電氣設(shè)備故障原因及預(yù)防措施

耿慶魯，陳興

(1.德州實(shí)華化工有限公司，山東 德州 253007；2.錦西天然氣化工有限責(zé)任公司，遼寧 葫蘆島 125001)

【供電與整流】

電氣設(shè)備故障原因及預(yù)防措施

耿慶魯1，陳興2

(1.德州實(shí)華化工有限公司，山東 德州 253007；2.錦西天然氣化工有限責(zé)任公司，遼寧 葫蘆島 125001)

電氣設(shè)備；故障；分析；檢修

對(duì)電氣設(shè)備常見故障進(jìn)行分析研究十分必要。電氣設(shè)備在使用過程中發(fā)生故障時(shí)，若不對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)的檢修和維護(hù)，將會(huì)導(dǎo)致設(shè)備工作效率低，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐缮a(chǎn)事故。提出采取安裝適當(dāng)參數(shù)的電氣設(shè)備等措施，最大限度地避免事故發(fā)生，保證電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。

電氣設(shè)備在使用過程中會(huì)產(chǎn)生一些故障，若不及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行檢修和維護(hù)，將會(huì)導(dǎo)致設(shè)備工作效率較低，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐缮a(chǎn)事故，因此，分析研究電氣設(shè)備的常見故障十分必要。

1 設(shè)備運(yùn)行環(huán)境條件引起的電氣故障

在實(shí)際生產(chǎn)中，影響電氣設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境條件有溫度、濕度、粉塵、酸、堿、二氧化硫、氯氣，以及空氣污染狀況等。

1.1 溫度對(duì)電氣設(shè)備的影響

電氣設(shè)備在運(yùn)行時(shí)具有一定的發(fā)熱溫度，如果周圍環(huán)境溫度過高，或空氣換熱不好，設(shè)備的熱量散發(fā)不出去，將會(huì)使電氣設(shè)備因?yàn)檫^熱發(fā)生故障，甚至燒壞設(shè)備。在高溫下運(yùn)行的無功補(bǔ)償電容器、熔斷器會(huì)縮短壽命，也會(huì)引發(fā)故障。電氣設(shè)備的運(yùn)行溫度過高或過低，都可能引發(fā)故障。

1.1.1 溫度對(duì)導(dǎo)體材料的影響

溫度升高，金屬導(dǎo)體會(huì)軟化，機(jī)械強(qiáng)度明顯下降。溫度升高會(huì)造成金屬電子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，會(huì)造成電阻的升高，因此導(dǎo)體多具有正的電阻溫度系數(shù)，溫度升高，電阻增大。由于電阻變大，導(dǎo)體發(fā)熱將加劇。

1.1.2 溫度對(duì)電接觸的影響

電接觸情況不好可引起許多電氣設(shè)備故障。溫度過高，電接觸的導(dǎo)體表面氧化加強(qiáng)，接觸電阻增加較大，造成導(dǎo)體及其零部件溫度升高，甚至可能使觸頭發(fā)生熔焊。由彈簧壓緊的觸頭，在溫度升高后，彈簧壓力會(huì)降低，電接觸的緊密性變差，會(huì)造成發(fā)熱電氣故障。

1.1.3 對(duì)絕緣材料的影響

溫度過高，有機(jī)絕緣材料會(huì)老化有脆性，絕緣性能降低，甚至擊穿，使用壽命也將縮短。比如，A級(jí)絕緣材料超過正常溫度每增加8～10 ℃，材料的使用壽命約縮短50%。溫度過高，對(duì)無機(jī)絕緣材料的性能也有明顯影響。如電瓷的耐壓強(qiáng)度80 ℃以下時(shí)約為250 kV/mm；到100 ℃時(shí)，其擊穿強(qiáng)度約為100 kV/mm。

1.1.4 對(duì)電子元器件的影響[1]

高溫對(duì)電子元器件的影響很大，可使半導(dǎo)體元件熱擊穿。因?yàn)闇囟壬撸涌炝穗娮踊疃?，截止的半?dǎo)體層可能導(dǎo)通；高溫使電子元器件的性能變差，電子元件的反向?qū)щ婋娏髟龃?，放大倍?shù)將減小等。

