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1 消防電氣設備檢測技術 美國福祿克公司 黃喜雪 Fluke Taiwan Office Rose Huang TEL: Fluke Corporation Test Measurements for Motor & Drive Maintenance 課程內容 一. 電氣系統量測技術 - 電氣設備安全規範 - 設備絕緣檢驗技術 - 接地系統檢測 - 相序計 - 設備異常發熱檢測二. 排煙系統 - 風速 - 風溫 - 空調系統熱損耗 - 照度計 1

2 電氣 消防 防雷安全檢測項目 A 電氣系統安全檢測 : 一 高 低壓配電裝置 ; 二 電力變壓器系統 ; 三 低壓照明配電系統 ( 開關 插座等電工元器件 ); 四 中央空調電氣設施, 電梯電氣設施 ; 五 電氣設備過載 短路 漏電保護裝置 ; 六 變配電系統及電氣設備的接地裝置 ; 七 各種消防設施的電氣部分 ; 八 電氣線路 電氣設備洩漏電流及絕緣老化情況 建築消防設施安全檢測 B 建築消防設施安全檢測 : 一 火災自動報警系統 ; 二 自動噴淋滅火系統 ; 三 氣體滅火系統 ; 四 泡沫滅火系統 ; 五 常閉式防火門 防火捲簾設施 ; 六 消防水泵及滅火器材配置 七 消火栓系統 ; 八 消防控制系統 C 防雷設施安全檢測一 防直擊雷裝置檢測二 防側擊雷檢測三 等電位措施檢測四 屏蔽檢測五 防雷電波侵入檢測 2

3 電氣安全等級 電壓額定值 保護類別等级 CAT IV 原始安装 CAT III 配电接线系统 CAT II 插座电路或負載 CAT I 保護電子電路常見的危險警訊 與帶電部分意外接觸引起電擊 由於開關 負載啟動等引起突波高電壓 超過設備電壓類別等級 - 保護 : Fluke 電錶使用高能量保險絲 - 於電阻檔位時, 接觸交 / 直流電源保護 : Fluke 電錶具備 過載保護 " 功能, 可自我保護至電錶的額定電壓 過壓分類 工作電壓 峰值瞬間高壓測試電阻 ( 對地直流或交流有 ( 重複 20 次 ) (Ω=V/A) 效值 ) 一類 (CAT Ⅰ) 600V 2500V 30Ω 一類 (CAT Ⅰ) 1000V 4000V 30Ω 二類 (CAT Ⅱ) 600V 4000V 12Ω 二類 (CAT Ⅱ) 1000V 6000V 12Ω 三類 (CAT Ⅲ) 600V 6000V 2Ω 三類 (CAT Ⅲ) 1000V 8000V 2Ω 過電壓保護標準規範 過壓保護衡量數位電表保護電路的關鍵, 並非是最大測量電壓這一規格, 必須包括抵抗瞬間高壓衝擊能力. 當瞬間高壓發生在高能量電路裡時, 由於電路提供更大的電流, 其所產生的危害將更為嚴重 例如某一瞬間高壓引發了電弧, 如果電流大到可以維持電弧, 當空氣燃燒並成為導體時, 電弧周圍會產生大量的離子體或發生爆炸, 其引發的後果常常是災難的 3

4 IEC1010 過電壓標準規範 新的安全標準 要避免瞬間電壓所帶來的危害, 安全必須深入數位電表的內部 電表內部必須有足夠的安全設計 需知道要測量高能電路的時候, 什麼規格才是你最應關心的呢? IEC ( 國際電子 - 電工委員會 ) 專為測試儀器定義了一套新的國際標準 在很長一段時間裡傳統的工業標準是 IEC348, 現在這標準已被 IEC1010 取代 依據 IEC1010 標準設計的數位電表, 其安全規格要比依據 IEC348 的高很多 過壓簡介舉例分類四類三相公用供電設備 涉及到 " 初始連接 " 的設備, 如電站的電力分任何室外供電線路配系統或設備 電力儀表, 前端過流保護設備 任何室外輸電線路三類三相分配電路包括 位置固定的設備, 如多相馬達, 多相閘盒單相商業照明電路 大型建築物內部的照明設備, 線路 工業現場的機床, 電源配電盤等 二類單相插座及其所連接的用電設備 一類電子儀器設備 家用電器, 便攜工具 ( 電鋸 ) 家用插座, 距離三類線路十米以上的插座或距離四類線路 20 米以上的插座 有保護措施的電子設備 任何高壓, 低能回路, 如辦公室內部的影印機等 過壓分類 如何去判斷過壓分類之等級 依照位置來分辨脈衝電壓之大小. 愈接近電源的地方, 發生的故障電流愈大, 且分類等級越高. 如何去判斷過壓分類之等級 發生的故障電流愈大, 其分類等級越高. 高能量瞬間電壓更具危險性, 因為它們可能觸發出弧爆 電阻愈高, 其分類等級愈低 瞬間電壓因為遇到系統阻抗而有所衰減 使用之 TVSS 瞬間電壓突波抑制器 " 尺寸越大 ( 即更高之焦耳值 ), 等級越高 4

5 判斷出真正的電壓承受額度 於每個過壓分類中 (50, 150, 300, 600, 1000V). 會標示出 工作電壓 " 電壓值愈高, 所能承受的瞬間電壓會愈大. CAT III example: CAT III - 600V: 6 kv impulse CAT III V: 8 kv impulse CAT II example: CAT II - 600V: 4 kv impulse CAT II V: 6 kv impulse 什麼情況下 600V 會高於 1000V? CAT III-600V or CAT II-1000V? The greater the source impedance, the lower the Category: CAT III-600V: 6 kv impulse 2 Ohm test source CAT II-1000V: 6 kv impulse 12 Ohm test source A CAT III-600V 6kV test impulse has 6 times the current of a CAT II-1000V 6kV test impulse! CAT III-600V 於相同的 6KV 脈擊測試中比 CAT II-1000V 能承受 6 倍大的電流 5

