電氣設(shè)備常見故障分析技巧與排除方法

［摘要］提高電氣設(shè)備的維護(hù)管理水平，保證電氣設(shè)備經(jīng)常處于良好技術(shù)狀態(tài)，是電氣管理人員的基本職責(zé)。設(shè)備正常狀態(tài)的管理是較容易進(jìn)行的，可是非正常狀態(tài)的管理，也就是故障狀態(tài)的管理就比較復(fù)雜。電氣設(shè)備的故障是多種多樣的，電器維護(hù)及管理人員只有在了解設(shè)備運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上，經(jīng)過長期實際工作的鍛煉，才能達(dá)到較熟練的程度，以迅速地判斷故障和排除故障。
［關(guān)鍵詞］電氣設(shè)備；維護(hù)；常見故障診斷
1 電氣設(shè)備維護(hù)的一般方法
維護(hù)方法與電氣設(shè)備的種類、技術(shù)要求、工作條件與實用工具等密切相關(guān)。根據(jù)各種維護(hù)方法的共同點，歸納起來，最簡單、最常用的有6種，即看、聽、聞、摸、測、做。
看：①、觀察電氣設(shè)備組成部分的外形變態(tài)。如，熔斷器是否燒斷、緊固件是否松動、絕緣器是否碳化發(fā)黑。②、觀察監(jiān)測儀表所指示的數(shù)值或指示裝置所呈現(xiàn)的狀態(tài)。
聽：傾聽電氣設(shè)備運(yùn)行時聲音的變化來判斷工況。如，異步電動機(jī)單項啟動不了，同時發(fā)出“嗡嗡”聲；電動機(jī)軸承損壞時，發(fā)出“沙沙”聲，等等。
聞：嗅聞電氣設(shè)備運(yùn)行時散發(fā)出來的氣味。如電氣設(shè)備因短路、過載等故障導(dǎo)致溫升超限時，可出現(xiàn)刺鼻的焦糊味。
摸：通過觸摸電氣設(shè)備外殼溫度來粗略判斷低級絕緣設(shè)備或一般設(shè)備的運(yùn)行工況是否正常。
測：通過常用測量儀器測試電氣設(shè)備的各種運(yùn)行參數(shù)和絕緣電阻值。做：根據(jù)電氣設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)周期的要求進(jìn)行經(jīng)常性的清潔保養(yǎng)和檢查、維護(hù)。
2 三相異步電動機(jī)常見故障分析
三相異步電動機(jī)是煤礦企業(yè)應(yīng)用最廣、使用最多的大功率電器設(shè)備，科學(xué)合理地對其進(jìn)行維護(hù)和管理，使之經(jīng)常性地處于正?？捎玫募夹g(shù)狀態(tài)，有著至關(guān)重要的意義。而要及時發(fā)現(xiàn)故障、解決故障的前提，則是對故障根源的深入了解。作為事例，對三相異步電動機(jī)常見故障根源作一簡單的分析。
2.1三相異步電動機(jī)單項運(yùn)行
電氣拖動系統(tǒng)中常用2個熱繼電器作過載保護(hù)與單項保護(hù)，以防止異步電動機(jī)單項運(yùn)行。由于熱繼電器不能準(zhǔn)確整定動作值，所以常常發(fā)生三相異步電動機(jī)單相及運(yùn)行的故障，使電動機(jī)過熱或燒壞。這種故障產(chǎn)生的原因可從電動機(jī)故障和主電路不正常兩方面分析。電動機(jī)電樞繞組發(fā)生一相斷路、引出線斷裂或接線螺釘松動時，都會引起異步電動機(jī)單線運(yùn)行或V形三相運(yùn)行。