1.2 濕度對(duì)電氣設(shè)備的影響

濕度會(huì)降低電氣設(shè)備的絕緣強(qiáng)度，設(shè)備表面發(fā)生霉變，也可引起設(shè)備的金屬銹蝕。

1.2.1 濕度過高，電氣設(shè)備的絕緣強(qiáng)度降低

濕度過高，空氣的絕緣性能下降。空氣中的水分使電氣設(shè)備的絕緣電阻降低，設(shè)備的絕緣泄漏電流增大，絕緣擊穿時(shí)即產(chǎn)生事故。特別是電纜等最易受潮而導(dǎo)致絕緣性能降低。受潮的設(shè)備通電時(shí)，輕則漏電，燒斷保險(xiǎn)絲；重則短路，燒毀部件，甚至危及設(shè)備和人身安全。

1.2.2 濕度與霉菌

潮濕的空氣有助霉菌的生長(zhǎng)。溫度為25～30 ℃、相對(duì)濕度為75%～95%，是霉菌生長(zhǎng)的良好條件。

霉菌中含有大量的水分，并且，霉菌代謝過程中分泌出的酸性物質(zhì)與絕緣材料相互作用，使設(shè)備絕緣性能下降。

1.2.3 濕度與金屬銹蝕

潮濕空氣加快導(dǎo)電金屬、導(dǎo)磁硅鋼片，以及金屬外殼銹蝕，會(huì)降低設(shè)備的性能和使用壽命，甚至造成電氣故障。

1.3 粉塵影響

粉塵污染環(huán)境，損害人們的身體健康，也給電氣設(shè)備帶來很大危害。粉塵影響電氣設(shè)備的絕緣水平、控制系統(tǒng)及其他電子元器件的可靠性，使設(shè)備使用壽命縮短，產(chǎn)品質(zhì)量降低，工作條件及環(huán)境變差。

(1)造成電氣設(shè)備短路。

由于粉塵具有塵粒荷電性、吸水性，粉塵在電氣設(shè)備的周圍極易凝集沉降，依附在電氣設(shè)備表面，減少了電氣距離，破壞了絕緣強(qiáng)度，在系統(tǒng)過電壓過程中極易造成電氣擊穿短路事故。如戶外高壓瓷瓶積塵多，造成爬電對(duì)地短路；粉塵堆積在DZ型自動(dòng)空氣開關(guān)上部，使相間絕緣強(qiáng)度降低，造成進(jìn)線母排相間短路事故；粉塵堆積在端子板上，造成電氣誤動(dòng)、短路等，對(duì)其安全運(yùn)行造成很大危害。

(2)造成電氣開關(guān)接觸不良。

當(dāng)粉塵積集在觸頭之間、電磁鐵芯之間都會(huì)造成電氣開關(guān)接觸不良故障，尤其是在繼電器、接觸器控制電路中影響最大。電氣控制系統(tǒng)動(dòng)作不穩(wěn)定，或造成運(yùn)行觸頭粘連等事故的發(fā)生。

(3)粉塵造成的通風(fēng)不良。

電動(dòng)機(jī)或變頻器的冷卻是由風(fēng)道的排熱、風(fēng)扇強(qiáng)迫冷卻和機(jī)殼散熱完成的。如果風(fēng)道粉塵堵塞或機(jī)殼上粉塵堆積，在電動(dòng)機(jī)的溫升比平常高出10 ℃以上時(shí)，就會(huì)造成電動(dòng)機(jī)承載能力下降。

1.4 酸、堿、二氧化硫、氯氣等空氣污染狀況

酸、堿、二氧化硫、氯氣等空氣污染環(huán)境因素的影響，加速了電接觸材料的化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕及其他變化，使電接觸的電阻增大，引起發(fā)熱故障。

酸、堿、二氧化硫、氯氣等空氣污染環(huán)境因素的影響，也會(huì)造成電氣設(shè)備的絕緣降低，發(fā)生絕緣擊穿事故。

2 設(shè)備運(yùn)行條件引起的電氣故障

當(dāng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)與額定值差別較大，或設(shè)備本身的運(yùn)行工況與出廠工況差別較大，易引起電氣故障。其中由于電流過大引起的電動(dòng)力、電接觸不良、電網(wǎng)運(yùn)行工況變化(三相電源不對(duì)稱、三相負(fù)載不對(duì)稱、中性點(diǎn)偏移等)對(duì)設(shè)備正常運(yùn)行狀況影響比較大。