6 先看分類等級, 再看電壓大小 只看額定電壓, 容易造成誤導 CAT III-1000V (8kV transient) is safer than CAT III-600V (6kV transient) But CAT III-600V is safer than CAT II-1000V 先搞清楚您在那個分類環境中工作, 再選擇適當的額定電壓 若您有可能量到電源電路, 建議您直接選擇一部符合 CAT III-600V 或 CAT III-1000V 的電錶, 以及符合 CAT III-1000V 的測試探棒 找出 CAT III 的標誌 CAT III- 600V CAT III- 1000V CAT III-600V CAT II-1000V 6

7 CAT III 的保護程度 CAT Transient with 2 Ω Source Fuse and Overload Rating Clearance (air) Creepage (surface) III-1000V 8000V 1000V 16.0 mm 16.0 mm III-600V II-1000V 6000V 1000V 11.5 mm 14.0 mm III-600V 6000V 600V 11.5 mm 11.5 mm Listed vs. Designed To 被認可 " 或 設計成 " IEC 擬定標準, 但不執行測試製造廠可能自己聲稱 設計成 " 符合該標準 需通過獨立認證單位的測試 您的電錶上有認證單位的標誌嗎? 2010 Fluke Corporation Test Measurements for Motor & Drive Maintenance 7

8 消防設備檢測 - 電力品質維護 電力品質 : 概念 電壓品質 電流品質 * IEC 定義了 電力品質 " 電力品質的定義 電力品質定義 Dugan, McGranahan, Beaty;Electrical Power Systems Quality 導致使用者設備故障或不能正常工作的電壓 電流及頻率偏差 電壓品質與電流品質 電力系統 服務品質 品質問題 供電品質 電壓品質 電能品質 電壓品質 (VQ) 電流品質 電力品質 (PQ) 電流品質 用戶 用戶特性 用電品質 電壓品質 : 影響使用者設備正常運行不理想的供電電壓 供電的電壓品質問題, 由供電公司負責 電流品質 : 使用者非線性負載 ( 電力電子設備等 ) 給電網帶來的電流畸變 注入電網的諧波電流, 由電力用戶負責, 不得超過規劃值 電壓品質 PCC 電流品質 電力品質相關論文統計 (INSPEC 資料庫 ) 電力品質相關的論文統計 * :1968~2004 年 INSPEC 資料庫論文的電能品質術語統計 年份 * M. Bollen, I. Y.H. Gu. Signal processing of Power Quality Disturbances, New York: IEEE Press, John Wiley & Sons,

9 電力品質 : 系列標準的配合與應用 (1) 標準 供電電壓特性 相容水準 電力系統 規劃水準 接入管理 擾動水準用電設備的抗擾測試水準 (6) 供電電壓特性 (5) 相容水準 (4) 規劃水準 (3) 設備發射水準 設備抗擾水準 電力用戶發射限值 電網供電電壓特性實際值 供電系統總擾動值 (2) 單個設備發射限值 (1) 單個設備發射值 時間 設備的選擇 用戶 內部裝置 供電接線端 對發射或擾動現象的抑制與治理方法 (1) 由標準或供電方定義 ( 最大值或 95% 值 ) (2) 中 高度擾動的電網某處 (3) 由供電方定義 ( 時間統計,95% 值 ) (4) 由標準定義 ( 時間與地點統計,95% 值 ) (5) 由標準定義 ( 時間統計,95% 值 ) (6) 由標準或使用者與設備生產商協定定義 * EURELECTRIC, Application guide to the European Standard EN on voltage characteristics of electricity supplied by public distribution systems, July 歐洲電力工業聯盟 :1999 年由歐洲電力工業兩大行業組織 : 國際電力生產商和配電商聯合會 (UNIPEDE) 歐洲發電聯盟(EURELECTRIC) 合併而成 電力品質問題 : 解決代價 解決電能品質問題的代價 成本 用戶 : 電能品質問題的代價 總的社會成本 * 最佳點 減少電力品質問題的代價, 要求增加供電設備可靠性投資 過分追求供電可靠性, 將導致供電設備投資成本急劇增加 尋求供電可靠性與電力品質成本的最佳平衡點 電網 : 供電設備可靠性成本 供電品質 * CIRED 1997,S2 Special Report. 1 提高設備抗擾能力 2 控制保護 3 廠區全面防護 4 供電網提供解決方案 費用增加 控制器電機 諧波電流導致中性線超載發熱 地電位升高問題 : 加粗中性線 電壓容限曲線 :CBEMA:1987 與 ITI:2000 比較 要求設備對供電電壓短時中斷的耐受時間 : 從 8.33ms 提高至 20ms ITI:2000 曲線 : 電氣設備必須具有更強的抵禦供電電壓短時中斷的能力 其他負載 例如 : 電網發生的小於 20ms 的供電中斷事件, 敏感負載 ITI:2000 曲線要求設備必須能夠耐受此類故障 解決電能品質問題的低成本方法 : 提高設備的抗擾能力 加粗線纜等 F1760: 供用電雙方均可以利用儀器的電壓容限曲線功能, 判斷因驟降 電壓中斷等故障現象的責任 9

