电气设备检修与维护技术要点分析

珠海联邦制药股份有限公司 成建民

截至2021年末我国发电装机总量已经达到23.8亿千瓦，如何在优化经营效率的同时，保障生产安全成为了众多工厂、企业关注的焦点问题。

1 电气设备常见故障分析

1.1 机械故障

在电气设备运营维护中，机械故障属于多发、频发故障，部件磨损、老化是其常见诱因，故障初期表现并不明显，但伴随设备运行总时长的增加其负面影响会进一步扩大，最终影响设备使用寿命。在生产实践中，其发生部位是十分多样的，对于电气设备自动开关来说，储能弹簧变形、断裂，或机构复位脱钩不畅等均可能导致故障病害，电磁铁拉杆行程过短、导电件连接螺栓松动等[1]，也会为故障扩大埋下隐患。

其次，在三相异步电动机中，由于运行参数设置不当引发的过载、空载现象会对设备本身造成一定危害，再加上维护不当、润滑不足等问题，轴承部件也会承担较多的磨损应力，并逐渐老化、损坏。对于热继电器来说，该故障类型多是由于长时间未进行检修、保养，固定螺丝松动、生锈或灰尘堆积影响结构运动，若检修操作不当也可能导致双金属片弯折，进而诱发故障问题。

1.2 绝缘故障

绝缘性能是衡量电气设备综合质量的关键指标，在保障生产效率、推动安全管理等方面有着不容忽视的作用，绝缘故障发生机理主要有二种：击穿问题。高压设备长期处于强电场环境中，当这种强度超过临界值时，很容易发生气体、液体以及固体介质被击穿的现象，进而导致绝缘故障。

老化问题。电气设备运行过程中会产生一定热量，伴随温度升高电缆、导线等的绝缘体很容易发生变软现象，导致抗剪强度的降低，此时若受到物体挤压就会出现塑性变形、外皮破损等问题，导致绝缘失效，设备周边的灰尘、水分等也会对绝缘体造成一定损坏。此外，当电气设备长期处于高压电场之中，绝缘材料空隙、表面等部位有时也会发生放电情况，离子运动、电弧作用等长期积累，就会对绝缘材料性能造成一定影响。

1.3 发热故障

导线是电气设备中关键的连接通道，其所能承受的电流载荷较为有限，当系统中突然出现短路等问题时，超过正常状态几十倍的电流经过，很容易导致温度骤升、进而烧毁电路。同时，部分厂房中由于运维不当、设备各构件润滑不足，或运行空间过于狭小、散热空间被过分压缩，也有可能导致局部温度的上升，诱发接头发热、绝缘劣化等故障，给设备运行带来安全隐患。

2 电气设备检修技术要点探究

2.1 自动开关故障检修

在电气设备运行过程中自动开关有着较为强大的保护功能，可通过接通、断开电流限制回路中过载、失压等故障的影响范围，防止安全隐患蔓延。电路处于正常运行状态时，欠压脱扣器以并联方式存在，可在正常电压支撑下，克服弹簧压力，使衔铁维持在吸合状态上。实际电压一旦低于额定标准的70%，衔铁吸力减小，弹簧拉开且锁扣脱扣，实现电路分断。部分容量较小的自动开关中还增设了脱扣器，主要由双金属片组成。图1中1～11依次为主触头、传动杆、锁扣、轴、杠杆、弹簧、过流脱扣器、欠压脱扣器、衔铁、衔铁、弹簧。

图1 自动开关工作原理图

自动开关常见故障及检修方式主要有：

触头不能闭合。手动操作开关可通过更换线圈、更换贮能开关等操作来完成检修，若厂房中采用电动开关，则要考虑是否是存在电源容量不足、控制器损坏等原因，并采取对应的维修措施，对操作电源、整流器等进行更换。如检查后发现弹簧、拉动杆等构件均未出现故障问题，则要进一步检查触头闭合情况，对一相触头不能闭合问题要及时调整可折连杆角度，通常以170度为宜，对于辅助触头不通电的问题要及时调整动触桥，优化传动杆系统[2]。