2.1 電動(dòng)力引起的電氣故障

電動(dòng)力的大小與電流高低成正比。在低電流時(shí)，電動(dòng)力對(duì)電氣裝置的正常工作基本沒有影響；在高電流時(shí)，或有短路時(shí)，所產(chǎn)生的電動(dòng)力很大，可能使導(dǎo)體變形，使觸頭燒損。

2.2 電接觸不良引起的電氣故障

電接觸導(dǎo)體表面劇烈氧化，接觸電阻明顯增大，造成導(dǎo)體及其附件溫度升高，甚至可能使觸頭發(fā)生熔焊。由彈簧壓緊的觸頭，在溫度升高后，彈簧壓力降低，容易造成電氣故障。

2.2.1 電接觸不良的原因

電接觸料的改變。開關(guān)觸頭的材料，對(duì)其導(dǎo)電性、硬度等有著較嚴(yán)格的要求，在修理過程中或經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的磨損，鍍層有損傷或部分消失，使電接觸性能變差，導(dǎo)致電接觸表面不平整或引起接觸面發(fā)生位移，并使電接觸方向發(fā)生變化。電接觸壓力的降低、彈簧變形、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不到位等，使電接觸壓力降低，造成電接觸不良。在運(yùn)行過程中，電接觸表面上會(huì)覆蓋上一層導(dǎo)電性很差的物質(zhì)，形成了表面膜電阻，使接觸電阻值增大，電接觸表面性能不良。

2.2.2 電接觸不良導(dǎo)致電路不通

電接觸部分是電路中最薄弱的的地方，接觸不良是導(dǎo)致電路不通的重要原因。如隔離開關(guān)觸頭松動(dòng)、觸頭未接觸、導(dǎo)線連接點(diǎn)未搭接好、導(dǎo)線與設(shè)備接線端子連接螺釘松動(dòng)、錫焊點(diǎn)斷開等，常常導(dǎo)致電路不通。

2.2.3 電接觸不良導(dǎo)致電接觸處嚴(yán)重發(fā)熱

電接觸不良導(dǎo)致的發(fā)熱，是由于接觸電阻引起的發(fā)熱，以及接觸不良發(fā)生電弧產(chǎn)生的熱量。電接觸發(fā)熱會(huì)導(dǎo)致電接觸不良的惡化，惡性循環(huán)，最終使電路不通。

2.2.4 電接觸不良導(dǎo)致電弧的產(chǎn)生

電接觸處氧化增加的一層絕緣薄膜，在一定電壓下被擊穿，產(chǎn)生電弧，從而引發(fā)更嚴(yán)重故障。

2.2.5 電接觸電阻的增加故障

接觸電阻雖然很小，但對(duì)于某些電路影響卻很大。如電流互感器二次回路，正常運(yùn)行狀態(tài)是短路運(yùn)行狀態(tài)。如接觸電阻過大，電流值將減少，造成電測(cè)儀表誤差增大、引起繼電器誤動(dòng)作等。

2.3 電氣工況變化引發(fā)的電氣故障

無論是在三相電源不對(duì)稱、三相負(fù)載不對(duì)稱以及中性點(diǎn)偏移的電氣工況下，當(dāng)變化數(shù)值較小時(shí)，對(duì)電氣設(shè)備的影響比較小；當(dāng)偏離值較大時(shí)，就可能引發(fā)電氣故障。如部分電氣設(shè)備電壓過高，部分電氣設(shè)備電壓過低，就會(huì)造成電流過大導(dǎo)致燒毀等。

3 預(yù)防措施

(1)在周期性的檢修時(shí)，對(duì)一些重要設(shè)備的主回路元件(如斷路器、接觸器、空氣開關(guān)等)進(jìn)行緊固，防止主回路元件接觸不良而導(dǎo)致電氣設(shè)備故障，降低電氣故障率。

(2)加強(qiáng)無功補(bǔ)償裝置的維護(hù)檢查，提高功率因數(shù)以減少設(shè)備容量和功率損耗，穩(wěn)定運(yùn)行電壓，保障供電質(zhì)量。

