電力線路故障的排除方法

■ 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系 張麗 郭素娜

電力線路故障大致可以分為以下三類。（1）斷路故障:斷路故障是指線路某一個(gè)回路非正常斷開，使電流不能在回路中流通的故障，如斷線、電接觸不良等。（2）短路故障：線路中不同電位的兩點(diǎn)被導(dǎo)體短接起來，造成線路不能正常工作的故障，稱為短路故障，某些情況下也稱為短接故障。（3）接地故障：線路中的某點(diǎn)非正常接地所形成的故障，稱為接地故障。接地故障有單相接地故障，兩相或三相接地故障。對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的單相接地，實(shí)際上構(gòu)成了單相短路故障。對(duì)于中性點(diǎn)不接地的單相接地，將使三相對(duì)地電壓發(fā)生嚴(yán)重變化，從而造成電氣絕緣擊穿故障等。

1.斷路故障的排除方法

供配電系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行中，由于受機(jī)械力、電磁力的作用和熱效應(yīng)、嚴(yán)重氧化等原因，可能造成相線、中性線和設(shè)備內(nèi)部的斷路故障，使設(shè)備不能正常運(yùn)行。因此，對(duì)這些常見的斷路故障進(jìn)行分析，做到準(zhǔn)確地判斷、迅速地排除故障、指導(dǎo)安裝過程、消除先天隱患都有著重要的意義。電路的斷路故障是指電路在某一個(gè)回路非正常斷開，使電流不能在回路中流通的故障。如斷線、電接觸不良等。

1.1 斷路故障的特點(diǎn)及原因

查找斷路故障，首先要確定斷路故障的大致范圍，即在哪些線段，在哪些情況下容易發(fā)生斷路故障。

在線路中，除了開關(guān)觸頭等電接觸點(diǎn)由于接觸不良容易造成斷路故障外，線路中的其他電連接點(diǎn)也容易發(fā)生斷路故障。

斷路和接觸不良是指本應(yīng)接通，但由于某些原因造成連接線不通或接觸不良的故障現(xiàn)象，其多發(fā)點(diǎn)如下。

1.1.1 電接觸點(diǎn)是斷路故障的多發(fā)點(diǎn)

在電路中，開關(guān)觸點(diǎn)和接觸器、繼電器觸點(diǎn)是多發(fā)故障點(diǎn)。這是由于這些觸點(diǎn)長(zhǎng)期暴露在空氣中，受到氧氣的氧化和各種腐蝕氣體的作用，以及油污、灰塵的污染，在觸頭的表面容易形成一層不導(dǎo)電的薄膜，從而引起斷路和接觸不良的故障。此外，電路中的其他電接觸點(diǎn)也容易發(fā)生斷路故障。

1.1.2 導(dǎo)線的互相連接點(diǎn)

無論是采用絞接、壓接、焊接、螺栓連接等任何一種連接方式的導(dǎo)線連接點(diǎn)，都是斷路故障的多發(fā)點(diǎn)。電接觸不良造成的斷路故障占全部斷路故障的80%以上。因而，查找斷路故障首先應(yīng)檢查這些電接觸點(diǎn)。

一般情況下，無論是采用哪種連接方法，其機(jī)械強(qiáng)度與正常導(dǎo)線相比相對(duì)較低，接觸電阻與正常導(dǎo)線相比相對(duì)較高，因此在外力、腐蝕氣體及污物等的作用下，容易發(fā)生斷路及接觸不良的故障。查找電氣斷路故障，應(yīng)首先從導(dǎo)線的連接點(diǎn)開始，對(duì)有懷疑的連線進(jìn)行分段檢查。

1.1.3 銅—鋁導(dǎo)線連接點(diǎn)

銅和鋁相接觸的部分，如銅線和鋁線的連接點(diǎn)、銅母線和鋁母線的連接點(diǎn)、銅母線和鋁導(dǎo)線的連接點(diǎn)、鋁導(dǎo)線和設(shè)備銅接線端子之間的連接點(diǎn)等，在電化學(xué)腐蝕下，最容易造成接觸不良，產(chǎn)生斷路故障。都是導(dǎo)線斷路故障的多發(fā)點(diǎn)。這是由于兩種不同金屬相連接時(shí)，在空氣中水分和其他雜質(zhì)的作用下，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，較活潑金屬鋁腐蝕加快，造成接觸不良。避免銅和鋁接觸的方法是采用銅鋁過渡板。由于銅鋁過渡板是一種一端為銅、另一端為鋁的金屬板，中間部分形成了良好的銅鋁合金，接觸面較大，且避免了與空氣的接觸，因此可有效的克服銅鋁接觸不良的現(xiàn)象。

