電氣設備常見故障分析技巧與排除方法

［摘要］提高電氣設備的維護管理水平，保證電氣設備經常處於良好技術狀態，是電氣管理人員的基本職責。設備正常狀態的管理是較容易進行的，可是非正常狀態的管理，也就是故障狀態的管理就比較複雜。電氣設備的故障是多種多樣的，電器維護及管理人員隻有在了解設備運行原理的基礎上，經過長期實際工作的鍛煉，才能達到較熟練的程度，以迅速地判斷故障和排除故障。
［關鍵詞］電氣設備；維護；常見故障診斷
1 電氣設備維護的一般方法
維護方法與電氣設備的種類、技術要求、工作條件與實用工具等密切相關。根據各種維護方法的共同點，歸納起來，最簡單、最常用的有6種，即看、聽、聞、摸、測、做。
看：①、觀察電氣設備組成部分的外形變態。如，熔斷器是否燒斷、緊固件是否鬆動、絕緣器是否碳化發黑。②、觀察監測儀表所指示的數值或指示裝置所呈現的狀態。
聽：傾聽電氣設備運行時聲音的變化來判斷工況。如，異步電動機單項啟動不了，同時發出“嗡嗡”聲；電動機軸承損壞時，發出“沙沙”聲，等等。
聞：嗅聞電氣設備運行時散發出來的氣味。如電氣設備因短路、過載等故障導致溫升超限時，可出現刺鼻的焦糊味。
摸：通過觸摸電氣設備外殼溫度來粗略判斷低級絕緣設備或一般設備的運行工況是否正常。
測：通過常用測量儀器測試電氣設備的各種運行參數和絕緣電阻值。做：根據電氣設備維護保養周期的要求進行經常性的清潔保養和檢查、維護。
2 三相異步電動機常見故障03manbetx
三相異步電動機是煤礦企業應用最廣、使用最多的大功率電器設備，科學合理地對其進行維護和管理，使之經常性地處於正常可用的技術狀態，有著至關重要的意義。而要及時發現故障、解決故障的前提，則是對故障根源的深入了解。作為事例，對三相異步電動機常見故障根源作一簡單的03manbetx 。
2.1三相異步電動機單項運行
電氣拖動係統中常用2個熱繼電器作過載保護與單項保護，以防止異步電動機單項運行。由於熱繼電器不能準確整定動作值，所以常常發生三相異步電動機單相及運行的故障，使電動機過熱或燒壞。這種故障產生的原因可從電動機故障和主電路不正常兩方麵03manbetx 。電動機電樞繞組發生一相斷路、引出線斷裂或接線螺釘鬆動時，都會引起異步電動機單線運行或V形三相運行。
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，都將使電動機接通單相電源。
運轉著的三相異步電動機有一相斷電時，並不停車。由於一般來說，三相異步電動機單相運行時隻能承擔額定負載的(60～70)％，所以若熱繼電器失靈或整定不準，電動機將在單相過載運行，時間稍長將使電動機發熱嚴重。單相運行故障表現為定子三相電流嚴重不平衡，運行聲音異常，電動機顯得沒有“力氣”；電動機停車後再接通電源時，不能啟動並發出嗡嗡聲。
在維護保養時，應認真檢查和調整熱繼電器的調定值，使其在單相運行時起到過載保護的作用；在巡視時應監視電動機的溫升和運轉的聲音是否正常，以便及時發現單相運行故障；經常檢查啟動櫃中主電路接觸器的觸頭，當電器動作時，三相觸頭應能可靠接觸。可用萬用表檢查單相運行故障。
2.2定子繞組短路
異步電動機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任意兩相問的絕緣電阻應不低於0.5MΩ。當相問絕緣電阻為零或接近零時，則表明相間絕緣損壞，發生了相間短路故障。
三相異步電動機發生相間短路的原因有：
①電動機繞組嚴重過熱、尤其在井下環境(運行時發熱、停車時吸潮)嚴重受潮時，由於定子繞組相間絕緣薄弱而產生電擊穿；
②雙層繞組的電動機，其一些槽中的上、下層邊分屬於兩相繞組，可能會因層間絕緣薄弱而產生電擊穿；
③相間短路故障表現為電動機運行聲音不正常、定子電流不平衡、保護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
三相異步電動機定子繞組匝間短路，是指在某相繞組的線圈中線匝之間發生的短路。這種短路是由於線圈中導線表皮絕緣損壞，使相鄰的導體互相接觸而造成的。
匝間短路在剛開始時，可能隻有兩根導線因交疊處絕緣磨壞而接觸。由於短路線匝內產生環流，使線圈迅速發熱，進一步損壞鄰近導線的絕緣，使短路的匝數不斷增多、故障擴大。短路匝數足夠多時，會使熔斷器燒斷，甚至繞組燒焦冒煙。
當三相繞組有一相發生匝間短路時，相當於該相繞組匝數減少，定子三相電流就不平衡。不平衡的三相電流使電動機振動，同時發出不正常的聲音。電動機平均轉矩顯著下降，拖動負載時就顯得無力。
產生匝間短路的原因有：
①在解體保養電動機時，由於操作不當，碰傷繞組端部絕緣，使導線互相接觸；
②電動機長時間超負荷運行，電動機過熱而使線圈局部較為薄弱的絕緣損壞導致匝間短路；
③定子下線時，個別導線在槽內交疊，長期運行後，由於電磁力的作用，會使交叉處的絕緣損壞而發展成匝間短路。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
