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皖北煤电选煤系统培训 电气故障检修与事例分析 20 03 2020 1 电气故障检修与实例分析 一 电气故障的特点 二 电气故障检修的一般步骤 技巧 三 继电器 接触器电气控制系统故障检修方法 四 PC控制系统故障分析 五 电动机烧毁事故分析 六 低压供电系统 七 电气故障实例 20 03 2020 2 定义 电气故障是指由于各种原因使电气线路或电气设备损坏或不能正常工作 其电气功能丧失的故障 一 电气故障的特点 1 损坏性故障和预告性故障损坏性故障是指电气线路或电气设备已经损坏的严重故障 如灯泡的灯丝烧断 灯泡完全不发光 电动机绕组断线 电动机完全不能转动等 对这类故障 只有通过修复或更换 并且排除造成电气线路或电气设备损坏的各种原因后 故障才能排除 有些故障 如灯泡亮度下降 电动机温升偏高等 设备尚未损坏 还可以短时间继续使用 成为预告性故障 但长此下去 将影响设备的正常使用 甚至演变成损坏性故障 20 03 2020 3 2 使用故障和性能故障某些电气故障 虽然对电气线路或电气设备本身影响不大 但不能满足使用要求 称为使用故障 例如 发电机发出的电压偏低 频率偏低等 对发电机本身影响不大 但不能满足外部对电压和频率的要求 然而又是发电机本身原因所造成的故障 有些故障虽不影响使用要求 但对电气线路或电气设备本身有一定影响或者对电气线路或电气设备性能有一定影响 称为性能故障 例如 变压器控制损耗增加 说明变压器内部铁芯存在某些故障 从而降低了变压器的性能 并使变压器发热增加 但从外部使用来看 只要变压器输出电压正常 就不影响正常使用 3 内部故障和外部故障有些电气故障是由于电气线路或者电气设备内部因素造成的 如电磁力 电弧 发热等 是设备结构损坏 绝缘材料的绝缘击穿等 称为内部故障 有些事外部原因造成的 如电源电压 频率 三相不平衡 外力及环境条件等 是电气线路或者电气设备形成故障 称为外部故障 20 03 2020 4 4 显性故障和隐形故障 显性 故障是指故障部位有明显的外表特征容易被人发现 如继电器和接触器线圈过热 冒烟 发出焦味 触电烧熔 接头松脱 电气声音异常 振动过大 移动不灵 转动不活等 隐性 故障是指故障没有外表特征 不易被人发现 如熔断器熔体熔断 绝缘导线内部断裂 热继电器调整不当 触电通断不同步 隐性 故障由于没有外部特征 常多花费较多的时间和精力去分析和查找 不管故障原因多么复杂 故障部位多么隐蔽 只要采取正确的方法和步骤 就一定能 快 且 准 地找出并排除故障 正确的方法和步骤 就一定能 快 且 准 地找出并排除故障 20 03 2020 5 二 电气故障检修的一般步骤 技巧 1 观察故障现象 电气故障现象是多种多样的 例如 同一类故障可能有不同的故障现象 不同类故障可能有同种故障现象 这种故障现象的同一性和多样性 给查找故障带来复杂性 但是 故障现象是检修电气故障的基本依据 是电气故障检修的起点 因而要对电气故障进行仔细观察 分析找出故障现象中最主要的 最典型的方面 搞清故障发生的时间 地点 环境等 1 一般步骤 2 分析故障原因 初步确定故障范围 缩小故障部位 根据故障现象分析故障原因是电气故障检修的关键 分析基础是电工电子基本理论 是对电气设备的构造 原理 性能的充分理解 是电工电子基本理论与故障实际的结合 某一电气故障产生的原因可能很多 重要的是在众多原因中找出最主要的原因 20 03 2020 6 3 确定故障的部位 判断故障点 确定故障部位是电气故障检修的最终目的和结果 确定故障部位可以理解成确定故障的故障点 如短路点 损坏的元器件等 也可以理解成确定某些运行参数的变异 如电压波动 三相不平衡等 确定故障部位是在对故障现象进行周密的考察和细致分析的基础上进行的 完成上述工作过程中 实践经验的积累起着重要的作用 2 电气故障检修技巧 1 熟悉电路原理 确定检修方案 当一台设备的电气系统发生故障时 不要急于动手拆卸 首先了解该电气设备产生故障的现象 经过 