1.1.4 導(dǎo)線受力點(diǎn)和活動(dòng)點(diǎn)

在電氣連接中，有些線段的受力比其他線段大，而導(dǎo)線受力時(shí)，總是從導(dǎo)線機(jī)械強(qiáng)度最差的地方斷裂，從而形成斷路故障。如導(dǎo)線跨接、過墻、支撐、穿管、轉(zhuǎn)彎、截面積改變及導(dǎo)線支撐點(diǎn)等，在外力或反復(fù)作用力下，也容易發(fā)生斷路故障。有些地方，導(dǎo)線受到外力的作用，反復(fù)彎折，容易造成金屬疲勞，使導(dǎo)線斷裂，容易發(fā)生斷路故障。

1.1.5 焊接點(diǎn)

形似接觸而實(shí)際上并未接觸的連接點(diǎn)稱為虛接點(diǎn)，如為焊接連接則稱為虛焊點(diǎn)。虛接點(diǎn)和虛焊點(diǎn)多是由于安裝質(zhì)量差造成的。例如，用電烙鐵連接焊點(diǎn)，烙鐵溫度偏低，焊絲未完全熔化，或者松香過多又未完全熔化，都可能造成虛焊點(diǎn)。

虛接點(diǎn)和虛焊點(diǎn)也是造成斷路故障的重要原因之一。焊接點(diǎn)容易形成虛焊，肉眼不易分辨，具有隱蔽性，應(yīng)采取儀器進(jìn)行檢查。應(yīng)該注意的是，如果焊接時(shí)采用了酸性助焊劑，焊完后必須擦洗干凈，否則因焊劑具有腐蝕性，使焊點(diǎn)很快腐蝕，形成斷線和接觸不良的故障。

1.1.6 灰塵也能造成斷路故障

某接觸器通電吸合非常正常，但卻不能接通電路，經(jīng)檢查是接觸器觸頭上沾了一層灰塵，導(dǎo)致觸頭接觸不良。某晶體管收音機(jī)沒有響聲，經(jīng)檢查是電池極片上沾了一層灰塵。類似這種因灰塵、油污、銹跡等造成電路的斷路故障也是常見的。

1.2 斷路故障的現(xiàn)象

斷路是最常見的故障現(xiàn)象。斷路故障最基本的表現(xiàn)形式是回路不通。在某些情況下，斷路還會(huì)引起過電壓，斷路點(diǎn)產(chǎn)生的電弧還可能導(dǎo)致電氣火災(zāi)和爆炸事故。

1.2.1 回路不通，裝置不能工作

電路必須構(gòu)成閉合回路才能正常工作。電路中某一個(gè)回路斷路，往往會(huì)造成電氣裝置的部分功能的喪失（即不能工作）。

1.2.2 火災(zāi)的發(fā)生——斷路點(diǎn)電弧故障

電路斷線，尤其是那些似斷非斷的斷路點(diǎn)（即時(shí)斷時(shí)通的斷路點(diǎn)），在斷路瞬間往往會(huì)產(chǎn)生電弧和高溫可能會(huì)釀成火災(zāi)，弱電線路（如電子電路）中的電弧和高溫可能使其斷路點(diǎn)附近的元件燒毀或性能變劣，產(chǎn)生電氣故障。

1.2.3 爆炸事故發(fā)生——電流互感器二次側(cè)回路短路事故

某變電所油浸式電流互感器爆炸，損失嚴(yán)重。究其原因，是源于一個(gè)斷路故障。電流互感器實(shí)際上是一臺(tái)升高電壓、降低電流的變壓器，一次繞組匝數(shù)很少（有的僅一匝），而二次側(cè)繞組匝數(shù)很多。只有當(dāng)二次回路處于短路運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，二次側(cè)才不致產(chǎn)生高電壓；而當(dāng)二次側(cè)開路（即斷路）時(shí)，二次繞組會(huì)產(chǎn)生高達(dá)數(shù)千伏的高電壓，這種高電壓會(huì)擊穿周圍的絕緣物質(zhì)（如變壓器油），產(chǎn)生巨大的電弧，從而引起爆炸事故。上述電流互感器爆炸事故就是這樣造成的。