10 電力品質 : 系列標準的配合與應用 (4) 電力品質 : 系列標準之間的關係 * 相容水準 電力系統電能品質規劃 電力使用者及設備抗擾要求 6100A: 基於 IEC 的標準信號源 電力用戶擾動與發射限制 設備電力品質限值 電力使用者及設備擾動與發射的抑制 系統內部品質改善 測量與評估方法 電力品質測量方法 : 標準化 電力使用者及設備抗擾性能改善 IEEE 認為 : 以 IEEE 標準為基礎的儀器不應得出與 IEC 不同的結果 IEC :2003 負責人, 美國 IEEE P1564 負責人, 歐洲 歐洲經驗 : 電壓品質 美國 英國經驗 : 電流品質 IEC 電磁相容系列標準, 已被廣泛認同與接受 F430: 基於 IEC 標準測量儀器 RPM: 基於 IEEE 標準測量儀器 * Mark McGranaghan. Roadmap for PQ Standards Development with IEEE/IEC Coordination, IEEE T&D Conference, Dallas Texas, May 2010 Fluke 2006 Taiwan Test Measurements for Motor & Drive Maintenance Tel: Rose Huang 電壓容限曲線 電氣設備對供電電壓擾動的容許限值 CBEMA 電壓容限曲線 (IEEE ) ITI 電壓容限曲線 (2000 年 ) ANSI 電壓容限曲線 (IEEE 466) SEMI 電壓容限曲線 (2006 年 ) 額定電壓百分比 % F1740: 事件細節限值曲線可編輯 CBEMA 滑鼠位置處的實際值 時間 t F1760:CBEMA 曲線 F1760:ANSI 曲線 ITI 曲線圖示 SEMI F F1740:UNIPEDE 事件統計表 10

11 現代電力品質測量技術 : 故障診斷 電力品質故障診斷 電力品質監測統計 評估及故障診斷 電力品質監測與統計全面調查系統的電壓品質狀況 瞭解使用者電流品質變動狀況 目的 : 電網安全運行, 保證供電品質, 監管用戶 測量點 : 電網主要變電站 PCC 電力品質評估供電電壓品質評估 使用者電流品質評估 標準 :EN50160, 用戶的電能品質干擾水準限值標準 測量點 :PCC 電力品質故障診斷電力用戶廠區內出現的電能品質問題 電能品質原因造成的設備故障情況, 故障排查與定位 責任區分 測量點 : 用戶廠區內動力系統 PCC 發電 輸電 配電 用電 電力品質 : 監測統計與評估 電力品質 : 故障診斷 11

12 電力的品質問題 下述電壓波形, 代表了電力品質問題嗎? 這些波形反映了電力品質現象 但並不一定代表電能出現了品質問題 普通用戶不一定必須純淨 穩定的正弦波電源, 也並不經濟與現實 歐洲國家評估電網供電電壓是否存在品質問題的標準 :EN50160 IEC 系列標準, 給出了系統與設備的擾動 抗擾水準及相容水準 F43B: 電力品質故障排查新一代掌上型基本工具 電力品質現象 電力品質問題當電力品質現象可能導致設備不能正常工作或損壞時, 才是真正需要分析與診斷的電力品質問題 電壓瞬變閃變電壓偏差電壓驟降電壓中斷波形干擾 電力用戶 : 如何診斷電能品質故障? 問題某企業因電能品質問題, 出現生產中斷與設備損害 供電主回路的電壓品質合格 設備按標準設計與製造 故障原因到底是什麼? 應該由誰來承擔責任? 說明 EN50160: 對驟降 過電壓 高階次諧波等指標沒有限值 設備 : 對電力品質現象的抗擾能力, 存在不同標準 企業 : 必須承擔與處理一定區域的驟降 過電壓現象, 及高階次諧波諧振問題 故障診斷 責任區分的基礎 : 測量儀器應提供準確詳盡的監測資料 F1750: 電力使用者診斷電力品質故障的強有力工具 諮詢專家 可能是 A B C 管理層 電力公司 配電網供電沒問題 問題出在你廠裡!" 監測儀器廠家 技術人員 生產設備製造廠家 準確詳盡的監測資料 : 設備按標準設計與製造, 電力公司 : 供電主回路符合標準 故障診斷 責任區分的基礎 非常可靠 供電電壓特性 問題應該出在您廠裡 " EN50160:PASS 12

13 用戶 : 如何發現 評估與診斷諧波問題? 諧波電流狀況〇 16A 以下設備應滿足的諧波電流限值 :GB ( 等同於 IEC :2001) 〇 16A 至 75A 設備應滿足的諧波電流限值 :EN :2004 國標對小於 16A 設備的諧波電流限值, 與 IEC 相同 由 3C 認證嚴格要求 大於 16A 設備的諧波限制,GB/Z 等同 IEC :1998 〇 PCC 點注入電網諧波電流的限值 :GB/T 發現 評估與診斷諧波問題〇 PCC 點供電網電源電壓的諧波水準 :GB/T 〇諧波可能帶來的主要問題 : 設備超載 諧振 諧波電流過大可能導致設備超載 : 過熱, 絕緣老化 降低設備壽命 紅外熱像儀 : 尋找 發現電氣設備與動力系統的非正常現象 電能品質測量儀器 : 正確診斷 定量計算 原因分析 過電流, 諧波電流含量的大小 例如 : 維護監測時發現,3th 諧波電流達 60% 該諧波狀況是偏高, 還是正常? 評估與診斷標準 : 設備工作的熱像 是否存在不正常的溫升與過熱 F41: 第一款掌上型諧波分析儀 (FLUKE,1994 年 ) 電力品質故障排查工具 諧波電流過大 : 設備超載 發熱, 破壞絕緣 降低設備壽命電力變壓器 : 異常發熱現象 消防設備檢測 - 電力品質維護 - 諧波 諧波 : 產生原因 危害與治理 13

