電氣設備檢修與維護技術(shù)要點分析

珠海聯(lián)邦制藥股份有限公司 成建民

截至2021年末我國發(fā)電裝機總量已經(jīng)達到23.8億千瓦，如何在優(yōu)化經(jīng)營效率的同時，保障生產(chǎn)安全成為了眾多工廠、企業(yè)關注的焦點問題。

1 電氣設備常見故障分析

1.1 機械故障

在電氣設備運營維護中，機械故障屬于多發(fā)、頻發(fā)故障，部件磨損、老化是其常見誘因，故障初期表現(xiàn)并不明顯，但伴隨設備運行總時長的增加其負面影響會進一步擴大，最終影響設備使用壽命。在生產(chǎn)實踐中，其發(fā)生部位是十分多樣的，對于電氣設備自動開關來說，儲能彈簧變形、斷裂，或機構(gòu)復位脫鉤不暢等均可能導致故障病害，電磁鐵拉桿行程過短、導電件連接螺栓松動等[1]，也會為故障擴大埋下隱患。

其次，在三相異步電動機中，由于運行參數(shù)設置不當引發(fā)的過載、空載現(xiàn)象會對設備本身造成一定危害，再加上維護不當、潤滑不足等問題，軸承部件也會承擔較多的磨損應力，并逐漸老化、損壞。對于熱繼電器來說，該故障類型多是由于長時間未進行檢修、保養(yǎng)，固定螺絲松動、生銹或灰塵堆積影響結(jié)構(gòu)運動，若檢修操作不當也可能導致雙金屬片彎折，進而誘發(fā)故障問題。

1.2 絕緣故障

絕緣性能是衡量電氣設備綜合質(zhì)量的關鍵指標，在保障生產(chǎn)效率、推動安全管理等方面有著不容忽視的作用，絕緣故障發(fā)生機理主要有二種：擊穿問題。高壓設備長期處于強電場環(huán)境中，當這種強度超過臨界值時，很容易發(fā)生氣體、液體以及固體介質(zhì)被擊穿的現(xiàn)象，進而導致絕緣故障。

老化問題。電氣設備運行過程中會產(chǎn)生一定熱量，伴隨溫度升高電纜、導線等的絕緣體很容易發(fā)生變軟現(xiàn)象，導致抗剪強度的降低，此時若受到物體擠壓就會出現(xiàn)塑性變形、外皮破損等問題，導致絕緣失效，設備周邊的灰塵、水分等也會對絕緣體造成一定損壞。此外，當電氣設備長期處于高壓電場之中，絕緣材料空隙、表面等部位有時也會發(fā)生放電情況，離子運動、電弧作用等長期積累，就會對絕緣材料性能造成一定影響。

1.3 發(fā)熱故障

導線是電氣設備中關鍵的連接通道，其所能承受的電流載荷較為有限，當系統(tǒng)中突然出現(xiàn)短路等問題時，超過正常狀態(tài)幾十倍的電流經(jīng)過，很容易導致溫度驟升、進而燒毀電路。同時，部分廠房中由于運維不當、設備各構(gòu)件潤滑不足，或運行空間過于狹小、散熱空間被過分壓縮，也有可能導致局部溫度的上升，誘發(fā)接頭發(fā)熱、絕緣劣化等故障，給設備運行帶來安全隱患。

2 電氣設備檢修技術(shù)要點探究

2.1 自動開關故障檢修

在電氣設備運行過程中自動開關有著較為強大的保護功能，可通過接通、斷開電流限制回路中過載、失壓等故障的影響范圍，防止安全隱患蔓延。電路處于正常運行狀態(tài)時，欠壓脫扣器以并聯(lián)方式存在，可在正常電壓支撐下，克服彈簧壓力，使銜鐵維持在吸合狀態(tài)上。實際電壓一旦低于額定標準的70%，銜鐵吸力減小，彈簧拉開且鎖扣脫扣，實現(xiàn)電路分斷。部分容量較小的自動開關中還增設了脫扣器，主要由雙金屬片組成。圖1中1～11依次為主觸頭、傳動桿、鎖扣、軸、杠桿、彈簧、過流脫扣器、欠壓脫扣器、銜鐵、銜鐵、彈簧。

圖1 自動開關工作原理圖

自動開關常見故障及檢修方式主要有：

觸頭不能閉合。手動操作開關可通過更換線圈、更換貯能開關等操作來完成檢修，若廠房中采用電動開關，則要考慮是否是存在電源容量不足、控制器損壞等原因，并采取對應的維修措施，對操作電源、整流器等進行更換。如檢查后發(fā)現(xiàn)彈簧、拉動桿等構(gòu)件均未出現(xiàn)故障問題，則要進一步檢查觸頭閉合情況，對一相觸頭不能閉合問題要及時調(diào)整可折連桿角度，通常以170度為宜，對于輔助觸頭不通電的問題要及時調(diào)整動觸橋，優(yōu)化傳動桿系統(tǒng)[2]。

