電氣設備故障原因及預防措施

耿慶魯，陳興

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

【供電與整流】

電氣設備故障原因及預防措施

耿慶魯1，陳興2

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

電氣設備；故障；分析；檢修

對電氣設備常見故障進行分析研究十分必要。電氣設備在使用過程中發生故障時，若不對故障進行及時的檢修和維護，將會導致設備工作效率低，嚴重時甚至會造成生產事故。提出采取安裝適當參數的電氣設備等措施，最大限度地避免事故發生，保證電氣設備的正常運行。

電氣設備在使用過程中會產生一些故障，若不及時對故障進行檢修和維護，將會導致設備工作效率較低，嚴重時甚至會造成生產事故，因此，分析研究電氣設備的常見故障十分必要。

1 設備運行環境條件引起的電氣故障

在實際生產中，影響電氣設備運行的環境條件有溫度、濕度、粉塵、酸、堿、二氧化硫、氯氣，以及空氣污染狀況等。

1.1 溫度對電氣設備的影響

電氣設備在運行時具有一定的發熱溫度，如果周圍環境溫度過高，或空氣換熱不好，設備的熱量散發不出去，將會使電氣設備因為過熱發生故障，甚至燒壞設備。在高溫下運行的無功補償電容器、熔斷器會縮短壽命，也會引發故障。電氣設備的運行溫度過高或過低，都可能引發故障。

1.1.1 溫度對導體材料的影響

溫度升高，金屬導體會軟化，機械強度明顯下降。溫度升高會造成金屬電子的熱運動加劇，會造成電阻的升高，因此導體多具有正的電阻溫度系數，溫度升高，電阻增大。由于電阻變大，導體發熱將加劇。

1.1.2 溫度對電接觸的影響

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

1.1.3 對絕緣材料的影響

溫度過高，有機絕緣材料會老化有脆性，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，對無機絕緣材料的性能也有明顯影響。如電瓷的耐壓強度80 ℃以下時約為250 kV/mm；到100 ℃時，其擊穿強度約為100 kV/mm。

1.1.4 對電子元器件的影響[1]

高溫對電子元器件的影響很大，可使半導體元件熱擊穿。因為溫度升高，加快了電子活度，截止的半導體層可能導通；高溫使電子元器件的性能變差，電子元件的反向導電電流增大，放大倍數將減小等。

1.2 濕度對電氣設備的影響

濕度會降低電氣設備的絕緣強度，設備表面發生霉變，也可引起設備的金屬銹蝕。

1.2.1 濕度過高，電氣設備的絕緣強度降低

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

1.2.2 濕度與霉菌

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

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與絕緣材料相互作用，使設備絕緣性能下降。

1.2.3 濕度與金屬銹蝕

潮濕空氣加快導電金屬、導磁硅鋼片，以及金屬外殼銹蝕，會降低設備的性能和使用壽命，甚至造成電氣故障。

1.3 粉塵影響

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

(1)造成電氣設備短路。

由于粉塵具有塵粒荷電性、吸水性，粉塵在電氣設備的周圍極易凝集沉降，依附在電氣設備表面，減少了電氣距離，破壞了絕緣強度，在系統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，造成爬電對地短路；粉塵堆積在DZ型自動空氣開關上部，使相間絕緣強度降低，造成進線母排相間短路事故；粉塵堆積在端子板上，造成電氣誤動、短路等，對其安全運行造成很大危害。

(2)造成電氣開關接觸不良。

當粉塵積集在觸頭之間、電磁鐵芯之間都會造成電氣開關接觸不良故障，尤其是在繼電器、接觸器控制電路中影響最大。電氣控制系統動作不穩定，或造成運行觸頭粘連等事故的發生。

(3)粉塵造成的通風不良。

電動機或變頻器的冷卻是由風道的排熱、風扇強迫冷卻和機殼散熱完成的。如果風道粉塵堵塞或機殼上粉塵堆積，在電動機的溫升比平常高出10 ℃以上時，就會造成電動機承載能力下降。

1.4 酸、堿、二氧化硫、氯氣等空氣污染狀況

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

酸、堿、二氧化硫、氯氣等空氣污染環境因素的影響，也會造成電氣設備的絕緣降低，發生絕緣擊穿事故。

2 設備運行條件引起的電氣故障

當設備的運行參數與額定值差別較大，或設備本身的運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力、電接觸不良、電網運行工況變化(三相電源不對稱、三相負載不對稱、中性點偏移等)對設備正常運行狀況影響比較大。