14 負載 : 線性與非線性 線性系統線性與非線性的判斷標準 : 對正弦波激勵的響應 激勵 : 輸入 電壓 回應 : 輸出 電流 電壓 ( 激勵 輸入 ) 電流 ( 回應 輸出 ) L R C 線性系統特點輸入正弦波, 輸出為同一頻率的正弦波 輸入 ( 電壓 ) 輸出 ( 電流 ) 之間有幅值差異及相移 線性負載電阻性, 電感性, 電容性 非線性負載例 : 內含整流電路的電氣設備 設備的負載電流, 與施加的電壓不呈線性關係 施加電壓源為工頻基波, 負載電流中出現了其它頻率成分 即 : 產生了諧波 線性負載與非線性負載 電流 電流 線性系統 輸入正弦波 ( 激勵 電壓 ) A out A in A out = KA in 輸出正弦波 ( 回應 電流 ) 輸入輸出 電流波形 電壓 電流波形 電壓 相移 電壓波形 電壓波形 線性負載 非線性負載 諧波 : 產生原因 諧波電流的產生原因整流負載的非線性 非線性負載諧波電流 : 晶閘管整流設備 典型的非線性負載 : 電流諧波 非線性負載電流波形頻譜 THD 變頻器 % 充電器 電腦 0 螢光燈 脈衝整流設備 : 電流頻譜, 第 次諧波 14

15 電力電子換流器 : 電流的特徵諧波 晶閘管整流器 6 脈衝整流器以 6 個可控矽 ( 晶閘管 ) 組成的全橋整流 由於有 6 個開關脈衝分別控制 6 個可控矽, 稱為 6 脈衝整流 12 脈衝整流器以 6 脈衝整流為基礎, 在輸入端增加移相變壓器, 再增加一組 6 脈衝整流器, 使直流母線電流由 12 個可控矽整流完成, 稱為 12 脈衝整流 特徵諧波電力電子換流器產生的特定次數的諧波電流成分 如換流器是 p 脈衝, 則其交流側電流的特徵諧波次數 : h = p ( n ) ± 1 其中 n: 整數 (1, 2, 3, 4, 5 );p: 脈衝數 例 :12 脈衝整流的特徵諧波 h = (1 x 12) ± 1 11 次 13 次 h = (2 x 12) ± 1 23 次 25 次 移相變壓器 輸出 A B C 脈衝整流 : 電流頻譜 % % 脈衝整流 : 電流頻譜 /Y DC 負載 / 12 脈衝整流 : 基本結構 諧波電壓 : 因用戶諧波電流而產生 諧波電壓的產生原因由使用者非線性負載的諧波電流而引起 流過系統阻抗的諧波電流, 導致了諧波電壓的產生 諧波電流 系統阻抗 以及由此產生的諧波電壓, 隨時間而變化 電壓源 E 系統阻抗 Z U = E - ZI 諧波電流 I 其他負載 非線性負載 F430: 波形測量 加大供電系統容量抑制諧波影響與危害的主要措施之一 : 提高系統容量 供電系統容量越大, 則 : 系統等值短路阻抗就越小, 母線諧波電壓水準則越低 選擇更高等級的供電電壓高壓電網的短路容量大 大功率諧波源負荷, 可以由電網的更高一級電壓供電 F430: 諧波分析,A 級 15

16 諧波電壓產生原因 : 非線性負載諧波電流 非線性負載的諧波電流在系統阻抗上產生的電壓降, 導致配電網出現諧波電壓 系統阻抗 線性負載 線性負載示例 非線性負載示例 電壓源 非線性負載 系統阻抗 基波電流 系統阻抗 含諧波電流 系統電源正弦波 PCC 點 配電網電壓線性負載出現諧波受配電網影響 非線性負載電流含高次諧波 電壓源 線性負載 電壓源 非線性負載 出現諧波電壓 諧波問題的現象 : 過電流 諧波 : 集膚效應 集膚效應 : 交流電流趨向於在導體外表面流動 工作頻率下集膚效應影響很小,300Hz 以上時較為顯著 高的諧波頻率增大了導線的諧波電阻, 導致附加的損耗和過熱 諧波的主要危害 : 設備超載 諧振 可能引發諧振現象, 導致電容器 互感器等因過電流或過電壓而損壞 諧波可能導致繼電保護 安全自動裝置拒動或誤動作 增大了電力系統的諧波損耗 降低電力設備利用率, 使電氣設備 ( 如旋轉電機 電容器 變壓器 ) 及導線 ( 如低壓中性線 電纜 母排等 ) 超載運行 ( 發熱 振動 異常聲響等 ), 縮短使用壽命 3 次諧波 : 導致中線超載諧波 : 導致設備超載運行 發熱 諧振 : 電容器損壞事故 變壓器損壞事故 16