1.2.4 三相電路中的斷路故障

在三相電路中，如果發(fā)生一相斷路故障，一則可能使電動(dòng)機(jī)因缺相運(yùn)行而被燒毀；二則使三相電路不對(duì)稱，各相電壓發(fā)生變化，使其中的相電壓升高，造成事故。三相電路中，如果零線（中性線）斷路，則對(duì)單相負(fù)荷影響更大。

1.3 斷路故障的查找方法

查找斷路故障，首先應(yīng)根據(jù)故障現(xiàn)象判斷出屬于斷路故障，再根據(jù)可能發(fā)生斷路故障的部位確定故障的范圍，然后利用檢測(cè)工具，找出斷路點(diǎn)。

回路分割法：一個(gè)復(fù)雜的線路總是由若干個(gè)單個(gè)的回路構(gòu)成的，電氣設(shè)備故障也總是發(fā)生在某個(gè)回路中，因而將回路分割，實(shí)際上簡(jiǎn)化了線路，縮小了故障查找范圍。

阻抗分析法：任何線路在正常狀態(tài)和故障狀態(tài)下呈現(xiàn)出不同的阻抗，即不同的阻抗?fàn)顟B(tài)，如低阻抗（負(fù)載阻抗）狀態(tài)、高阻抗（開路）狀態(tài)，零阻抗?fàn)顟B(tài)。

阻抗?fàn)顟B(tài)從另一個(gè)側(cè)面反映了線路的故障情況。例如，一般負(fù)載（如照明、電動(dòng)機(jī)）線路，正常情況下均處于低阻抗?fàn)顟B(tài)；如果為零狀態(tài)，則是短路故障。但有些線路，如電流互感器線路，正常時(shí)應(yīng)為零阻抗?fàn)顟B(tài)，低阻抗和高阻抗?fàn)顟B(tài)均為故障狀態(tài)。查找電力線路斷線故障時(shí)，通常采用交流電橋法。

2.線路短路故障的查找方法

短路是最常見的故障。其危害最大，由此而引發(fā)的其他電氣故障也最多。

2.1 短路故障類型

不同電位的導(dǎo)電部分之間被導(dǎo)電體短接，或者其間的絕緣被擊穿，稱為短路故障。

按照不同的情況，短路故障又分為金屬性短路、非金屬性短路、單相短路、多相短路等。

金屬性短路和非金屬性短路：不同電位的兩個(gè)金屬導(dǎo)體直接相接或被金屬導(dǎo)線短接，稱為金屬性短路。金屬性短路時(shí)，短路點(diǎn)電阻為零，因而短路電流很大。

若不同電位的兩點(diǎn)不是直接連接，而是經(jīng)過一定的電阻相接，則稱為非金屬性短路。非金屬性短路時(shí)，短路點(diǎn)電阻不為零，因而短路電流不及金屬性短路大，但持續(xù)時(shí)間可能很長(zhǎng)，在某些情況下，其改正危害性更大。

單相短路和多相短路：在三相交流電路中，短路故障分為單相短路、三相短路、兩相短路。

只有其中一相對(duì)中性線發(fā)生短接故障，稱為單相短路故障。當(dāng)發(fā)生單相短路時(shí)，故障相的設(shè)備將不能工作，與故障相相接的三相設(shè)備和兩相設(shè)備也不能工作。

三根相線相互短接，稱為三相短路故障。三相短路是最嚴(yán)重的短路故障。

兩相相線相互短接，稱為兩相短路故障。

2.2 短路故障原因

產(chǎn)生短路故障的基本原因是不同的電位的導(dǎo)體之間的絕緣擊穿或者相互短接而形成的。絕緣擊穿：電路中不同電位的導(dǎo)體之間是相互絕緣的。如果這種絕緣損壞了，就會(huì)發(fā)生短路故障。例如，某大樓穿橡膠絕緣管線，因施工絕緣損傷兩根相線發(fā)生短路。

