(lái)講，電氣裝置的內(nèi)部系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中往往會(huì)形成一套完整的電路，正常工作狀態(tài)下的電路以及電氣設(shè)備，必然會(huì)存在固定電壓值，固定電壓值，會(huì)在符合標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)進(jìn)行輕微波動(dòng)，一旦電路或者電氣裝置自身出現(xiàn)故障，比如電氣元件性能受損，線路短路、開路，一旦出現(xiàn)了這些現(xiàn)象，電路中的電壓和電氣裝置的電壓值都會(huì)出現(xiàn)較大變化，這些變化會(huì)直接突破標(biāo)準(zhǔn)的波動(dòng)范圍。

電壓測(cè)試法則是在電氣設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，針對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的電壓進(jìn)行測(cè)量，分析該節(jié)點(diǎn)是否有電壓、電壓增大或縮小的變化區(qū)間。同時(shí)根據(jù)該電氣裝置的出廠性能、日常檢修狀態(tài)、典型故障判斷依據(jù)等相關(guān)信息，判斷電氣裝置存在的故障現(xiàn)象、位置、原因，從而更好地進(jìn)行電氣裝置的故障處理。

2 電壓測(cè)試法在電氣裝置故障處理中的具體應(yīng)用

隨著我國(guó)信息技術(shù)發(fā)展水平的逐步提升，電氣裝置的類型以及數(shù)量也在不斷增加，一部分生產(chǎn)線或者企業(yè)在運(yùn)行的過(guò)程中，往往依靠電器裝置進(jìn)行自動(dòng)化管理，那么裝飾自身的故障以及運(yùn)行穩(wěn)定性，將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。電壓測(cè)試法憑借著自身的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)在電氣裝置質(zhì)量檢測(cè)和故障排除領(lǐng)域，有著較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值，主要應(yīng)用在以下幾個(gè)領(lǐng)域。

2.1 電源故障排查

電源是支撐電氣裝置正常運(yùn)行的根本保障，而電源故障也是直接影響電氣裝置運(yùn)行狀態(tài)的主要因素，當(dāng)前絕大部分的電氣裝置都會(huì)出現(xiàn)電源故障，在實(shí)際使用過(guò)程中可能會(huì)存在電源電壓不穩(wěn)、電源燈熄滅等常見現(xiàn)象。而針對(duì)一部分無(wú)法通過(guò)外接狀態(tài)進(jìn)行判斷的電氣設(shè)備，便需要通過(guò)電壓測(cè)試法進(jìn)行電源故障的檢測(cè)。

在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，電壓測(cè)試法會(huì)檢測(cè)電源的正常電壓判斷額定值，若電壓符合額定值，那么則證明電氣設(shè)備的電壓穩(wěn)定；若通過(guò)電源電壓檢測(cè)發(fā)現(xiàn)電壓降低或者無(wú)電壓，那么則判斷電源電路存在故障，一般故障都是以短路或者負(fù)荷較大引起的故障為主。綜合日常的電氣裝置，電源故障經(jīng)驗(yàn)以及優(yōu)化方案，如果負(fù)載出現(xiàn)了開路故障，通過(guò)電壓檢測(cè)法會(huì)測(cè)定電源電壓明顯升高；如果電源位置出現(xiàn)了開路故障，那么會(huì)顯示電源電壓無(wú)輸出；如果負(fù)載出現(xiàn)了短路故障，那么會(huì)顯示電源電壓明顯下降[2]。

2.2 電氣裝置元器件故障

電氣裝置元器件的主要作用在于構(gòu)建完整的內(nèi)部運(yùn)行通路。一旦電氣裝置的元器件出現(xiàn)故障，極有可能導(dǎo)致元器件指示燈熄滅或者一部分系統(tǒng)短路無(wú)法進(jìn)行運(yùn)作。

針對(duì)這種類型的故障，利用電壓測(cè)試法進(jìn)行故障檢測(cè)，首先要了解不同電氣設(shè)備自身的運(yùn)行狀態(tài)以及運(yùn)行性能，主要分析該設(shè)備的型號(hào)、出廠結(jié)構(gòu)、重點(diǎn)功能，要掌握電氣設(shè)備原有的內(nèi)部運(yùn)行通路，這樣才可以明確的制定電壓測(cè)試方案。例如，圖1則是較為典型的電氣元件損壞電路示意圖。假設(shè)斷路器出現(xiàn)了跳閘現(xiàn)象，那么SA10-11以及KTP9-11控制開關(guān)觸點(diǎn)會(huì)處于閉合狀態(tài)，繼電器KTP會(huì)有動(dòng)作，1HGn綠燈平光，斷路器處于跳閘位置。如果綠燈熄滅，可通過(guò)電壓測(cè)試法進(jìn)行故障排查。