范围 原因 熟悉该设备及电气系统的基本工作原理 分析各个具体电路 弄清电路中各级之间的相互联系以及信号在电路中的来龙去脉 结合实际经验 经过周密思考 确定一个科学的检修方案 20 03 2020 7 3 先简单 后复杂 检修故障要先用最简单易行 自己最拿手的方法去处理 再用复杂 精确的方法 排除故障时 先排除直观 显而易见 简单常见的故障 后排除难度较高 没有处理过的疑难故障 4 先检修通病 后攻疑难杂症 电气设备经常容易产生相同类型的故障就是 通病 由于通病比较常见 积累的经验较丰富 因此可快速排除 这样就可以集中精力和时间排除比较少见 难度高 古怪的疑难杂症 建华步骤 苏小范围 提高检修速度 2 先机械 后电路 电气设备都以电气 机械原理为基础 特别是机电一体化的先进设备 机械和电子在功能上有配合 是一个整体的两部分 往往机械部分出现故障 影响电气系统 许多电气部件的功能就不起作用 因此不要被表面现象迷惑 电气系统出现故障并不全部都是电气本身问题 有可能是机械部件发生故障所造成的 因此先检修机械系统所产生的故障 再排除电气部分的故障 往往会收到事半功倍的效果 20 03 2020 8 7 先公用电路 后专用电路 任何电气系统的公用电路处故障 其能量 信息就无法传送 分配到各具体专用电路 专用电路的功能 性能就不起作用 如一个电气设备的电源出故障 整个系统就无法正常运转 向各种专用电路传递能量 信息就不能实现 因此遵循先公用电路 后专用电路的顺序 就能快速 准确地排除电气设备的故障 5 现外部调试 后内部处理 外部是指暴漏在电气设备外壳或密封件外部的各种开关 按钮 插口及指示灯 内部是指在带暖气设备外壳或密封件内部的印制电路板 元器件及各种连接导线 先外部调试 后内部处理 就是在不拆除电气设备的情况下 利用电气设备面板上的开关 旋钮 按钮等调试检查 缩小故障范围 首先排除外部部件引起的故障 再检修机内的故障 尽量避免不必要的拆卸 6 先不通电测量 后通电测试 首先在不通电的情况下 对电气设备进行检修 然后再在通电情况下 对电气设备进行检修 对许多发生故障的电气设备检修时 不能立即通电 否则会人为扩大故障范围 烧毁更多的元器件 造成不应有的损失 因此 在故障机通电前 先进行电阻测量 采取必要的措施后 方能通电检修 20 03 2020 9 8 总结经验 提高效率 电气设备出现的故障五花八门 千奇百怪 任何一台有故障的电气设备检修完 应该把故障现象 原因 检修经过 心得记录在专用笔记本行 学习掌握各种新型电气设备的机电原理知识 熟悉其工作原理 积累维修经验 将自己的经验上升为理论 在理论指导下 具体故障具体分析 才能准确 迅速地排除故障 只有这样才能把自己培养成为检修电气故障的行家里手 3 常用工具1 试电笔2 万用表3 兆欧表4 钳形表 20 03 2020 10 三 继电器 接触器电气控制系统故障检修方法 1 电气故障检修步骤 1 电气故障调查电气设备出现故障 首先应向电气设备操作者详细了解发生故障前的情况 是维修人员能更准确地判断故障可能发生的部位 以便迅速排除故障 故障发生在开动前 开动后 还是运行中 是运行中自动停止 还是出现异常情况后由操作者停下来 发生故障时 电气设备处于什么工作状态 按了哪个按钮 扳动了哪个开关 故障发生前后有何异常现象 声光 气味等 以前有无类似故障发生 是如何处理的 在听取故障介绍时 要正确地分析判断是机械故障还是液压故障 是电气故障还是综合故障 20 03 2020 11 2 电路分析根据调查情况 参照电气控制电路图及有关技术说明书 结合故障现象进行电路分析判断 初步估计可能产生故障的部位 是主电路还是控制电路 是交流电路还是直流电路 确定故障性质 逐步缩小故障范围 以便迅速查出故障点加以排除 4 通电检查如果断电检查仍不能找到故障原因 可对电气设备进行通电检查 断开电动机电源 只向控制电路供电 操作按钮或开关 检查控制电路上的接触器 继电器等动作是否正常 如动作正常 说明故障在主电路 如果动作不正常 说明故障在控制电路 应进一步找出原因 确定故障点 并进行排除 