17 IEEE 519: 美國電網諧波水準規劃值 (1) IEEE 519: 電網的諧波電壓水準 電壓等級 單次諧波分量最大值,% THD 最大值 69kV kV~161kV >161kV 供電公司 : 負責電網的諧波電壓水準 IEEE 519: 用戶注入電網諧波電流的限值 (120V 至 69kV) * SCR = ISC/ IL h<11 11<h<17 17<h<23 23<h<35 35<h TDD < ~ ~ ~ > 偶次諧波限值 : 為上述奇次諧波限值的 25% 導致直流偏置現象的電流畸變, 不允許出現 表內所示的諧波電流限制數值, 為平均的最大需量負荷電流的百分比 I SC :PCC 點, 系統的短路電流 I L : 用戶的最大需量電流 ( 基頻分量的有效值 ) SCR = I SC / I L, 短路比 PCC 點系統短路電流除以使用者的最大需量電流 TDD: 總需量畸變 電力用戶 : 負責限制注入電網的諧波電流水準 * IEEE 519:69~161kV >161kV 限值不同 IEEE 519 修訂版, 對 >161kV 用戶的諧波電流限值作了修改 總需量畸變率 (TDD) 以基波為基準的比值, 用百分數表示 其值為諧波電流的方均根值除以額定需求基波電流 ( 或最大需求基波電流 ) 的方均根值 I2 + I3 + I4 + I TDDI = I L I2 + I3 + I4 + I THD I = I (TDD 為 IEEE 519 的要求, 考慮了輕載的影響, 實用性較強 例如 PWM 調速電機, 輕載時 THD 很大,TDD 較小 ; 滿載時兩者相同 ) 1 諧波問題 : 基本的解決辦法 諧波問題責任區分 : 電流諧波 電壓諧波 諧波問題解決方案 : 增大設備容量 濾波 合理安排非線性負載在系統中的電氣位置非線性負載接入系統處的短路容量越小, 其諧波電流對其他敏感負載造成的影響與危害就越大 最經濟的解決方法 : 非線性負荷, 儘量靠近電源 例如, 由電網的更高一級電壓供電 設備分組供電按設備特性分組 非線性設備與其它設備從不同的母線供電 盡可能將非線性設備的電氣位置接近電網側 非線性負載由另一台變壓器供電有利於抑制諧波的影響 需要增加設備的投資 變壓器接線方式不同的變壓器接線方式可以有效抑制某些階次的諧波 Dyd 接線可以抑制 5 次 7 次諧波 Dy 接線可以抑制 3 次諧波 DZ5 接線可以抑制 5 次諧波 中壓系統 非線性負載 線路阻抗 短路阻抗 敏感負載 敏感負載 非線性負載 非線性負載 線性負載 非線性負載 變壓器 Dyd 接線 : 隔阻 5 7 次諧波對上一級電網的污染 17

18 消防設備 - 絕緣測試檢測 絕緣電阻檢測 基本概念檢測標準檢測方式 技術人員通過對導體 電氣零件 電路和器件進行絕緣電阻測試來達到以下目的 : - 驗證生產的電氣設備的品質 - 確保電氣設備滿足規程和標準 ( 符合安全 ) - 確定電氣設備性能隨著時間所產生的變化 ( 預防性維護 ) - 確定故障原因 ( 除錯 ) 絕緣電阻測試的目的和重要性 電氣設備的絕緣電阻測試是檢查其絕緣狀態最簡便的方法, 現在普遍使用高阻計 ( 絕緣測試器 ) 來測量絕緣電阻 絕緣電阻有助於發現電氣設備中影響絕緣的異物 絕緣受潮 髒污 絕緣油劣化 絕緣擊穿 和嚴重熱老化等缺陷 測試絕緣電阻是電氣檢修 運行和試驗人員必須日常的一項工作 18

19 電阻和電導率 - 電阻 (R) 對導體中的電流起阻礙作用 電阻以歐姆來衡量 用希臘字母 Ω 表示歐姆 對於大的電阻值, 可以在 Ω 前添加一個首碼形成一個複合單位來表示, 例如 kω 或 MΩ - 根據歐姆定律, 電阻限制著電路中的電子流 電流 電流用安培 (A) 來衡量 電阻越大, 電子流就越小 ; 同理, 電阻越小, 電子流就越大 在一個電路中, 電阻越大, 電流就越小 ; 同理, 電阻越小, 電路中的電流就越大 絕緣電阻量測 絕緣電阻是只絕緣體的臨界電壓以下, 施加的直流電壓 V 時, 測量其所含的離子沿電場方向移動行成電導電流 Ig, 應用歐姆定律所確定的比值. 即 R i =V /I g 式中 R i 絕缘電阻 (Ω) V- 直流電壓 (V) I g - 電導電流 (I) 一般絕緣電阻測試取 60 秒的電阻值 19

20 極化指數 極化指數定義 : 將 10 分鐘測量的絕緣電阻除於 1 分鐘測量的絕緣電阻的比值 R10min/R 1min, 稱為極化指數 對於吸收過程較長的大容量設備, 如變壓器 發電機 電纜等, 有時用 R60s/R15s 吸收比不足以反應絕緣介質的電流吸收全過程, 所以使用極化指數可以進行全面判斷絕緣是否受潮 極化指數測量的加壓時間較長, 用手搖式高阻計就比較困難, 數字式的兆歐表正在取代手搖式高阻計 測量方法及注意事項二 自動計算極化指數和吸收比, 要求數字兆歐表具備直接顯示極化指數和介質吸收比的功能 良好的數據收集 通過檢查所收集的數據, 可以幫助安排診斷和維修工作, 這可以降低由於意外造成的損失, 要求數字兆歐表可以保存現場數據並可以把數據傳到 PC 機中, 從而生成報告和圖表 考慮溫度的影響, 測量時必須記錄溫度, 以便進行換算 20

21 絕緣電阻測試電壓與最小允許電阻值 設備額定 AC 電壓值 DC 測試電壓值 (V) 馬達銘牌額定電壓 最小允許電阻值 高阻計讀值解讀 A 馬達正常使用年限 B 老化影響 污染等 C 馬達絕緣失效 D 重新繞線值 阻值使用年限電 21

22 測量馬達絕緣 1. 插黑色測試綫到 com 接點 2. 差紅色測綫到 line 3. 設定功能至電壓測試檔 4. 連接黑的測綫到地 5. 連接紅綫到馬達綫 6. 提供測試電壓 60 秒紀錄數值 7. 測試電路進行放電 8. 重複 動作 9. 關閉高阻計 10. 讀值判讀 脫離馬達電力驅動 馬達線 T1 對地 雙電壓 Y 接馬達 + 輸入插孔 - 輸入插孔 絕緣電阻測試電壓與最小允許電阻值 設備額定 AC 電壓值 DC 測試電壓值 (V) 馬達銘牌額定電壓 最小允許電阻值 22