圖1 電氣元件損毀電路示意圖

在故障排查的過(guò)程中，首先需要檢測(cè)電源電壓是否正常，正常的電源電壓為220伏；然后針對(duì)綠燈兩側(cè)的電壓進(jìn)行測(cè)量，若電壓顯示為220伏，那么則表明整個(gè)線路的接線是正常的，綠燈元件的電壓處于正常狀態(tài)，但是整個(gè)回路無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，綠燈不亮，那么則代表綠燈元件出現(xiàn)了損壞，需要進(jìn)行更換。簡(jiǎn)單來(lái)講，對(duì)于元件損壞的故障，在檢測(cè)的過(guò)程中，需要將水患點(diǎn)看作一個(gè)可以正常運(yùn)行的元件，只要其兩側(cè)電壓正常，則代表該點(diǎn)位處于正常運(yùn)作狀態(tài)，若和正常運(yùn)作狀態(tài)不符，則代表該點(diǎn)位出現(xiàn)了故障。

2.3 支路斷線故障

電氣裝置的整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在進(jìn)行故障檢測(cè)的過(guò)程中，一部分由于支路故障引發(fā)的問(wèn)題很難被檢測(cè)出來(lái)，而通過(guò)電源電壓檢測(cè)的方式可以及時(shí)地排除其中的正常運(yùn)作部分，能夠逐步縮小故障區(qū)域。尤其是部分串聯(lián)電路中擁有相同電流，通過(guò)每一個(gè)電阻的電荷量是相等的，那么在進(jìn)行支路斷線檢測(cè)的過(guò)程中，需要結(jié)合其中的多個(gè)電氣元件進(jìn)行檢測(cè)[3]。假設(shè)圖2所示為正常情況下的支路斷線檢測(cè)示意圖，首先需要將萬(wàn)用表調(diào)節(jié)到直流電壓擋，將黑色表筆放置在線路的h點(diǎn)位上，紅表筆要一次完成其他幾個(gè)點(diǎn)位的逐個(gè)測(cè)試，每一個(gè)點(diǎn)位都可以正常檢測(cè)到相關(guān)電壓數(shù)值，那么則代表該線路運(yùn)行穩(wěn)定。

圖2 正常情況下的支路斷線檢測(cè)示意圖

但一旦該線路出現(xiàn)了斷線故障，故障點(diǎn)見圖3。整個(gè)線路中是沒有電流通過(guò)的，不同的電氣元件電壓也會(huì)為0，在這個(gè)過(guò)程中利用電壓測(cè)試法進(jìn)行逐一排查，可以及時(shí)檢測(cè)斷線的故障區(qū)域。首先需要將萬(wàn)用表調(diào)整到直流電壓擋，然后將黑色表筆放置在h點(diǎn)位上，紅表筆依次從a點(diǎn)位向g點(diǎn)位進(jìn)行排查。假設(shè)故障點(diǎn)發(fā)生在d和e之間，那么檢測(cè)結(jié)果會(huì)直接表現(xiàn)為：a到d檢測(cè)過(guò)程中會(huì)顯示額定電壓，但是在檢測(cè)e到g時(shí)，檢測(cè)結(jié)果為0，那么取前者末位d、后者首位e，這兩個(gè)點(diǎn)位之間出現(xiàn)了斷路故障，重新接線之后可以排除故障。

圖3 支路斷路狀態(tài)下的電路示意圖

2.4 特殊電氣元件的故障檢測(cè)

一部分特殊電氣元件無(wú)法利用電阻測(cè)試法進(jìn)行故障檢測(cè)，例如電容器、電子式時(shí)間繼電器等等，針對(duì)這類特殊的設(shè)備進(jìn)行故障檢測(cè)，若選擇電阻測(cè)試法，需要將萬(wàn)用表調(diào)整至歐姆擋進(jìn)行檢查，電氣元件兩端的電阻會(huì)趨于無(wú)窮大，這種方式無(wú)法排除其中的故障。那么只能選擇電壓測(cè)試法進(jìn)行故障排除，通過(guò)該種方式可以最直觀地看到故障的具體區(qū)域。