分断操作异常。常见的现象有启动后立即分断、正常运行过程中分断或无法完成自动分断等，发生这些状况时要重点检查脱扣器部分，观察其是否存在阀门失灵、橡皮膜破裂的情况，若有相关问题及时进行更换，对于分励脱扣器要检查其螺丝是否有松动、电源电压是否存在过低问题，并对应采取紧固螺丝、更换电源等操作。

2.2 三相异步电动机故障检修

三相异步电机是常见动力电机类型，可在电能转化的基础上按照设定程序带动其他机械运作，其构造可简单分为定子、转子两大部分(图2)。实际检修环节，首先要把握好机械检查要点，观察外壳、端盖外表是否完好，一旦发现裂缝要及时更换，为满足旋转需求，电机定子、转子之间通常留有一定空隙，要严格排查其空隙尺寸，防止尺寸不足加剧磨损，轴承周围、叶轮周围也要保持充足空间，防止磨损；其次是电气检查，要科学衡量三相电阻不平衡状况，正常情况下应当维持在国家标准的±2%以内，绝缘电阻应当在100MΩ 以上，发现异常及时检查接地，优化设备绝缘系统。

图2 三相笼型异步电机构造示意图

在三相异步电机运作过程中单相运行是较为常见的故障，造成这一现象的原因较多，熔断器熔断是较为多发的诱因，电机启动后主回路单相接地、相间短路等均可能造成熔断问题，当熔体容量过小时在电流冲击下也容易发生这一状况。检修环节要加强分析，尽可能选择铜铝过渡接头，若选用的插入式熔断器容量较大，可在设计时垫加薄铜片，厚度维持在0.2mm 为佳；其次主回路方面也可能出现故障，主要多发于触头接触不良，可能与接触器质量问题有关，主要是灭弧能力不足、动静触头黏连导致三相触头出现不同步故障[3]。检修时可更换触头，改善周围环境，防止潮湿、振动条件下触头损坏、氧化。

2.3 变压器故障检修

变压器具有强大的电压转换、分配功能，是维护电气设备正常运行的关键所在，其常见故障主要有绝缘失效、油箱漏油等，由于变压器日常工作环境较为恶劣，绝缘材料在高压电、高热等的持续作用下很易发生老化，物质分解后以气体颗粒形式溶解到绝缘油中，会直接导致设备故障，油溶解气体含量可间接反映故障进程，通常可采用油色谱分析技术进行检测。

在检修环节，首先要关注接头温度过高问题，重点关注铜接头电解问题，若发现接口处堆积灰尘则要及时清理，保证其平整光滑，并涂抹导电膏进行防护，减少杂物污染；其次还应关注变压器漏油的问题，检查焊接处是否密封良好，若漏油现象较为严重须及时焊接，操作时借助三角形、梯形算法对接口尺寸进行严谨计算，在此基础上优化焊接工艺，防止风险蔓延。若漏油部位为防爆管则要及时更换，并检查内部压力阀状态，提升安全性能；最后还应关注铁芯接地问题，多铁芯接地会对变压器性能造成极大影响，制约其工作效率的提升，检修环节使用直流电冲击法，直接烧毁冗余线路并重新布局接地即可。

2.4 热继电器故障检修

在电气设备运行中热继电器同样起着关键的保护作用，可实现过载、短路防护，造成其故障的原因较多：首先是额定电流不匹配，热继电器选择时，应以用电设备参数为准，如JO2-32-4型电动机本身功率为3kW、，额定电流6.49A，在设计热继电器时应以6.49A 为基准，选择额定电流7.2A 的设备，整定电流调节范围也要相对应，设置为4.5～6～7.2A为佳。同时要关注的是，尽管部分热继电器编号一致，但不同厂商在制造工艺、检测技术等方面还是会存在一定差异，因此绝不可将编号作为设计依据。