分斷操作異常。常見的現(xiàn)象有啟動后立即分斷、正常運行過程中分斷或無法完成自動分斷等，發(fā)生這些狀況時要重點檢查脫扣器部分，觀察其是否存在閥門失靈、橡皮膜破裂的情況，若有相關問題及時進行更換，對于分勵脫扣器要檢查其螺絲是否有松動、電源電壓是否存在過低問題，并對應采取緊固螺絲、更換電源等操作。

2.2 三相異步電動機故障檢修

三相異步電機是常見動力電機類型，可在電能轉(zhuǎn)化的基礎上按照設定程序帶動其他機械運作，其構(gòu)造可簡單分為定子、轉(zhuǎn)子兩大部分(圖2)。實際檢修環(huán)節(jié)，首先要把握好機械檢查要點，觀察外殼、端蓋外表是否完好，一旦發(fā)現(xiàn)裂縫要及時更換，為滿足旋轉(zhuǎn)需求，電機定子、轉(zhuǎn)子之間通常留有一定空隙，要嚴格排查其空隙尺寸，防止尺寸不足加劇磨損，軸承周圍、葉輪周圍也要保持充足空間，防止磨損；其次是電氣檢查，要科學衡量三相電阻不平衡狀況，正常情況下應當維持在國家標準的±2%以內(nèi)，絕緣電阻應當在100MΩ 以上，發(fā)現(xiàn)異常及時檢查接地，優(yōu)化設備絕緣系統(tǒng)。

圖2 三相籠型異步電機構(gòu)造示意圖

在三相異步電機運作過程中單相運行是較為常見的故障，造成這一現(xiàn)象的原因較多，熔斷器熔斷是較為多發(fā)的誘因，電機啟動后主回路單相接地、相間短路等均可能造成熔斷問題，當熔體容量過小時在電流沖擊下也容易發(fā)生這一狀況。檢修環(huán)節(jié)要加強分析，盡可能選擇銅鋁過渡接頭，若選用的插入式熔斷器容量較大，可在設計時墊加薄銅片，厚度維持在0.2mm 為佳；其次主回路方面也可能出現(xiàn)故障，主要多發(fā)于觸頭接觸不良，可能與接觸器質(zhì)量問題有關，主要是滅弧能力不足、動靜觸頭黏連導致三相觸頭出現(xiàn)不同步故障[3]。檢修時可更換觸頭，改善周圍環(huán)境，防止潮濕、振動條件下觸頭損壞、氧化。

2.3 變壓器故障檢修

變壓器具有強大的電壓轉(zhuǎn)換、分配功能，是維護電氣設備正常運行的關鍵所在，其常見故障主要有絕緣失效、油箱漏油等，由于變壓器日常工作環(huán)境較為惡劣，絕緣材料在高壓電、高熱等的持續(xù)作用下很易發(fā)生老化，物質(zhì)分解后以氣體顆粒形式溶解到絕緣油中，會直接導致設備故障，油溶解氣體含量可間接反映故障進程，通常可采用油色譜分析技術(shù)進行檢測。

在檢修環(huán)節(jié)，首先要關注接頭溫度過高問題，重點關注銅接頭電解問題，若發(fā)現(xiàn)接口處堆積灰塵則要及時清理，保證其平整光滑，并涂抹導電膏進行防護，減少雜物污染；其次還應關注變壓器漏油的問題，檢查焊接處是否密封良好，若漏油現(xiàn)象較為嚴重須及時焊接，操作時借助三角形、梯形算法對接口尺寸進行嚴謹計算，在此基礎上優(yōu)化焊接工藝，防止風險蔓延。若漏油部位為防爆管則要及時更換，并檢查內(nèi)部壓力閥狀態(tài)，提升安全性能；最后還應關注鐵芯接地問題，多鐵芯接地會對變壓器性能造成極大影響，制約其工作效率的提升，檢修環(huán)節(jié)使用直流電沖擊法，直接燒毀冗余線路并重新布局接地即可。

2.4 熱繼電器故障檢修

在電氣設備運行中熱繼電器同樣起著關鍵的保護作用，可實現(xiàn)過載、短路防護，造成其故障的原因較多：首先是額定電流不匹配，熱繼電器選擇時，應以用電設備參數(shù)為準，如JO2-32-4型電動機本身功率為3kW、，額定電流6.49A，在設計熱繼電器時應以6.49A 為基準，選擇額定電流7.2A 的設備，整定電流調(diào)節(jié)范圍也要相對應，設置為4.5～6～7.2A為佳。同時要關注的是，盡管部分熱繼電器編號一致，但不同廠商在制造工藝、檢測技術(shù)等方面還是會存在一定差異，因此絕不可將編號作為設計依據(jù)。

