欢迎光临散文网 会员登陆 & 注册

实验室跳闸事故分析和推理

2021-06-19 22:41 作者:HD-nuke8800  | 我要投稿

前言

        全文仅为【分析】和【推理】。目前事故没有复现以证实该猜想。如果猜想正确,本文就是分析报告;如果猜想不正确,该问题还是值得注意的,也有记下的必要。如果事故复现成功,我或许会讲下后续。

        前半段在讲故事,后半段为电路分析,结论在文末。


事件

        实验室的一位同学大力出奇迹,成功把从验室到大楼总配电房的电闸都给搞跳。以至于学校出动电工维修(合闸?)。

        事发时我并不在场的(甚至不知道这件事),但是这位同学还是找了我,问我如何避免这类事故再次发生。沟通过程过于费劲,提供的信息量太少,以至于我最终也不能给出合适的建议,最后是他自己决定买个空开。(就算买十个该跳还得跳)


PS:沟通过程打个比方方便理解。

A:我电脑坏了。

B:怎么个坏法?

A:我电脑就是坏了,前天还是好好的,今天就开不了机了。

B:开不了机是什么现象呢?进不了系统还是读不到硬盘还是BIOS都进不了呢?

A:现象就是坏了嘛!系统是啥BIOS是啥我也不知道,就是开不了机。

光说个表象不说具体,你让别人怎么帮你解决问题……


分析过程

        这位同学最近在搞电源。我也见到他在群里问为什么跳闸的问题,有群友问他电源是不是没做软启动。正常来说,除非他用超级法拉滤波电容,否则一般滤波电容的启动冲击是不至于搞跳这么多闸的,而且他电源输入还是低压电。首先可以排除电容冲击问题

        据他描述,他发现跳闸后,把插座上的插头全拔了,然后再次合闸,结果引起大规模跳闸。(那很可能并不是插座的问题,我又不知道他插头插了啥)

╮(╯▽╰)╭

        从跳闸原因分析,空开跳闸一般就是三种情况:过载短路漏电。【过载】需要较长时间才会跳,而且空开会明显发热,可以排除;【漏电】只有带有漏电保护的空开才会跳(剩余电流动作断路器),而他描述没有漏电保护功能的三相总开也跳了,看起来并不属于这种情况;【短路】这种可能性最大,毕竟也只有这种能干跳这么多闸。

        但是他描述的现象又让短路打上问号。我问他有没有爆炸,他说没有。于是乎,短路还是漏电?因为不管用短路还是漏电的观点,他描述的现象中,既有印证,又有反对的。漏电可以解释没有爆炸,但是不能解释没有保护功能的空开跳闸,反之亦然。

(╯' - ')╯︵ ┻━┻ 

PS:短路220V后果就是直接爆炸。当尝试合闸时,开关会立即爆炸,就像脸前放一个窜天猴。


推理过程

        这位同学问完跳闸问题后,问起了电源问题_(:τ」∠)_,期间他无意间透露的一个细节被我捕捉到:他用示波器测量全桥整流器的输出电压波形,为啥看到正弦波,他把示波器的夹子夹到电源GND上

        整个实验室这么多人做电源的,谁都干过把示波器夹子夹GND上的事,正常来说没有问题,除非没有隔离

        能干出没有隔离的事的,盲猜是【自耦变压器】了,然后我还专程跑去他实验室看了下,果然在他桌面看到一个全新的自耦变压器,旁边还摆着一个全桥整流器。

        八九不离十了。没有隔离直接把示波器的夹子夹到GND上测全桥电压=直接短路。而自耦变压器把220V降压到20V左右,威力小了许多,可以解释没有爆炸的现象。短路20V交流电虽然不爆炸了,但是电流依然大到可以引起跳闸事故。对于剩余电流动作断路器来说,这个短路电流也属于剩余电流,也可以当做严重漏电跳闸。


电流回路分析

原理图1

        这是电源电路的简化图。Us1代表220V交流电,上火下零;T1是隔离降压变压器;D1是整流桥;C1是滤波电容;R1代表示波器的GND夹子

        由于隔离变压器T1的隔离作用。T1左边和右边的电路没有直接连接,所以当示波器的夹子夹上整流桥负极后并无形成闭合回路。这种情况都是相安无事的。

        但是,一旦使用自耦变压器,就形成闭合回路了:

原理图2

        自耦变压器实际上只有一个绕组,另一边是通过中间抽头的方式引出。其效果是和两个绕组底下连在一起等效。现在闭合回路形成了,每当交流电的负半周期,回路就会导通,以每秒50次进行短路。想想都猛。

        下图中,我用红色箭头标注了主短路电流流向,橙色箭头表示次生短路电流流向。导线颜色表示电压等级。绿色=0V,红色则是电压最高(负数的),未标颜色的不参与电压比较。

原理图3

        准确来说,是把变压器低压侧的绕组给短路了,电压低所以不会产生爆炸现象。巨大的短路电流(红色)会在T1初级产生次生短路电流(橙色)。橙色电流<红色电流但与红色电流呈现固定比例关系。

        在Us1和T1之间往往有非常多的闸。巨大的橙色电流足以让实验室内的闸搞跳。零线(绿色)因为多了个红色电流,对于剩余电流动作断路器来说,是非常严重的漏电事故,从而导致大楼总配电房的电闸跳闸。

原理图4

        如果没有变压器,就是直接短路220V了。效果直接拉满,这事情唐马儒干得多了。

_(:з」∠)_

图片来源:https://www.bilibili.com/video/BV1ss411X7fv
图片来源:https://www.bilibili.com/video/BV1ss411X7fv
图片来源:https://www.bilibili.com/video/BV1ss411X7fv


总结

1、示波器探头GND夹子和地线是相通的。

2、自耦变压器没有隔离。

3、没有隔离直接经过整流桥输出,不管+-级都是带电的。

4、建议使用220V转220V隔离变压器,或者使用隔离探头/差分探头。


后记

        虽然说这件事分析起来像极了在破案,但是这事情也没有特别值得炫耀的。与其说我侦破能力好,不如说给的信息过少,全程在猜。撇开这个故事,这事故仅仅是各种违规操作+常识不足造成罢了

        吃一堑长一智吧。


实验室跳闸事故分析和推理的评论 (共 条)

分享到微博请遵守国家法律