從主電路來看，若熔斷器燒斷時電源缺少一項或主接觸器觸頭接觸不良，都將使電動機(jī)接通單相電源。
運(yùn)轉(zhuǎn)著的三相異步電動機(jī)有一相斷電時，并不停車。由于一般來說，三相異步電動機(jī)單相運(yùn)行時只能承擔(dān)額定負(fù)載的(60～70)％，所以若熱繼電器失靈或整定不準(zhǔn)，電動機(jī)將在單相過載運(yùn)行，時間稍長將使電動機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重。單相運(yùn)行故障表現(xiàn)為定子三相電流嚴(yán)重不平衡，運(yùn)行聲音異常，電動機(jī)顯得沒有“力氣”；電動機(jī)停車后再接通電源時，不能啟動并發(fā)出嗡嗡聲。
在維護(hù)保養(yǎng)時，應(yīng)認(rèn)真檢查和調(diào)整熱繼電器的調(diào)定值，使其在單相運(yùn)行時起到過載保護(hù)的作用；在巡視時應(yīng)監(jiān)視電動機(jī)的溫升和運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音是否正常，以便及時發(fā)現(xiàn)單相運(yùn)行故障；經(jīng)常檢查啟動柜中主電路接觸器的觸頭，當(dāng)電器動作時，三相觸頭應(yīng)能可靠接觸?？捎萌f用表檢查單相運(yùn)行故障。
2.2定子繞組短路
異步電動機(jī)定子繞組短路有相間短路和匝間短路兩種。
2.2.1定子繞組相間短路
正常的三相異步電動機(jī)任意兩相問的絕緣電阻應(yīng)不低于0.5MΩ。當(dāng)相問絕緣電阻為零或接近零時，則表明相間絕緣損壞，發(fā)生了相間短路故障。
三相異步電動機(jī)發(fā)生相間短路的原因有：
①電動機(jī)繞組嚴(yán)重過熱、尤其在井下環(huán)境(運(yùn)行時發(fā)熱、停車時吸潮)嚴(yán)重受潮時，由于定子繞組相間絕緣薄弱而產(chǎn)生電擊穿；
②雙層繞組的電動機(jī)，其一些槽中的上、下層邊分屬于兩相繞組，可能會因?qū)娱g絕緣薄弱而產(chǎn)生電擊穿；
③相間短路故障表現(xiàn)為電動機(jī)運(yùn)行聲音不正常、定子電流不平衡、保護(hù)電器動作或熔斷器燒斷，甚至繞組燒壞。
2.2.2定子繞組匝間短路
三相異步電動機(jī)定子繞組匝間短路，是指在某相繞組的線圈中線匝之間發(fā)生的短路。這種短路是由于線圈中導(dǎo)線表皮絕緣損壞，使相鄰的導(dǎo)體互相接觸而造成的。
匝間短路在剛開始時，可能只有兩根導(dǎo)線因交疊處絕緣磨壞而接觸。由于短路線匝內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流，使線圈迅速發(fā)熱，進(jìn)一步損壞鄰近導(dǎo)線的絕緣，使短路的匝數(shù)不斷增多、故障擴(kuò)大。短路匝數(shù)足夠多時，會使熔斷器燒斷，甚至繞組燒焦冒煙。
當(dāng)三相繞組有一相發(fā)生匝間短路時，相當(dāng)于該相繞組匝數(shù)減少，定子三相電流就不平衡。不平衡的三相電流使電動機(jī)振動，同時發(fā)出不正常的聲音。電動機(jī)平均轉(zhuǎn)矩顯著下降，拖動負(fù)載時就顯得無力。
產(chǎn)生匝間短路的原因有：
①在解體保養(yǎng)電動機(jī)時，由于操作不當(dāng)，碰傷繞組端部絕緣，使導(dǎo)線互相接觸；