(3)對(duì)電動(dòng)機(jī)類設(shè)備，應(yīng)根據(jù)功率的大小進(jìn)行合理化利用，以提高電動(dòng)機(jī)的設(shè)備利用率。

(4)對(duì)溫度過高的電動(dòng)機(jī)設(shè)備，應(yīng)加裝冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行降溫。

(5)加強(qiáng)崗位巡檢，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備定期巡檢，認(rèn)真作好有關(guān)記錄，重點(diǎn)觀察溫度過高的設(shè)備。

(6)適當(dāng)放寬配電箱內(nèi)的安裝尺寸，增加電氣設(shè)備的安全距離，這樣有利于電工的操作維護(hù)和更換設(shè)備，同時(shí)利于散熱。

(7)嚴(yán)格把好低壓電器選型和進(jìn)貨驗(yàn)收關(guān)，適當(dāng)增大電器的額定電流值，保證設(shè)備的安全使用。

(8)漏電保護(hù)器是防止觸電傷亡事故的主要技術(shù)設(shè)施，所以要認(rèn)真選用漏電保護(hù)器。

(9)使用紅外線測(cè)溫儀對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

(10)在夏季濕度加大的時(shí)候，高壓室要開啟電加熱除濕功能，低壓室要進(jìn)行通風(fēng)，防止?jié)穸冗^大引起結(jié)露。

(11)對(duì)粉塵的防治，首先應(yīng)該選用防護(hù)等級(jí)高的開關(guān)柜(建議選用IP54以上的等級(jí))，使粉塵進(jìn)入量微小到對(duì)設(shè)備無影響。

(12)為防止酸、堿、二氧化硫、氯氣等空氣污染對(duì)電氣設(shè)備的影響，結(jié)合配電室對(duì)溫度、濕度和粉塵的要求，各高壓、低壓配電室應(yīng)安裝帶有過濾器的空調(diào)設(shè)備，在除濕降溫時(shí)須開啟空調(diào)，其他時(shí)間則通過過濾器進(jìn)行換氣，保證配電室電氣設(shè)備的合格運(yùn)行條件。

4 結(jié)語

電氣設(shè)備在高溫、高潮濕、高粉塵的環(huán)境中運(yùn)行，電氣設(shè)備的電氣性能和可靠性都降低，極易引起電氣故障，定期的散熱除濕防塵能有效地保護(hù)電氣設(shè)備，減小或免除電氣設(shè)備的某些故障；也能延長(zhǎng)電氣設(shè)備的使用壽命，進(jìn)而會(huì)對(duì)電氣安全運(yùn)行保駕護(hù)航。生產(chǎn)企業(yè)只有通過分析引發(fā)電氣設(shè)備事故的各種原因，采取有針對(duì)性的措施，安裝適當(dāng)參數(shù)的電氣設(shè)備等，才能最大限度地避免事故發(fā)生，保證電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。

[1] 陳建行.溫度對(duì)電子設(shè)備的干擾影響及抑制方法[J].電子科技，2014，50(08)：21-22.

[編輯：費(fèi)紅麗]

Reasons of electrical equipment malfunction and preventive measures

GENGQinglu1,CHENXing2

(1.Dezhou Shihua Chemical Industry Co., Ltd., Dezhou 253007, China; 2. Jinxi Natural Gas Chemical Co., Ltd., Huludao 125001, China)

electrical equipment; malfunction; analysis; maintenance

It is necessary to analyze and study the common faults of electrical equipment. In the process of operation of electrical equipment, if fault occurs and is not timely maintained and repaired, it will result in low efficiency of the equipment, and even causes serious accidents. Measures such as installing proper parameters of electrical equipment are put forward to avoid accidents and ensure normal operation of electrical equipment.

耿慶魯(1967—)，男，高級(jí)電氣工程師，1992年畢業(yè)于成都科技大學(xué)電力工程系電力系統(tǒng)及自動(dòng)化專業(yè)，一直從事氯堿生產(chǎn)的發(fā)電、輸電、配電及整流裝置的設(shè)計(jì)、安裝和改造工作，現(xiàn)任德州實(shí)華化工有限公司熱電車間電氣主任。

2017-04-25

TM46

B

1008-133X(2017)06-0001-03