23 高阻計讀值解讀 A 馬達正常使用年限 B 老化影響 污染等 C 馬達絕緣失效 D 重新繞線值 阻值使用年限電 年度 & 半年馬達維護保養查核清單 先記錄馬達規格額定值, 在馬達銘牌未被灰塵腐蝕, 無法觀看讀值之前 執行測試並記錄資料, 基於維護保養目的做成趨勢圖 23

24 馬達維護保養統整 建立馬達維護保養計劃 如有必要應做, 檢查 清潔 鎖緊 潤滑 在安裝之前, 測試馬達絕緣並記錄測試結果 於安裝後正常負載運轉期間, 用紅外線溫度計與振動計來建立馬達正常運轉標準參考條件 每月 每季檢查記錄溫度與振動 追蹤是否有不正常溫度 / 振動的增加 依其重要性, 每年或更頻繁地做馬達絕緣測試 - 追蹤讀值是否有老化現象 維持測試結果記錄做成趨勢繪圖, 作為維護保養參考依據 找出故障的根源, 以便需要時予以維修故障排除 故障排除方法注意事項 可以使用很多故障排除的方法, 最終竅門能快速地查到問題原因所在. 使得停止運轉的時間縮短. 最有效的方法從電機方面著手. 有系統的往電源方向開始檢查. 找最明顯的問題. 盡量不要使用接地的測試儀表. 它會把雜訊引入本來不應該存在雜訊的測試環境 避免在讀取數值時接觸儀表探棒, 因為電器雜訊可能會通過您的守備偶合進來 存在高雜訊環境, 進行電流量測時, 使用針對這種環境而設計的鉤表. 用 10mV/A 或 100mV/A 的電流鉗. 在 <20A 的電流時, 可提供比 1mV/A 的電流鉗更佳的噪音比. 如果使用一個具有電流鉤鉗附件的萬用表, 需要搭配一個電流互感器毫安輸出的電流鉗. 該鉤鉗和低阻抗電流輸入插孔相連, 不易受環境雜訊干擾影響. 系統運轉時在電路中的關鍵測量點, 紀錄電氣測量值. 並做趨勢繪圖. 24

25 消防設備檢測 - 接地設備測試接地設備檢測 涉及發電, 配電和消耗電能的地方, 必須採取一定安全措施才能保護人們生命安全. 因此需要定期檢查的國家和國際法規. 接地是暴露的導線部分和地面之間的連接, 是出現故障時最根本的安全措施. 變壓器, 中高壓輸電塔, 罐槽, 桶槽, 基地和防雷系統都要求接地. 3 極和 4 極接地電阻測量以外, 還提供一種創新的方法, 可準確量測單點和網狀接地系統中的每一個接地電阻 具備自動頻率控制功能, 可將干擾減到最小的測量頻率 1625 還具微處理器控制功能的自動測量功能, 包含檢查探棒連接, 確保測量正確執行. 為什麼要接地? 接地的原因 : 首要是保護人身安全 下列機構和組織都提供了接地的建議或標準, 以保護人員的安全 提供指導和規範的組織有 : 國際電工委員會 (IEC) 歐洲電工標準委員會 (CENELEC) 美國保險商實驗室 (UL) 美國國家消防協會 (NFPA) 美國國家標準學會 (ANSI) 美國礦山安全與健康管理局 (MSHA) 職業安全與健康管理署 (OSHA) 美國通信工業協會 (TIA) 等等 良好的接地不僅要保證人員的安全而且要保護工廠和設備的安全 良好的接地系統會提高設備的可靠性並降低雷電或故障電流的破壞的可能性 25

26 接地的定義及其作用是什麼? 接地定義為 : 無論是人為還是意外形成的電路或設備與大地之間的導電連接, 或者與作為地面的導體之間的連接 美國國家電氣規範 (NEC) 接地, 代表表示兩種不同的概念 : 地線接地和設備接地 地線接地 : 是一種人為的連接, 將電路的導體 ( 通常是零線或中心線 ) 連接到大地上的接地電極 ; 設備的接地 : 是為了保證建築物內運行設備恰當的接地 除了為防止閃電形成的電弧引起的電勢差而在兩個系統之間建立連接外, 這兩種接地系統必需保持隔離 接地的目的 : 保護人員 工廠和設備的安全以外, 還要為故障電流 閃電 靜電放電, 電磁干擾以及 RFI 信號和干擾提供耗散管道. 接地電阻值 什麼是良好的接地呢? 接地電阻值應該為多少? 理想的接地應該是零電阻的 美國國家電氣規範 (NEC) 規定 : 由接地棒 管道或板極組成的單一接地電極, 如果對地電阻達不到 25 歐姆或更小, 則應該增加一個電極進行增強 ", 一旦你增加了輔助接地電極, 就達到了美國國家電氣規範 (NEC) 的要求 但這並不意味著接地電阻必須為 25 歐姆或更小, 各個行業對接地電阻的要求會有所不同 電信行業通常將 5 歐姆作為接地和鐵塔的電阻值標準 接地電阻值的目標是從經濟和物理意義上講, 盡可能達到最低的接地電阻 26

27 Fluke 1625 接地電阻測試器 簡介涉及發電, 配電和消耗電能的地方, 必須採取一定安全措施才能保護人們生命安全. 因此需要定期檢查的國家和國際法規. 接地是暴露的導線部分和地面之間的連接, 是出現故障時最根本的安全措施. 變壓器, 中高壓輸電塔, 罐槽, 桶槽, 基地和防雷系統都要求接地. 3 極和 4 極接地電阻測量以外, 還提供一種創新的方法, 可準確量測單點和網狀接地系統中的每一個接地電阻.1625 具備自動頻率控制功能, 可將干擾減到最小的測量頻率.1625 還具微處理器控制功能的自動測量功能, 包含檢查探棒連接, 確保測量正確執行. 接地電阻測試方式 Fall of Potential 3 and 4 Pole Testing Resistivity Selective Testing ( 選擇一支鉤鉗和輔助電極 ) Stakeless Testing 無輔助極測量法 ( 使用兩支鉤表 ) 27