②電動機(jī)長時間超負(fù)荷運(yùn)行，電動機(jī)過熱而使線圈局部較為薄弱的絕緣損壞導(dǎo)致匝間短路；
③定子下線時，個別導(dǎo)線在槽內(nèi)交疊，長期運(yùn)行后，由于電磁力的作用，會使交叉處的絕緣損壞而發(fā)展成匝間短路。用外觀檢查或短路偵察器可確定短路點。
2.2.3定子繞組接地故障
定子繞組導(dǎo)體與鐵心之間絕緣電阻為零或接近于零時，即認(rèn)為電動機(jī)發(fā)生了定子繞組接地故障。
發(fā)生定子繞組接地故障的原因主要有：電動機(jī)絕緣老化，失去絕緣性能；定子槽口處絕緣破損，導(dǎo)體與鐵心接觸；繞組端部絕緣損壞并碰端蓋；
定子繞組引出電纜絕緣破損而碰殼等。定子繞組接地后，若電動機(jī)機(jī)座未很好接地，會使機(jī)座帶電，威脅操作人員的安全；
定子繞組多點接地時，會發(fā)生短路故障。所以當(dāng)定子繞組發(fā)生一點接地后，必須認(rèn)真檢查及時排除。用兆歐表可以檢查接地故障。
2.2.4電動機(jī)過熱，超過允許溫度
異步電動機(jī)過熱是較為常見的故障，其原因比較復(fù)雜，可從電源、電動機(jī)、控制設(shè)備和負(fù)載等方面分析。
①電源電壓過高時，由U≈4.44f1w1kw1Ф可知，磁通將增大，電動機(jī)磁路出現(xiàn)飽和。這時定子電流劇烈增加，使電動機(jī)溫升提高。電源電壓過低時，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩已定，磁通減少必然導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電流增大。這時定子電流同時增大，電動機(jī)溫升提高。
②電源電壓三相不對稱。三相異步電動機(jī)需在三相對稱電壓下工作，其三相電壓不對稱度應(yīng)小于額定電壓的5％。當(dāng)三相電壓數(shù)值相差較大時，將使異步電動機(jī)定子三相電流不平衡，在額定負(fù)載下，會使某相繞組電流超過額定值，使該相繞組過熱，發(fā)生異步電動機(jī)定子繞組局部過熱的故障。
③控制線路。若控制線路維護(hù)不良，觸頭接觸不好，電動機(jī)單相運(yùn)行也會使電動機(jī)電流增大。有些設(shè)備的拖動電動機(jī)有剎車裝置，剎車裝置動作配合不好，電動機(jī)堵轉(zhuǎn)嚴(yán)重，將使電動機(jī)過熱。另外，電動機(jī)每小時啟動次數(shù)過多，或電動機(jī)超定額運(yùn)行對定子發(fā)熱都有影響。
④負(fù)載原因。電動機(jī)長時間在過載下運(yùn)行而保護(hù)裝置又不可靠，不能及時動作，使電動機(jī)定子電流超過額定值；電動機(jī)與被拖動的機(jī)械聯(lián)接不好、齒輪箱有污物或聯(lián)軸器偏心等使電動機(jī)空載損耗增大；電動機(jī)承受不應(yīng)有的沖擊負(fù)荷；由于負(fù)荷的故障使電動機(jī)堵轉(zhuǎn)等。
⑤電動機(jī)本身故障。電動機(jī)定子繞組有短路、接地或一相斷線；修理后的電動機(jī)定子繞組接線錯誤；電動機(jī)轉(zhuǎn)子斷條、端環(huán)開焊；電動機(jī)散熱有障礙，如風(fēng)扇損壞、風(fēng)路堵塞、表面污垢過多等：機(jī)械方面裝配不良、轉(zhuǎn)軸彎曲變形、軸承損壞、定轉(zhuǎn)子相擦等。
