矿山井下机电设备电气线路故障分析及检测方法

贾小琼

摘要：机电设备电气线路的正常运行对矿山生产系统有着重要的作用。针对矿山井下生产系统中，机电设备常见的电气线路故障进行了分析总结，根据实践经验，针对井下这一特殊的环境，提出了合理的故障诊断策略及检测方法步骤，为矿山机电设备的安全可靠运行及保障矿山企业，安全高效生产提供有用的参考价值和建议。

关键词：井下机电设备;电气线路;故障;检测

0 引言

随着科技水平的不断提高，各式各样的新技术、新型机电设备不断应用到矿山综合生产系统中，矿井机械自动化程度得到了大幅提高，矿山企业机电设备也不断更新换代。矿山生产系统涉及大量的机电设备，都处于井下工作面的特殊生产环境应用中，所处环境较为恶劣，受到潮湿、大量粉尘的影响以及采掘引起的冲击地压载荷等等。因此，井下机电设备的安全可靠运行是保障矿山企业安全高效生产的必要条件。随着矿山机电设备功率越来越大，自动化程度越来越高，设备的电气线路也变得更加复杂，电器系统产生的故障如果不能及时进行判断和检修，会极大的影响了机电设备的安全运行。因此，需针对矿山井下这一特殊环境，对机电设备电气故障及维修检测方法进行全方位的研究是非常有必要的。

1 矿山机电设备电气控制系统常见故障及原因探讨

1.1 短路故障

最常见的故障即为电路短路，短路会造成整个电气线路瘫痪，导致电器线路中电流过大，烧坏电气线路中的机电设备，甚至引发火灾，发生安全事故，导致整个生产系统停滞。引起井下线路发生短路故障的主要原因有：因井下特殊的环境电气设备受潮或渗水造成绝缘低下而引起短路;电线绝缘老化或机械性损伤绝缘层;电流异常超出额定过大发热破坏绝缘;导电性物品异常搭接等，短路会对整个电气线路产生致命性的影响。短路通常表现为接地短路、三相短路、两相短路或者变压器内线圈短路等。

1.2 断路故障

机电设备线路的断路故障也是常见故障之一，机电设备通过一段时间的运行，由于设备某些固有的运行特点、设备巡检维修不到位或受外力的影响，电气线路发生断路故障，而造成机电设备不能正常工作（在某种情况下还会发生安全事故）。引起井下线路发生断路故障的主要原因有：一是井下電气线路长期受力不均（例如：井下竖井安装的电缆长期受重力的影响，就容易发生断线）;二是移动机电设备线路受机械拉伸的影响（例如：带电运行的移动设备电铲的电缆运行容易被拉断而发生断路）;三是线路氧化、机械振动、井下放炮产生冲击波等因素（例如：铜铝结合的接线头容易发生断线;井下放矿震动设备线路容易断线;井下配电柜及照明线路等机电设备线路，容易受到井下放炮所产生的冲击波影响，而发生电气线路断路故障）。

1.3 机电设备线路过载故障

机电设备过载是引发电气线路常见故障之一，此故障是由于在完整的电路系统中通过机电设备的电流过大，并超过了设备的额定电流，使得机电设备超负荷运行，若处理及时，减少相应负载则会造成机电设备生产效率降低，若处理较晚且不妥当，则会导致电气线路中的机电设备过负荷运行时间较长，可能烧毁机电设备，导致重大火灾事故等，甚至导致整个电气系统发生瘫痪。

1.4 电源缺相

电源缺相即在完整的电气线路中，电动机正常运行时，其三相电源中的一相熔断了熔断器或其他原因其中一相断线，最终导致电机两相运行电流升高发热，造成缺相故障，长时间运行可能烧毁电机。电源缺相故障在电气系统中较少出现，但也是极其关键的一个环节。一旦电源发生缺相故障，会对整个电气系统产生重大的安全隐患。

2 井下机电设备电气检测要求

2.1 机电设备检测人员

首先必须具备井下电气安全操作作业资格证，熟悉井下电气安全技术操作规程，熟悉井下机电设备性能、结构及电气工作原理，能熟练掌握电气检测仪器仪表的使用，对现场电气设备安装线路图熟悉，做到心中有数，才能做到机电设备电气线路的检测得心应手。

2.2 确定好机电设备检测部位

在熟悉机电设备电气原理图的情况下，才能有的放矢的对电器线路进行检测。在进行检测时一定要搞清楚该电器元件是需要带电检测或是不带电检测，应防止因为故障部位检测不当而导致电气设备损坏，尤其是要确保检测人员的安全。

2.3 对机电设备故障的检测要注重步骤

首先确定被检测机电设备设施井下周围环境是否安全，具不具备检测条件（如：设备所在处有无塌方、冒顶、渗水等现象）;其次是要了解被检测设备的故障现象，依据现场故障状态，针对该机电设备设施拟定故障检测工作计划表（见表1）;再使用合适的检测仪器仪表，按照故障检测计划表上的参数或状态等标准及设备电气原理，进行严格检测判断故障原因，并做好详细记录，以便以后能及时处理类似的机电设备设施电气故障。