其次是保護整定值調(diào)整不當，熱繼電器主要起到保護作用，整定電流范圍應低于被保護對象，但部分工廠、企業(yè)在設計時對熱繼電器型號控制不當，導致螺絲松動、系統(tǒng)拒動等狀況頻發(fā)，不及時更換元件卻擅自調(diào)整整定值，給故障的發(fā)生埋下的隱患，因此在檢修環(huán)節(jié)要合理分析整定值，切不可隨意更改。同時設備本身可調(diào)部件松動、熱元件變形，以及灰塵堆積導致機構(gòu)卡死等也是常見故障種類，檢修環(huán)節(jié)要做好分析，采取對應的緊固、更換、清潔措施進行優(yōu)化。

2.5 線路故障檢修

線路是供給電能、連接設備的重要橋梁，在眾多線路故障類型中輸電線路故障是最為常見的，主要包含單相接地、兩相短路等，保護裝置誤動、線路超負荷運行等均是常見誘因，同時，母線在故障類型中占比雖然可能只有6～7%，但其故障對整個系統(tǒng)會造成較大威脅。因此檢修環(huán)節(jié)要及時隔離故障，并檢查線夾金具等物料質(zhì)量，做好光潔、防氧化處理，可采用復合樹脂代替原有材料，檢查確保螺栓、螺母的緊固性，最大限度保障線路安全。

3 電氣設備維護技術(shù)創(chuàng)新路徑

3.1 建立健全電氣設備臺賬管理模式

臺賬是現(xiàn)代化管理體制的產(chǎn)物，體現(xiàn)著一種全過程運維思路，可對電氣設備信息進行全過程、動態(tài)化的收集和監(jiān)控，從而為狀態(tài)檢修提供依據(jù)，彌補故障檢修、定期檢修的不足之處。平臺模塊可分為三部分：資產(chǎn)參數(shù)模塊。主要明確設備歸屬問題，可采用編號管理模式，以信息化系統(tǒng)為依托進行自動錄入、回填，簡化維保記錄流程；運行參數(shù)模塊。需配套建設就地采集單元，通過溫度傳感器、電流傳感器等實時傳送設備運行信息，并分類存儲于數(shù)據(jù)庫中，方便維保人員調(diào)用查看；物理參數(shù)模塊。主要存儲設備出廠日期、型式規(guī)格等數(shù)據(jù)，方便后期開展針對性的老化檢修、設備報廢等工作。

3.2 完善電氣設備運維風險評估體系

雙重預防機制是當前電力系統(tǒng)主要建設方向之一，體現(xiàn)了預防大于維修的原則，企業(yè)、工廠等電氣設備使用主體同樣可借鑒這一思路，積極推進風險評估、隱患排查體系的建設。在風險評估系統(tǒng)中，首先要進行科學的風險等級劃分，引入安全檢查表、QRA 法等，對機械、絕緣等故障發(fā)生規(guī)律、危害性進行科學分析，繪制風險矩陣圖，為后續(xù)的風險管控奠定基礎；其次要優(yōu)化風險防御措施，綜合廠房生產(chǎn)實況，明確電流、功率值異常以及母線接地相電壓降低，線路、設備發(fā)生火花、冒煙等緊急問題時應采取何種現(xiàn)場處置措施，可編制員工手冊，適當傳授風險、故障識別方法，防止危害的進一步擴大。

3.3 進一步明確和細化隱患排查要點

隱患排查是預防機制的另一重保障，與維護保養(yǎng)工作緊密結(jié)合，建設時要積極明確、細化排查要點，幫助運維小組找準檢測方向，防止過載、振動、磨損等非自然因素導致的故障隱患。排查環(huán)節(jié)要綜合看、聽、聞等多種手段，重點關注觸點狀態(tài)，檢查其是否存在燒熔問題，聽變壓器、電磁閥等有無異常振動、噪聲，設備過熱、絕緣燒焦時還可能伴隨刺鼻氣味，可通過聞來識別，不確定線路連接是否緊密時可通過輕輕拽動來檢查。當發(fā)現(xiàn)故障隱患后，還可進一步采用強迫閉合法、短接法、逐步開路法等進行定位，提升故障檢修效率。

綜上，機械故障、絕緣故障等均是電氣設備常見故障類型，一旦發(fā)生將會給設備安全運行造成一定威脅，同時給設備運行效率、使用壽命等帶來負面影響。生產(chǎn)經(jīng)營實踐中應正視這些故障危害，綜合運用定期檢修、狀態(tài)檢修等手段，加強設備臺賬管理，完善風險評估和隱患排查體系，同時開發(fā)、引進適用的檢測、維修技術(shù)，為設備性能的高效發(fā)揮奠定扎實基礎。