3 断电检查检查前首先将电气设备电源 在确保安全的情况下 根据不同性质的故障及可能产生故障的部位 有所侧重地进行检查 20 03 2020 12 2 简单故障检修方法 1 试电笔法按下启动按钮 用试电笔从电源侧开始 依次测量 且注意观察试电笔的亮度 方法如下图 2 电阻测量法首先断开电源 然后按下启动按钮 用万用表分阶或者分段测量电阻 如下图所示 20 03 2020 13 3 电压测量法按下启动按钮 用万用表分阶测量电压 如下图所示 4 短路法短路法是利用一根绝缘导线 将所怀疑断路的部位短接 在短接过程中 若电路被接通 则说明该处断路 可分为局部短接法和长短接法 20 03 2020 14 检查电路注意事项 用兆欧表检测绝缘电阻时 测量前应将弱电系统的元器件断开 以免击穿损坏 检查是若需拆开电动机或电气元件接线端子 应在拆开处两端标上标号 不要凭记忆记标号 以免出错 更换熔断器熔体时 要按规定容量更换 不准用铜丝或铁丝代替 在未排除故障前 尽可能临时换上规格较小的熔体 以防止故障范围扩大 20 03 2020 15 四 PC控制系统故障检修方法 在许多工业场合 PC已取代传统继电器控制方式 使控制系统故障率大大降低 可靠性提高 维护量减小 然而 由于工业生产现场条件复杂 PC控制系统出现故障也是难免的 PC控制系统的电气故障主要分为输入回路故障 输出回路故障 PC内部故障 PC内部故障又分为主控单元故障 输入单元故障 输出单元故障 PC内部制造精良 极少由于自身故障造成停机 许多故障是由于PC外围设备失效而造成PC控制系统失灵 检查故障时 要熟悉设备工作原理以及各种动作的逻辑条件 并要综合利用设备使用说明书 接线图 运用本身对电源 报警 出错 输入输出发光二极管的状态指示 判断故障出在那一部分 20 03 2020 16 在PC的面板上 对应于每一信号的输入点或输出点 都设有指示灯来显示每一点的工作状态 当某一点有输入或者信号输出时 对应该点的指示灯发亮 维修人员只要充分利用这些指示灯的工作状态 就能方便地实现故障的判断 分析和确认 利用输入输出指示灯状态判断PC控制系统故障 当PC控制系统出现故障时 不必急于去检查PC的外围电器 而应该重点检查PC上接收信号和发出信号是否正常 正常与否 可通过面板上的指示灯体现出来 20 03 2020 17 五 电动机烧毁故障分析 1 缺相 Y 接法 二相烧坏 一相完好 可能原因是供电缺陷 接触器 保险丝 接线端子 电源线等 2 缺相 三角型接法 一相烧坏 二相完好 可能原因同上 20 03 2020 18 3 相间短路相与相之间发生短路 可能原因为绝缘层未隔离好 受潮 腐蚀等环境因素造成 4 匝间短路匝与匝之间发生短路 可能原因为漆包线之间绝缘有问题 同上 20 03 2020 19 5 局部绕组在边缘处对地导通并发黑可能原因为电动机磨损 振动或瞬时高压6 局部绕组在槽口处对地导通原因同上 20 03 2020 20 7 局部对地短路绕组单独发生短路 可能原因为绝缘层未隔离好或电压不平衡 8 局部短路只发现有一处短路或开路并发黑 可能原因为漆包线之间绝缘有问题或有金属碰撞物 20 03 2020 21 9 不规则的烧坏电压的不平衡会导致上述结果 可能原因供电 接线端子 接触器等 注 1 的电压不平衡导致6 10倍的电流不平衡 10 全部发黑烧坏三相绕组全部烧坏 可能原因过载 过压 欠压 20 03 2020 22 11 全部烧坏 轴抱死 由于轴抱死导致过热烧坏 可能原因启动频繁或轴承问题 12 引线处有局部烧坏可能原因瞬时高电压 闪电等冲击 20 03 2020 23 三相异步电动机烧毁的原因及对策 1 由于电机本身密封不良 加之环境跑冒滴漏 使电机内部进水或进入其它带有腐蚀性液体或气体 电机绕组绝缘受到浸蚀 最严重部位或绝缘最薄弱点发生一点对地 相间短路或匝间短路现象 从而导致电机绕组局部烧坏 相应对策 尽量消除工艺和机械设备的跑冒滴漏现象 检修时注意搞好电机的每个部位的密封 例如在各法兰涂少量704密封胶 在螺栓上涂抹油脂 必要时在接线盒等处加装防滴溅盒 