定子繞組導體與鐵心之間絕緣電阻為零或接近於零時，即認為電動機發生了定子繞組接地故障。
發生定子繞組接地故障的原因主要有：電動機絕緣老化，失去絕緣性能；定子槽口處絕緣破損，導體與鐵心接觸；繞組端部絕緣損壞並碰端蓋；
定子繞組引出電纜絕緣破損而碰殼等。定子繞組接地後，若電動機機座未很好接地，會使機座帶電，威脅操作人員的安全；
定子繞組多點接地時，會發生短路故障。所以當定子繞組發生一點接地後，必須認真檢查及時排除。用兆歐表可以檢查接地故障。
2.2.4電動機過熱，超過允許溫度
異步電動機過熱是較為常見的故障，其原因比較複雜，可從電源、電動機、控製設備和負載等方麵03manbetx 。
①電源電壓過高時，由U≈4.44f1w1kw1Ф可知，磁通將增大，電動機磁路出現飽和。這時定子電流劇烈增加，使電動機溫升提高。電源電壓過低時，若負載轉矩已定，磁通減少必然導致轉子電流增大。這時定子電流同時增大，電動機溫升提高。
②電源電壓三相不對稱。三相異步電動機需在三相對稱電壓下工作，其三相電壓不對稱度應小於額定電壓的5％。當三相電壓數值相差較大時，將使異步電動機定子三相電流不平衡，在額定負載下，會使某相繞組電流超過額定值，使該相繞組過熱，發生異步電動機定子繞組局部過熱的故障。
③控製線路。若控製線路維護不良，觸頭接觸不好，電動機單相運行也會使電動機電流增大。有些設備的拖動電動機有刹車裝置，刹車裝置動作配合不好，電動機堵轉嚴重，將使電動機過熱。另外，電動機每小時啟動次數過多，或電動機超定額運行對定子發熱都有影響。
④負載原因。電動機長時間在過載下運行而保護裝置又不可靠，不能及時動作，使電動機定子電流超過額定值；電動機與被拖動的機械聯接不好、齒輪箱有汙物或聯軸器偏心等使電動機空載損耗增大；電動機承受不應有的衝擊負荷；由於負荷的故障使電動機堵轉等。
⑤電動機本身故障。電動機定子繞組有短路、接地或一相斷線；修理後的電動機定子繞組接線錯誤；電動機轉子斷條、端環開焊；電動機散熱有障礙，如風扇損壞、風路堵塞、表麵汙垢過多等：機械方麵裝配不良、轉軸彎曲變形、軸承損壞、定轉子相擦等。
3 幾種主要電氣設備疑難故障原因分析
電氣設備可能有很多種故障現象產生，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，多種原因可能導致相同故障現象的產生。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，限於篇幅，不是本文所介紹的內容。下文重點介紹幾種主要電氣設備疑難故障及原因分析，以供檢修人員及技術人員參考。
3.1熱繼電器疑難故障及原因分析
故障現象一：用電設備操作正常，但熱繼電器頻繁動作，或電氣設備燒毀而熱繼電器不動作。
原因分析：①熱繼電器可調整部件的固定支釘鬆動，不在原整定點上；②熱繼電器通過了巨大的短路電流後，雙金屬元件已產生永久變形；③熱繼電器久未檢驗，灰塵堆積，或生鏽，或動作機構卡住、磨損、膠木零件變形；④熱繼電器可調整部件損壞。(常規原因：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作用)。
故障現象二：熱繼電器動作時快時慢。
原因分析：①熱繼電器內部機構有部件鬆動；②在檢修中使雙金屬片彎折；③外接線螺釘未擰緊。
3.2自動開關疑難故障及原因分析
故障現象一：電動操作自動開關，觸頭不能閉合。
原因分析：①電磁鐵拉杆行程不夠；②電動機操作定位開關失靈；③控製器中整流管或電容器損壞。
故障現象二：手動操作自動開關，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，導致閉合力減小或不閉合；③反作用彈簧力過大；④機構不能複位脫扣。
故障現象三：自動開關溫升太高。
原因分析：①觸頭壓力過低；②兩個導電件連接螺釘鬆動；③觸頭表麵過分燒損或接觸不良。
故障現象四：失壓脫扣器有噪聲。
原因分析：①反作用彈簧力太大；②鐵芯工作麵有油汙；③短路環斷裂。 (常規原因舉例：啟動電動機是自動開關立即分斷—過電流脫扣器瞬時動作整定值太小)。
3.3三相異步電動機疑難故障及原因分析
故障現象一：電動機啟動後轉速低且顯得無力。
原因分析：①負載過重；②單項運行，勉強起動後過載；③定子繞組應接“△”形而錯接成“Y”形；④鼠籠轉子導條或端環斷裂或開焊。
故障現象二：電動機溫升過高。
原因分析：①負載過重，且保護裝置失靈；②定子繞組有短路或接地；③重載下單相運行；④電動機機械方麵不靈活，空載損耗大；⑤散熱有障礙。
故障現象三：電動機運行時噪音大。
原因分析：①單相運行；②定子繞組引出線接錯；③定、轉子相磨擦(即掃堂)；④軸承損壞嚴重缺少潤滑脂；風扇葉變形碰殼。 當然電氣設備的範圍較廣，這裏隻對常規的電氣設備和常見的故障作一概要性的總結，以供礦山從事電氣設備維修的人員和技術管理人員參考。