其次是保护整定值调整不当，热继电器主要起到保护作用，整定电流范围应低于被保护对象，但部分工厂、企业在设计时对热继电器型号控制不当，导致螺丝松动、系统拒动等状况频发，不及时更换元件却擅自调整整定值，给故障的发生埋下的隐患，因此在检修环节要合理分析整定值，切不可随意更改。同时设备本身可调部件松动、热元件变形，以及灰尘堆积导致机构卡死等也是常见故障种类，检修环节要做好分析，采取对应的紧固、更换、清洁措施进行优化。

2.5 线路故障检修

线路是供给电能、连接设备的重要桥梁，在众多线路故障类型中输电线路故障是最为常见的，主要包含单相接地、两相短路等，保护装置误动、线路超负荷运行等均是常见诱因，同时，母线在故障类型中占比虽然可能只有6～7%，但其故障对整个系统会造成较大威胁。因此检修环节要及时隔离故障，并检查线夹金具等物料质量，做好光洁、防氧化处理，可采用复合树脂代替原有材料，检查确保螺栓、螺母的紧固性，最大限度保障线路安全。

3 电气设备维护技术创新路径

3.1 建立健全电气设备台账管理模式

台账是现代化管理体制的产物，体现着一种全过程运维思路，可对电气设备信息进行全过程、动态化的收集和监控，从而为状态检修提供依据，弥补故障检修、定期检修的不足之处。平台模块可分为三部分：资产参数模块。主要明确设备归属问题，可采用编号管理模式，以信息化系统为依托进行自动录入、回填，简化维保记录流程；运行参数模块。需配套建设就地采集单元，通过温度传感器、电流传感器等实时传送设备运行信息，并分类存储于数据库中，方便维保人员调用查看；物理参数模块。主要存储设备出厂日期、型式规格等数据，方便后期开展针对性的老化检修、设备报废等工作。

3.2 完善电气设备运维风险评估体系

双重预防机制是当前电力系统主要建设方向之一，体现了预防大于维修的原则，企业、工厂等电气设备使用主体同样可借鉴这一思路，积极推进风险评估、隐患排查体系的建设。在风险评估系统中，首先要进行科学的风险等级划分，引入安全检查表、QRA 法等，对机械、绝缘等故障发生规律、危害性进行科学分析，绘制风险矩阵图，为后续的风险管控奠定基础；其次要优化风险防御措施，综合厂房生产实况，明确电流、功率值异常以及母线接地相电压降低，线路、设备发生火花、冒烟等紧急问题时应采取何种现场处置措施，可编制员工手册，适当传授风险、故障识别方法，防止危害的进一步扩大。

3.3 进一步明确和细化隐患排查要点

隐患排查是预防机制的另一重保障，与维护保养工作紧密结合，建设时要积极明确、细化排查要点，帮助运维小组找准检测方向，防止过载、振动、磨损等非自然因素导致的故障隐患。排查环节要综合看、听、闻等多种手段，重点关注触点状态，检查其是否存在烧熔问题，听变压器、电磁阀等有无异常振动、噪声，设备过热、绝缘烧焦时还可能伴随刺鼻气味，可通过闻来识别，不确定线路连接是否紧密时可通过轻轻拽动来检查。当发现故障隐患后，还可进一步采用强迫闭合法、短接法、逐步开路法等进行定位，提升故障检修效率。

综上，机械故障、绝缘故障等均是电气设备常见故障类型，一旦发生将会给设备安全运行造成一定威胁，同时给设备运行效率、使用寿命等带来负面影响。生产经营实践中应正视这些故障危害，综合运用定期检修、状态检修等手段，加强设备台账管理，完善风险评估和隐患排查体系，同时开发、引进适用的检测、维修技术，为设备性能的高效发挥奠定扎实基础。