如电机暴漏在易侵入液体和污物的地方应作保护罩 对在此环境中运行的电机要缩短小修和中修周期 严重时要及时进行中修 一 电机绕组局部烧毁的原因及对策 20 03 2020 24 2 由于轴承损坏 轴弯曲等原因致使定 转子磨擦 俗称扫膛 引起铁心温度急剧上升 烧毁槽绝缘 匝间绝缘 从而造成绕组匝间短路或对地 放炮 严重时会使定子铁心倒槽 错位 转轴磨损 端盖报废等 轴承损坏一般由下列原因造成 轴承装配不当 如冷装时不均匀敲击轴承内圈使轴受到磨损 导致轴承内圈与轴承配合失去过盈量或过盈量变小 出现跑内圈现象 装电机端盖时不均匀敲击导致端盖轴承室与轴承外圈配合过松出现跑外圈现象 轴承腔内未清洗干净或所加油脂不干净 轴承重新更换加工 电机端盖嵌套后过盈量大或椭圆度超标引起轴承滚珠游隙过小或不均匀导致轴承运行时磨擦力增加 温度急剧上升直至烧毁 由于定 转子铁心轴向错位 致使轴承内 外圈不在一个切面上而引起轴承运行 吃别劲 后温升高直至烧毁 由于电机本体运行温升过高 且轴承补充加油脂不及时造成轴承缺油甚至烧毁 由于不同型号油脂混用造成轴承损坏 轴承本身存在制造质量问题 例如滚道锈斑 转动不灵活 游隙超标 保持架变形等 备机长期不运行 油脂变质 轴承生锈而又未进行中修 相应对策 卸装轴承时 一般要对轴承加热至80 100 如采用轴承加热器 变压器油煮等 只有这样 才能保证轴承的装配质量 安装轴承前必须对其进行认真仔细的清洗 轴承腔内不能留有任何杂质 添加油脂时必须保证洁净 组装电机时一定要保证定 转子铁心对中 不得错位 电机外壳洁净见本色 通风必须有保证 冷却装置不能有积垢 风叶要保持完好 禁止多种润滑油脂混用 安装轴承前先要对轴承进行全面仔细的完好性检查 对于长期不用的电机 使用前必须进行必要的解体检查 更新轴承油脂 20 03 2020 25 3 由于绕组端部较长或局部受到损伤与端盖或其它附件相磨擦 导致绕组局部烧坏 相应对策 检修电机时任何刚性物体不准碰及绕组 电机转子抽芯时必须将转子抬起 杜绝定 转子铁芯相互磨擦 动用明火时必须将绕组与明火隔离并保证有一定距离 电机回装前要对绕组的完好性进行认真仔细的检查确诊 4 由于长时间过载或过热运行 绕组绝缘老化加速 绝缘最薄弱点碳化引起匝间短路 相间短路或对地短路等现象使绕组局部烧毁 相应对策 尽量避免电动机过载运行 保证电动机洁净并通风散热良好 避免电动机频繁启动 5 电机绕组绝缘受机械振动 如启动时大电流冲击 所拖动设备振动 电机转子不平衡等 作用 使绕组出现匝间松驰 绝缘裂纹等不良现象 破坏效应不断积累 热胀冷缩使绕组受到磨擦 从而加速了绝缘老化 最终导致最先碳化的绝缘破坏直至烧毁绕组 相应对策 尽可能避免频繁启动 特别是高压电机 保证被拖动设备和电机的振动值在规定范围内 20 03 2020 26 二 三相异步电动机一相或两相绕组烧毁 或过热 的原因及对策 如果出现电动机一相或两相绕组烧坏 或过热 一般都是因为缺相运行所致 三相异步电动机绕组为 接法的情况 A电源缺相后 电动机虽然尚能继续运行 但转速下降 滑差变大 其中B C两相变为串联关系后与A相并联 在负荷不变的情况下 A相电流过大 长时间运行 该相绕组必然过热而烧毁 三相异步电动机绕组为Y接法的情况 A电源缺相后 电动机尚可继续运行 但同样转速明显下降 转差变大 磁场切割导体的速率加大 这时A相绕组被开路 B C两相绕组变为串联关系且通过电流过大 长时间运行 将导致两相绕组同时烧坏 20 03 2020 27 如果停止的电动机缺一相电源合闸时 一般只会发生嗡嗡声而不能启动 这是因为电动机通入对称的三相交流电会在定子铁心中产生圆形旋转磁场 但当缺一相电源后 定子铁心中产生的是单相脉动磁场 它不能使电动机产生启动转矩 因此 电源缺相时电动机不能启动 但在运行中 电动机气隙中产生的是三相谐波成分较高的椭圆形旋转磁场 所以 正在运行中的电动机缺相后仍能运转 只是磁场发生畸变 有害电流成分急剧增大 最终导致绕组烧坏 相应对策 无论电动机是在静态还是动态 缺相运行带来的直接危害就是电机一相或两相绕组过热甚至烧坏 