28 接地測試方法 (1) Fall of Potential Three and Four Pole Testing 被測接地極 電壓輔助極 電流輔助極 接地測試方法 (1) Fall of Potential Three and Four Pole Testing V 25m 25m I R H R S R E Fluke1625 在電流輔助極和接地極之間產生已知電流, 同時測量出電壓輔助極和接地極之間的電位降. 28

29 接地測試方法 (2) Resistivity Measurement From the indicated resistance value R E, the soil resistivity calculates according to the equation : ρe = 2 π. a. R E ρ E R E a... mean value of soil resistivity (Ω.m)... measured resistance (Ω)... probe distance (m) Principle: Wenner Method Measurement of specific earth resistance ρ The measuring method according to Wenner determines the soil resistivity down to a depth of approx. the distance "a" between two earth spikes. By increasing "a", deeper layers can be measured and checked for homogeneity. By changing "a" several times, a profile can be measured from which a suitable earth electrode can be determined. According to the depth to be measured, "a" is selected between 2 m and 30 m. This procedure results in curves: 29

30 接地測試方法 (3) Selective Measurement Method 接地測試方法 (3) Selective Measurement Method V A 25m 25m I R H R S R E 選擇測量法和電為降法非常類似, 但更加安全, 簡單. 不必斷開接地線連接. 由一支特殊鉗錶至於接地極周圍, 以消除接地系統中並聯電阻影響, 指測量感興趣接地電阻 30

31 接地測試方法 (3) Principle: Selective earth measurements Measured current II mm Measured voltage Probe Auxiliary earth electrode Fluke 1625 在電流輔助極和被測接地極之間產生已知電流, 同時測量出電壓輔助極和被測接地極之間的電壓降. 利用鉗表指測量流過被測接地極的電流, 儘管生成電流會流過其他並聯電阻, 但電阻計計算時只使用流過鉗表的電流.. R Display = R E3!! Earth Testing Methods (3) Selective Measurement Method on High Tension Towers 31

32 接地測試方法 (4) Application: Function R E selective SATURN GEO X, SATURN GEO plus Connection to equipotential bus bar Equi Potential bus bar sum Only the current from the current clamp is used for calculation of R E. The precise value of R E is on display! Water pipe R E Earth electrode Probe - (S) (voltage reference) Auxiliary earth - (H) (injection of test current) R E Water pipe I E Water pipe I sum = I E + I E Water pipe R Display = U / I E = R E 接地測試方法 (4) Stakeless Measurement Method 32

33 接地測試方法 (4) Stakeless Measurement Method 接地測試方法 (4) Stakeless Measurement Method 33

34 接地測試方法 (4) Stakeless earth loop measurements I U I Current amplifier Voltage source Rx R1 R2 Rm-1 Rm Rn Rx Rx Rn= m earth resistances in parallel 假設有 n 個電阻並聯 ( 如網狀地面系統, 電信, 電力分配系統 ) 接地裝置是相互連接 In this case the value on display of the ground loop tester is exactly Rx. Earth Testing Methods (4) Principle: Stakeless earth measurements Adapter for GEO X only black red Simply put both clamps around conductor, cable, pipe etc. Clamps with a large variety of openings are available. Earth Erder electrode For all applications with at least two earth electrodes... e.g. high tension towers, meshed grounding systems, telecom-cables... > 10cm 34

35 接地測試方法 (4) Example: Stakeless earth measurement 接地測試方法 總結 Fall of Potential Test is widely accepted, the correct distances from the electrode under test can only be confirmed by creating the S curve. (this test is usually required for commissioning purposes) Four pole measurement compensates for voltage drop in measuring cable (This is useful if the instrument is far away from the point of measurement) Selective Testing allows testing without disconnection (this is great for periodic maintenance) Selective test is based on fall of potential test Stakeless Testing is a fast method for multiple electrode systems (this is great for periodic maintenance) 35

36 消防設備檢測 - 熱影像儀量測應用 什麼是熱影像呢? 熱影像讓我們可以遠端測溫度, 能偵測異常溫度分佈 非接觸式 可用於大部分設備與狀況 不需中斷生產狀況下做量測 可在設備未故障前偵測出問題 可迅速地掃描廣大面積, 以辨識出需要關注的區域 迅速地辨識指定位置 36

37 熱影像優點 大部分的缺陷會造成溫度上升 熱影像為ㄧ溫度變化, 可快速提供清晰圖像 熱影像能夠在運轉中的生產製程中拍攝, 不需要接觸安全拍色影像! 任何人都能拍攝熱影像圖片 熱傳送模式 對流 傳導 輻射 37

38 紅外線頻譜 X- 光 電 - 磁頻譜 紫外線 可見光 近紅外線 短波長紅外線 中波長紅外線 長波長紅外線 微波 熱傳送方式 熱傳送可以是 : 瞬間 : 溫度是不斷的顯著變化 穩態 : 熱流不隨時間變動 熱流向總是溫度高的網溫度低的流動 視季節與很多其它的狀況, 圖像看起來會有所不同 2010 Fluke Corporation Test Measurements for Motor & Drive 38

39 熱影像考量 放射率 : 能夠將物體吸收熱能放射出來的能力 反光的表面 熱影像考量 ( 續 ) 熱梯度 熱容量 風效應 角度變化 熱是由熱向冷傳送 周圍環境 39