2.2.1 導(dǎo)線短接

兩條不等電位的電線短接，也是造成短路故障的重要原因，這種短接可能是人為的誤操作。

導(dǎo)線擺動(dòng)，兩相導(dǎo)線相碰。某高壓線路，由于弛度過大，不符合要求，在風(fēng)力作用下導(dǎo)線擺動(dòng)，兩相導(dǎo)線相碰，造成短路。

樹枝使導(dǎo)線短接，如某住宅區(qū)供電線路，由于線路旁一棵樹越長(zhǎng)越高，三根導(dǎo)線經(jīng)常與樹枝相摩擦，導(dǎo)線絕緣磨損。遇到雨天，三根導(dǎo)線通過樹枝和雨水形成三相短路，且一相導(dǎo)線燒斷。

臨時(shí)短接未拆除，造成嚴(yán)重短路。維修線路時(shí)，為了防止誤送電而引起觸電事故，通常在線路停電后首先掛上短接線，線路維修完畢，必須將此臨時(shí)短接線拆除。例如，一次某維修工人忘記拆除短接線，送電時(shí)便形成三相短接。

線頭不包扎，導(dǎo)線短接。某人維修設(shè)備時(shí)，將電源線拆除，但拆除后，沒有用絕緣膠帶包扎線頭，使金屬線芯裸露，后移動(dòng)導(dǎo)線，兩線頭短接，導(dǎo)致電路短路。

插座未上蓋，導(dǎo)線被短接。某一家庭一單相電源插座膠木蓋損壞，未及時(shí)更換，插座金屬片裸露，一根金屬絲恰好落在這個(gè)插座上，電路短路。

2.2.2 動(dòng)物作祟

鳥類、老鼠等動(dòng)物作祟，也是造成電路短路故障的重要原因，舉例如下。

某10kV高壓線經(jīng)過林區(qū)，老鷹常在高壓電桿上棲息。因老鷹的雙翅很長(zhǎng)，起飛時(shí)兩翅常將兩相導(dǎo)線短接，使該電路經(jīng)常斷電。

一只老鼠竄入變電所，爬到一開關(guān)上，老鼠的尖嘴和長(zhǎng)尾分別于開關(guān)的兩極相接，一聲巨響，10kV高壓開關(guān)柜短路，開關(guān)跳閘，短路所產(chǎn)生的巨大電弧又使10kV母線短路，致使得變電所進(jìn)線主開關(guān)跳閘，變電所全所停電。

2.2.3 架空電力線路下方違章職業(yè)作業(yè)

在架空電力線路下方進(jìn)行吊裝和其他作業(yè)，不按規(guī)定操作，也容易造成電力線路短路。

2.3 短路故障的查找方法

從查找電氣設(shè)備故障方法來考慮，線路短路故障具有以下特點(diǎn)。一是短路點(diǎn)（即短路兩端）的電阻（阻抗）為零或接近于零。二是短路電流具有很大的破壞性，一旦發(fā)生了短路，一般是不能再直接通電檢查。指與斷路故障是不同的。三是短路故障發(fā)生后，電路的保護(hù)元件（如熔斷器、斷路器等）動(dòng)作，而保護(hù)元件可能控制多個(gè)回路組成的區(qū)域，因而查找電氣短路故障時(shí)，必須先從故障區(qū)域找出故障回路，然后再在故障回路中找到短路故障點(diǎn)。

下面分別介紹故障回路和故障點(diǎn)的查找方法。

（1）故障回路的查找

萬用表法。萬用表法是在電路斷電以后，用萬用表歐姆擋（電阻擋）測(cè)定短路回路電阻的方法。

燈泡法。燈泡法是根據(jù)短路點(diǎn)電阻為零，接入燈泡加上電壓后，燈泡必然發(fā)亮的原理查找故障的一種簡(jiǎn)易方法，特別適宜于照明電路。

（2）短路故障點(diǎn)的查找

查找到了短路故障支路，還要繼續(xù)確定故障點(diǎn)的具體部位。短路故障點(diǎn)必須是回來中降壓元件（如燈泡、電壓型線圈、電機(jī)繞組、電阻等負(fù)載）的兩端或內(nèi)部。