与此同时 由于动力电缆的过流运行加速了绝缘老化 特别是在静态时 缺相会在电机绕组中产生几倍于额定电流的堵转电流 其绕组烧坏的速度比运行中突然缺相更快更严重 所以我们要加强对电机的日常维护和检修 尤其是要认真检查负荷开关 动力线路 静动触点的可靠性 杜绝缺相运行 20 03 2020 28 六 低压供电系统 低压供电系统按接地不同分为三类 TT系统 TN系统 IT系统 其中TN系统又分为TN C TN S TN C S系统 1 TT系统TT系统就是电源中性点直接接地 用电设备外壳也直接接地的系统 通常将电源中性点的接地叫做工作接地 而设备外壳接地叫做保护接地 PE线与N线特点 共用接地线与工作零线没有电的联系 正常运行时 工作零线可以有电流 而专用保护线没有电流 TT系统适用于接地保护占很分散的地方 20 03 2020 29 2 TN系统TN系统即电源中性点直接接地 设备外壳等可导电部分与电源中性点有直接电气连接的系统 它有三种形式 分述如下 1 TN S系统TN S系统如下图所示 图中中性线N与TT系统相同 在电源中性点工作接地 而用电设备外壳等可导电部分通过专门设置的保护线PE连接到电源中性点上 在这种系统中 中性线N和保护线PE是分开的 TN S系统的最大特征是N线与PE线在系统中性点分开后 不能再有任何电气连接 TN S系统是我国现在应用最为广泛的一种系统 又称三相五线制 新楼宇大多采用此系统 20 03 2020 30 2 TN C系统TN C系统如图1 3 4所示 它将PE线和N线的功能综合起来 由一根称为保护中性线PEN 同时承担保护和中性线两者的功能 在用电设备处 PEN线既连接到负荷中性点上 又连接到设备外壳等可导电部分 此时注意火线 L 与零线 N 要接对 否则外壳要带电 TN C现在已很少采用 尤其是在民用配电中已基本上不允许采用TN C系统 20 03 2020 31 3 TN C S系统TN C S系统是TN C系统和TN S系统的结合形式 如下图所示 TN C S系统中 从电源出来的那一段采用TN C系统只起能的传输作用 到用电负荷附近某一点处 将PEN线分开成单独的N线和PE线 从这一点开始 系统相当于TN S系统 TN C S系统也是现在应用比较广泛的一种系统 这里采用了重复接地这一技术 20 03 2020 32 3 IT系统IT系统就是电源中性点不接地 用电设备外壳直接接地的系统 如下图所示 IT系统中 连接设备外壳可导电部分和接地体的导线 就是PE线 IT方式供电系统在供电距离不是很长时 供电的可靠性高 安全性好 一般用于不允许停电的场所 或者是要求严格地连续供电的地方 例如电力炼钢 大医院的手术室 地下矿井等处 20 03 2020 33 4 接地为降低因绝缘破坏而遭到电击的危险 对于以上不同的低压配电系统型式 电气设备常采用保护接地 保护接零 重复接地等不同的安全措施 20 03 2020 34 七 电气故障实例 1 电缆芯线电容造成远距离的交流接触器不释放故障现象 远距离控制电气设备时会遇到按下停止按钮 交流接触器不释放 故障原因分析与排除 故障原因是由于互相靠近的两平行线间存在着电容所造成 当电路比较短时 此电容值非常小 可忽略不计 但当电路很长时 就不能忽视其存在 特别是新型继电器和接触器的本身功率越来越小 线圈阻抗很高 在使用它们时电缆线芯间的电容对交流接触器回路的影响就更不容忽视 一般远距离控制的交流回路都存在这个问题 关键是线圈的电压是否大于其释放电压 如出现不释放情况 可在线圈两端并上一个合适的电容器 2 F或4 F 即可 20 03 2020 35 2 三相四线制供电中性线未与三相动力线一起穿管造成钢管发热故障现象 在某厂低压配电车间 有一路BV 95 3配线钢管的出线 钢管直径为50 8mm 长5 2m 使用数年一直很好 近两年来发现钢管温度升高 有时烫手 但钢管出口导线并不热 一天 金属管温度升高到70 80摄氏度 管口处导线绝艳造破坏而接地 造成大面积停电 故障原因分析与排除 调查发现该电路后增设的工作零线没有与三相动力