40 熱影像考量 ( 續 ) 定性測量 在類似狀況下, 同類的零件進行比較 瞭解目前與未來負載狀況 儘可能使用最大負載來檢查 ( 至少 70%) 電機 熱點或溫度變動原因 : 負載不平衡 諧波 ( 中性線第 3 次諧波電流 ) 系統過載 / 超載電流 鬆動或腐蝕接點, 電路阻抗增加 絕緣失效 零件失效 錯誤接線 零件規格不符 2010 Fluke Corporation Test Measurements for Motor & Drive 40

41 電機系統 相纜線過熱 馬達控制中心 變電站 照明電路 保險絲斷開 Buss 2010 Fluke Corporation Test Measurements for Motor & Drive Maintenance 機械 空氣流動量減少, 造成冷卻不良 如不平衡 過載或第 5 次諧波 ( 電壓 ) 等電力品質問題 與馬達繞線有關的絕緣問題 軸承問題 - 潤滑 磨耗等 對準不良 2010 Fluke Corporation Test Measurements for Motor & Drive Maintenance 41

42 電機 & 機械 電機馬達 液壓泵浦 皮帶未對準 壓縮機 - 正常 聯軸器 Small bearing issue 滾子軸承 維修驗證 Post-repair 42

43 馬達和驅動器 熱馬達軸承 69.1 新泵浦軸承過熱 76.3 皮帶未對準 馬達連接線 工廠全面維護保養總結 43

44 維護保養活動概述 維護保養應用 外部電力配線 變壓器 套管 絕緣子 ( 礙子 ) 輸電線路 其它外部導體 電力供電入口處 脫離開關 電容器組 44

45 內部電力配線 開關裝置 配電盤 控制 保險絲 變壓器 插座 照明 導體 過熱匯流排 馬達控制中心 馬達 泵浦與機械 電力馬達與發電機 泵浦 壓縮機 蒸餾器 軸承 聯軸器 齒輪箱 襯墊 皮帶 滾輪 分離器 F810 45

46 生產製程 液槽 容器 管路 閥與開關 反應器 製程隔熱 建築物外牆 屋頂 牆壁 隔熱洩漏 水滲透與煙囪 46

47 建築物內部 水氣 發霉 室內空氣品質 冷凍空調與蟲害污染 附錄 FLUKE 產品功能與應用資訊 47

48 Fluke 289 紀錄功能數位電表 先進資料記錄與趨勢繪圖功能, 協助您偵測間歇性故障問題 利用 LoZ 低通濾波器 & 低電阻等功能, 以快速準確的解決電力 & 電子問題 按下 i 按鈕, 做即時協助指引操作步驟 Fluke 87V True-rms 數位電表 能夠準確地測量變頻器電壓與頻率 測量電壓 & 電流不平衡 頻率 V/Hz 比率 DC Bus 測量 AC 漣波 轉換二極體與變頻器電晶體的檢測 測量馬達輸入端的電壓 & 電流 配合 Fluke i400 鉤錶附件可準確地測量電流 ( 甚至測量在多雜訊的變速馬達趨動器信號 48

49 Fluke 1587 絕緣高阻計 將高阻計與數位電表結合於一部單機 測試馬達繞線 供電電纜的絕緣 使用低電阻功能來測試不良的連接點 測量馬達電源輸入端電壓 / 電流, 來判斷電壓 / 電流不平衡 Fluke 絕緣電阻計 馬達與電纜的絕緣測試最高達 10kV 步階電壓測試揭露絕緣上的缺陷 物理性破壞或材質脆化程度 多段式電壓輸出, 應用的靈活性 低電阻測試功能執行接點量測 49

50 Fluke 190 系列彩色示波器 觀看信號最細節, 更準確地分析問題 深入對 IGBT 電晶體做的故障排除 檢查所有因為電纜長度所造成電壓暫態或反射 相位的測量 馬達相序測試 變頻器分析與故障排除 自動捕捉並重播 100 個畫面 Fluke 紅外線溫度計 測量馬達 斷路器 變壓器 馬達驅動器散熱片的溫度 快速地測量轉動 帶電性或難以接近的物體 50

51 Fluke Ti32/25 熱影像儀 提供快速清晰圖像偵測問題所在 熱影像與可見光圖像融合在ㄧ起, 讓紅外熱影像更容易被瞭解 完整套组, 包含您所需的每ㄧ樣產品 Fluke 381/376 AC/DC 真有效值電流鉤錶 測量馬達起動時的起動電流 測試有無缺相運轉問題 測量電壓 & 電流不平衡 測量馬達輸入端供應電壓 & 電流 51

52 Fluke 電力品質分析儀 測量諧波, 以判斷諧波是否造成馬達或驅動器過熱或提早故障 測量電壓 電流不平衡 + 向量圖 決定馬達的起動電流, 以解決斷路器跳脫問題 Fluke 810 振動分析儀 告訴您 哪裡有問題 問題是什麼 問題多嚴重 四個主要問題 不平衡 未對準 鬆動 軸承問題 52

53 Fluke 9062 馬達相序計 在多相式電源供電處, ( 如工業性插座 ) 判斷其極性及相序 在接線之前, 檢查正確的相序 可以避免馬達損壞或確認接線方式, 是否會造成馬達轉向不正確 只要輕鬆地將儀器放在馬達的機殼上, 即可判斷運轉中馬達的轉向 適用於看不到軸承時應用 ( 如冷凍空調泵浦 ) 53

2

2 98 2009115 1 2 / 3 18-1 1-1 2 2 25 1 4 - - - - - - 5 140 1 60 5 2 8 7 6 229 1-2 - - 26 1-30 32 3 - - - - 1-36 2 - - - - - 1-3 - 1 - - - - - - 4 2 - - - - - - 6 5 4 - - - - - - 9 1 8 - - - - - - 9 - - -

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