假設(shè)，圖4所示為特殊元件電氣設(shè)備線路故障示意圖，在故障排查的過(guò)程中，首先利用萬(wàn)用表歐姆擋進(jìn)行故障區(qū)域的縮小，將線路的a點(diǎn)位斷開，確保整個(gè)電路和主體系統(tǒng)之間分離，然后通過(guò)嘗試性檢測(cè)發(fā)現(xiàn)a和e點(diǎn)位之間的電阻顯示無(wú)窮大，那么初步判斷斷線位置會(huì)出現(xiàn)在支路電路中。然后通過(guò)分段檢測(cè)的方式進(jìn)一步縮小故障范圍。

圖4 特殊元件電氣設(shè)備線路故障示意圖

將萬(wàn)用表調(diào)整到直流電壓擋，然后針對(duì)a和c點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)試會(huì)顯示電源電壓為220伏，然后再檢測(cè)c和e點(diǎn)位之間的電壓此時(shí)電壓讀數(shù)為0，則代表a和c點(diǎn)位之間出現(xiàn)了故障，通過(guò)排除監(jiān)測(cè)點(diǎn)位、縮小檢測(cè)區(qū)域的方式，便可以精準(zhǔn)定位到故障所在位置。

3 電壓測(cè)試法在電氣裝置故障排查中的具體應(yīng)用流程

在了解了不同條件下電壓測(cè)試法的故障排除方案之后，還需要理順具體的應(yīng)用流程，這樣才可以及時(shí)針對(duì)不同類型、不同應(yīng)用環(huán)境下的電氣裝置進(jìn)行故障檢測(cè)，尤其是一部分電氣設(shè)備的類型較老舊，使用年限較長(zhǎng)，且無(wú)維修記錄，這種類型的電氣設(shè)備在檢查的過(guò)程中需要排除較多的干擾因素[4]。

首先在進(jìn)行檢測(cè)之前需要針對(duì)電氣裝置進(jìn)行全方位的分析，要了解電氣裝置的結(jié)構(gòu)、內(nèi)部線路圖、設(shè)備故障類型、典型故障表現(xiàn)等各項(xiàng)信息，這都可以有效地提升后續(xù)電壓檢測(cè)的精準(zhǔn)性和質(zhì)量；在檢測(cè)之前可以通過(guò)聞、探等方式分析，是否存在異常情況，例如異味、發(fā)熱、燒焦等現(xiàn)象。完全了解電氣裝置的整體狀態(tài)之后才可以進(jìn)行檢查。

其次，要明確故障范圍以及故障點(diǎn)，要了解不同電器裝置的電路控制圖綜合可能出現(xiàn)的故障類型以及故障點(diǎn)進(jìn)行分類，并且嚴(yán)格按照主電路、控制電路，由大到小的進(jìn)行故障排除。要堅(jiān)持按照從整體到局部的原則，這樣才可以合理判斷復(fù)雜電路圖中存在的故障問(wèn)題。另外一部分電氣設(shè)備的故障并不是單一的，多個(gè)復(fù)雜故障點(diǎn)，分布在不同區(qū)域，針對(duì)這樣的現(xiàn)象，可以選擇其他的智能化儀表進(jìn)行輔助檢測(cè)。

再次，在電壓測(cè)試的過(guò)程中，可以利用通電試驗(yàn)的方式進(jìn)行排查，例如將電氣設(shè)備中原有的線路拆除替換成新的電氣設(shè)備或者新的電氣元件，重新聯(lián)通之后判斷是否可以正常工作，這樣能夠排除一部分較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，大大提升檢測(cè)的效率。

最后針對(duì)高精端的電器裝置來(lái)講，在檢測(cè)的過(guò)程中還需要通過(guò)不同類型的儀表進(jìn)行故障排查。主要指的是在利用萬(wàn)用表進(jìn)行電壓測(cè)試的同時(shí)，還需要進(jìn)行電流和電阻等參數(shù)的測(cè)試，然后圍繞不同的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析是否存在較大誤差，這樣也可以精準(zhǔn)地進(jìn)行故障定位。