3 井下机电设备电气故障检测的应用方法

机电设备出现故障需要及时维护，为降低电气线路故障的影响，必须及时进行诊断，常用的故障诊断方法包括电阻、电压法等。电阻、电压法检测电气线路故障通过万用表测量线路电阻或电压，按电气线路原理图对检测结果分析。线路出现断路时，一般使用万用表的电阻测量法来测试;线路出现短路时通常选用电压检测法，使用万用表表笔与机电设备连接，确定线路故障范围。下面就几种比较适合井下的常见电气故障检测方法进行讨论。

3.1 电阻测量法

对于机电设备的电阻测量来说，具有广泛性和普遍性，指根据电阻的变化情况，对断路的具体位置进行有效判定，在井下特殊环境中空气潮湿万用表电池容易电量不足或损坏，在实际应用电阻测量方法前，应对万用表进行校验，确保读数准确。同时，需要保证机电设备处于停滞状态，彻底与电流进行阻隔，避免由于电流运行对电阻测量设备进行损坏。在检测过程中，需要根据电气设备的实际情况，对测量量程进行适当选择，可大致分为以下两种电阻测量方式：

3.1.1 分阶测量。

分阶测量是通过对电路电阻值大小的判断，进一步对故障进行确定，其实质测量内容与分段测量方法具有较强的类似性。在实际测量过程中，需要保证与电源彻底断开，在此基础上将机电设备的被测电路进行有效隔离，并对其进行针对性测量，在已经测出不同电路之间的电阻值后，需要根据实际情况，对各阶电阻值进行有效对比，如果各个数值具有较强的相近性，或者与电路图符合程度较高，则可有效表明机电设备中没有出现电路连接状态不佳，以及断路等不良情况，但是，如果电阻值与其他电路电阻差距较大，则可判断出机电设备电气电路可能接触不良或断路的故障;若线圈等负载始终处于0值状态，则线圈等负载处在短路状态，必须采取相应的整改措施。

3.1.2 分段测量。

分段测量是以电气图为依据，利用欧姆表对机电设备的电路进行分段测量，更深地说，就是对电路中的各个关键位置点进行断路检测，寻找其中存在的自然断开点。在实际分段检测过程中，将电路图与机电设备电路电阻值进行有机结合，如果发现被测电阻值处于无穷大状态时，可进一步表明该段电路出现断路故障，可将其深化到具体点位，继而可找出故障点的具体位置。

3.2 电压测量法

在实际机电设备电气断路故障检测过程中，电压测量法具有较高的使用频率，同时，对检测人员的专业技能要求也不高，具有较强的实用性和有效性。其主要是利用电压表，对机电设备内电路两端的电压进行有效检测，从而对断路位置加以确定。在实际检测时，需注意万用表电压档位的准确选择，如知道被测电路电压值，可以直接選择合适电压档位，如不知道电路电压值时需从最高电压档位向低档位选择电压档位，需要保证电路断开位置始终处于闭合状态，同时，还要加强与电源的连接，保证电流的连续特性。可将电压检测方式分为以下两种常用形式：

3.2.1 分阶检测法。

具体的检测方法是将电气设备与万用表的表笔进行连接，并在电路一端将检测装置进行固定，另一端需以电路图为基准，对线路的各个点的电压值进行有效测量，万用表的作用是对检测数值进行有效读取和表示，从而对故障位置进行确定，如果测量出的电压数值与电源电压保持一致状态，则表示不存在断路故障情况，但是，如果被测点电压值为0，则表示存在断路故障，可通过对检测装置逐级移动，进一步缩小故障范围，并确定故障点的实际位置。此种故障检测方式能够提高工作效率，缩短检测时间，具有明显的检测效果。

3.2.2 对地电压测量。

按照电路图的实际节点位置安装，与实际电路点进行对比，确定电路点的实际位置，在此基础上，对地电压的断路故障点进行有效判断，但是，此种电压测量方式具有一定危险性，因此，需要严格要求检修人员做好安全保障措施，在对测量量程确定的同时确保其具有较强的科学性和合理性，对人身及设备安全起到一定保障作用。

3.3 跨接线检测法

在实际电气线路检测中总结出来的方法，将一根绝缘良好的导线跨接在，认为最可能出现断路故障的部位进行短接，当跨接到某一点时，如果电路接通，说明故障点就在导线连接的两点之间。

3.4 替换排除法

替代法也是在电气线路故障检测中总结出的实用方法，矿山井下特殊的环境机电设备在作业时要求效率要高，设备出现故障就要求快速处理，及时让设备投入生产，在某些情况不能很好判断电器元件的好坏时，可以将检测合格的电器元件进行替换，如设备功能恢复正常，说明替代点就是故障点，此方法简便实用。

4 结语

井下机电设备的电气线路的正常运行对矿山综合生产系统有着至关重要的作用，矿山在设计机电设备电气线路时，应参考常见故障原因，在设计源头上控制故障的产生，尽量做到设备的本质安全性。针对机电设备出现的电气线路故障，检测要及时，处理解决方法也必须准确，努力做到及时排除故障，确保机电设备尽快投入安全正常生产。

参考文献

[1]师成荣.试述机电设备的电气线路故障及改进措施[J].建材与装饰，2017（49）：171.

[2]居剑文.机电设备的电气线路故障分析及改进措施探究[J].工业设计，2016（12）：147-148.