3 幾種主要電氣設(shè)備疑難故障原因分析
電氣設(shè)備可能有很多種故障現(xiàn)象產(chǎn)生，而任何一種電氣故障又都有可能是一種或幾種原因造成的，也就是說，多種原因可能導(dǎo)致相同故障現(xiàn)象的產(chǎn)生。在眾多的故障原因中，有些是電氣管理人員所熟知的，或是一般性常識，限于篇幅，不是本文所介紹的內(nèi)容。下文重點介紹幾種主要電氣設(shè)備疑難故障及原因分析，以供檢修人員及技術(shù)人員參考。
3.1熱繼電器疑難故障及原因分析
故障現(xiàn)象一：用電設(shè)備操作正常，但熱繼電器頻繁動作，或電氣設(shè)備燒毀而熱繼電器不動作。
原因分析：①熱繼電器可調(diào)整部件的固定支釘松動，不在原整定點上；②熱繼電器通過了巨大的短路電流后，雙金屬元件已產(chǎn)生永久變形；③熱繼電器久未檢驗，灰塵堆積，或生銹，或動作機(jī)構(gòu)卡住、磨損、膠木零件變形；④熱繼電器可調(diào)整部件損壞。(常規(guī)原因：熱繼電器外接線螺釘未擰緊或整定電流值偏低一頻繁動作；整定電流值過高一起不到保護(hù)作用)。
故障現(xiàn)象二：熱繼電器動作時快時慢。
原因分析：①熱繼電器內(nèi)部機(jī)構(gòu)有部件松動；②在檢修中使雙金屬片彎折；③外接線螺釘未擰緊。
3.2自動開關(guān)疑難故障及原因分析
故障現(xiàn)象一：電動操作自動開關(guān)，觸頭不能閉合。
原因分析：①電磁鐵拉桿行程不夠；②電動機(jī)操作定位開關(guān)失靈；③控制器中整流管或電容器損壞。
故障現(xiàn)象二：手動操作自動開關(guān)，觸頭不能閉合。
原因分析：①失壓脫扣器無電壓或線圈燒壞；②貯能彈簧變形或斷裂，導(dǎo)致閉合力減小或不閉合；③反作用彈簧力過大；④機(jī)構(gòu)不能復(fù)位脫扣。
故障現(xiàn)象三：自動開關(guān)溫升太高。
原因分析：①觸頭壓力過低；②兩個導(dǎo)電件連接螺釘松動；③觸頭表面過分燒損或接觸不良。
故障現(xiàn)象四：失壓脫扣器有噪聲。
原因分析：①反作用彈簧力太大；②鐵芯工作面有油污；③短路環(huán)斷裂。 (常規(guī)原因舉例：啟動電動機(jī)是自動開關(guān)立即分?jǐn)唷^電流脫扣器瞬時動作整定值太小)。
3.3三相異步電動機(jī)疑難故障及原因分析
故障現(xiàn)象一：電動機(jī)啟動后轉(zhuǎn)速低且顯得無力。
原因分析：①負(fù)載過重；②單項運(yùn)行，勉強(qiáng)起動后過載；③定子繞組應(yīng)接“△”形而錯接成“Y”形；④鼠籠轉(zhuǎn)子導(dǎo)條或端環(huán)斷裂或開焊。
故障現(xiàn)象二：電動機(jī)溫升過高。
原因分析：①負(fù)載過重，且保護(hù)裝置失靈；②定子繞組有短路或接地；③重載下單相運(yùn)行；④電動機(jī)機(jī)械方面不靈活，空載損耗大；⑤散熱有障礙。
故障現(xiàn)象三：電動機(jī)運(yùn)行時噪音大。
原因分析：①單相運(yùn)行；②定子繞組引出線接錯；③定、轉(zhuǎn)子相磨擦(即掃堂)；④軸承損壞嚴(yán)重缺少潤滑脂；風(fēng)扇葉變形碰殼。 當(dāng)然電氣設(shè)備的范圍較廣，這里只對常規(guī)的電氣設(shè)備和常見的故障作一概要性的總結(jié)，以供礦山從事電氣設(shè)備維修的人員和技術(shù)管理人員參考。