2.1 電動力引起的電氣故障

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

2.2 電接觸不良引起的電氣故障

電接觸導體表面劇烈氧化，接觸電阻明顯增大，造成導體及其附件溫度升高，甚至可能使觸頭發生熔焊。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。開關觸頭的材料，對其導電性、硬度等有著較嚴格的要求，在修理過程中或經過長時間的磨損，鍍層有損傷或部分消失，使電接觸性能變差，導致電接觸表面不平整或引起接觸面發生位移，并使電接觸方向發生變化。電接觸壓力的降低、彈簧變形、傳動機構不到位等，使電接觸壓力降低，造成電接觸不良。在運行過程中，電接觸表面上會覆蓋上一層導電性很差的物質，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，接觸不良是導致電路不通的重要原因。如隔離開關觸頭松動、觸頭未接觸、導線連接點未搭接好、導線與設備接線端子連接螺釘松動、錫焊點斷開等，常常導致電路不通。

2.2.3 電接觸不良導致電接觸處嚴重發熱

電接觸不良導致的發熱，是由于接觸電阻引起的發熱，以及接觸不良發生電弧產生的熱量。電接觸發熱會導致電接觸不良的惡化，惡性循環，最終使電路不通。

2.2.4 電接觸不良導致電弧的產生

電接觸處氧化增加的一層絕緣薄膜，在一定電壓下被擊穿，產生電弧，從而引發更嚴重故障。

2.2.5 電接觸電阻的增加故障

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

2.3 電氣工況變化引發的電氣故障

無論是在三相電源不對稱、三相負載不對稱以及中性點偏移的電氣工況下，當變化數值較小時，對電氣設備的影響比較小；當偏離值較大時，就可能引發電氣故障。如部分電氣設備電壓過高，部分電氣設備電壓過低，就會造成電流過大導致燒毀等。

3 預防措施

(1)在周期性的檢修時，對一些重要設備的主回路元件(如斷路器、接觸器、空氣開關等)進行緊固，防止主回路元件接觸不良而導致電氣設備故障，降低電氣故障率。

(2)加強無功補償裝置的維護檢查，提高功率因數以減少設備容量和功率損耗，穩定運行電壓，保障供電質量。

(3)對電動機類設備，應根據功率的大小進行合理化利用，以提高電動機的設備利用率。

(4)對溫度過高的電動機設備，應加裝冷卻風機進行降溫。

(5)加強崗位巡檢，對現場設備定期巡檢，認真作好有關記錄，重點觀察溫度過高的設備。

(6)適當放寬配電箱內的安裝尺寸，增加電氣設備的安全距離，這樣有利于電工的操作維護和更換設備，同時利于散熱。

(7)嚴格把好低壓電器選型和進貨驗收關，適當增大電器的額定電流值，保證設備的安全使用。

(8)漏電保護器是防止觸電傷亡事故的主要技術設施，所以要認真選用漏電保護器。

(9)使用紅外線測溫儀對關鍵部位進行監控，發現問題及時處理。

(10)在夏季濕度加大的時候，高壓室要開啟電加熱除濕功能，低壓室要進行通風，防止濕度過大引起結露。

(11)對粉塵的防治，首先應該選用防護等級高的開關柜(建議選用IP54以上的等級)，使粉塵進入量微小到對設備無影響。

(12)為防止酸、堿、二氧化硫、氯氣等空氣污染對電氣設備的影響，結合配電室對溫度、濕度和粉塵的要求，各高壓、低壓配電室應安裝帶有過濾器的空調設備，在除濕降溫時須開啟空調，其他時間則通過過濾器進行換氣，保證配電室電氣設備的合格運行條件。

4 結語

電氣設備在高溫、高潮濕、高粉塵的環境中運行，電氣設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電氣設備，減小或免除電氣設備的某些故障；也能延長電氣設備的使用壽命，進而會對電氣安全運行保駕護航。生產企業只有通過分析引發電氣設備事故的各種原因，采取有針對性的措施，安裝適當參數的電氣設備等，才能最大限度地避免事故發生，保證電氣設備的正常運行。

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

[編輯：費紅麗]

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，高級電氣工程師，1992年畢業于成都科技大學電力工程系電力系統及自動化專業，一直從事氯堿生產的發電、輸電、配電及整流裝置的設計、安裝和改造工作，現任德州實華化工有限公司熱電車間電氣主任。

2017-04-25

TM46

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