3.線路接地故障查找方法

從安全和運(yùn)行的需要出發(fā)，電路和設(shè)備設(shè)置的接地屬于正常接地，除此以外的接地屬于故障接地。

3.1 正常接地和故障接地

3.1.1 正常接地

電路和設(shè)備的正常接地主要包括保護(hù)接地和工作接地。

保護(hù)接地：為保證人身安全，防止間接觸電而將電氣設(shè)備的金屬外殼或其他部分進(jìn)行接地，稱為保護(hù)接地。

工作接地：為保證系統(tǒng)、裝置、設(shè)備達(dá)到正常工作的要求而進(jìn)行的接地，稱為工作接地。常見的工作接地有三相電力系統(tǒng)中的中性點(diǎn)直接或經(jīng)消弧圈接地，防雷設(shè)備接地，防靜電接地，搭鐵接地及電子設(shè)備的邏輯接地等。

各種工作接地都有各自的功能。例如，三相電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)直接接地，能在運(yùn)行中維持三相系統(tǒng)中三個(gè)相電壓不變等；三相電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)經(jīng)消弧圈接地，能在單相接地時(shí)消除接地點(diǎn)的斷續(xù)電弧，防止出現(xiàn)過電壓；防雷設(shè)備接地，是為了將設(shè)備可能積累的靜電荷泄入地下；搭鐵接地，可利用金屬外殼構(gòu)成導(dǎo)電回路，簡(jiǎn)化接線；電子設(shè)備的邏輯接地，是為了制造一個(gè)公共的基準(zhǔn)電位，保證裝置的正常工作。

3.1.2 故障接地

除了正常的工作接地和保護(hù)接地以外，電路中某點(diǎn)因絕緣損壞或其他原因與大地相接而形成的接地，從而使電路中出現(xiàn)過電流、過電壓、損壞設(shè)備，或?qū)θ松碓斐晌ｋU(xiǎn)等，均屬故障接地。例如電路接地、繞組接地等。

3.2 線路接地故障的查找

從本質(zhì)上講，線路接地故障就是電路對(duì)地的絕緣損壞，使電路對(duì)地的絕緣電阻大大降低，甚至為零。因此查找電路接地故障，只要測(cè)量電路對(duì)地的絕緣電阻即可；當(dāng)此絕緣電阻很低時(shí)，則主要測(cè)量其間的電阻值。因而查找電路接地故障可以用絕緣電阻表（兆歐表）進(jìn)行測(cè)量，也可以用萬用的表電阻擋進(jìn)行測(cè)量。

3.3 接地相的判別方法

當(dāng)配電網(wǎng)產(chǎn)生金屬性的完全接地時(shí)，一相對(duì)地電壓降為零，另外兩相對(duì)地電壓升高為線電壓，這種情況下，接地故障和接地相是容易判別的。但是，當(dāng)通過電阻產(chǎn)生不完全接地時(shí)，情況就比較復(fù)雜，容易產(chǎn)生誤判斷。

單相不完全接地時(shí)，以正相序（A→B→C→A）為準(zhǔn)，對(duì)地電壓最高相的下一相為接地相。

3.4 配電線路接地故障點(diǎn)的查找方法

配電線分支多，接地故障最難查找。因?yàn)榕潆娋€一般裝有分段和分支跌落開關(guān)，故可按跌落開關(guān)的分布將線路分為幾個(gè)區(qū)段。根據(jù)變電所提供的接地線路、相別及程度分段查找。

綜上所述，我們即可根據(jù)電力線路故障的具體情況，對(duì)電路的常見故障進(jìn)行系統(tǒng)的查找，然后排除故障，使系統(tǒng)能夠正常的工作。

[1]陳家斌 主編 《常用電氣設(shè)備故障排除實(shí)例》河南科學(xué)技術(shù)出版社2004年12月

[2]何利民 尹全英 編著 《怎樣查找電氣故障》 機(jī)械工業(yè)出版社 1999年5月

[3]齊占偉 編 《電氣控制及維修》 機(jī)械工業(yè)出版社 2001年7月

[4]齊占偉 編著《看圖學(xué)電氣控制設(shè)備故障檢修》 機(jī)械工業(yè)出版社 2005年1月