电气设备故障诊断研究.doc

1、机械电子工程自考本科毕业生毕业论文题 目： 电气设备故障诊断研究学生姓名： 0000 准考证号： 00 指导教师： 000 2014 年 10 月 13 日电气设备故障诊断研究梁应才* 刘爱荣2 王振成 高明宪 （1. 中州大学 工程技术学院，郑州 450044）（2. 中州大学 信息工程学院，郑州 450044）（3. 郑州市公共交通总公司，郑州 450054） 摘要本章主要向大家介绍一些电气设备故障诊断的方法和技巧，而且对电气设备诊断故障进行了研究，分析了变电设备引起的故障、供电线路引起的故障、控制电路故障、电气系统和常见的低压电器的故障。关键词：电气设备故障；方法和技巧；变电设备；供电路

2、线；电气系统；低压电器。Study on fault diagnosis of electric equipmentZheng Chunquan Liu Airong 2 Wang Zhencheng Gao Mingxian(1. College of Technology Engineering, Zhongzhou University, Zhengzhou 450044, China)(2. College of Information Engineering, Zhongzhou University, Zhengzhou 450044, China)(3. Zhengzhou Ge

3、neral Corporation of Public Communication, Zhengzhou 450054, China)Abstract: This chapter mainly introduce some methods and skills of electrical equipment fault diagnosis, and has conducted the research to the fault diagnosis of electrical equipment, analysis of the substation equipment fault, cause

4、d by power lines caused by fault, control circuit, the electrical system and common low pressure electric appliance.Keywords: electrical equipment fault; methods and techniques; electric equipment; power lines; electrical system; low voltage electrical apparatus.Corresponding author: LIANG YINGCAI,

5、QQ mailbox：1186098898Manuscript received 20140620, in revised form 2014*. *20141010收到初稿, 2014*收到修改稿。 0393-3658666（宅） 13073763351(手机)*梁应才, 男, 1992年4月生, 河南濮阳市人，汉族。学生，长期学习有关机电设备管理与维修的课程知识，曾去过郑州公交公司进行参观交流实习，并且还接受过王振成教授的教育和传授，拜读过数篇相关论文，现就读于中州大学工程技术学院机械制造与自动化专业。通信地址：郑州市惠济区英才街6号中州大学工程技术学院。目次1 引言.42 经验法.43

6、电气设备与控制电路故障的分析.63.1 电源故障.73.2 线路故障.73.3 元器件故障.74 变电设备引起的故障.84.1 变压器绝缘性能下降、气体压力升高.84.2 变压器、发电机线圈发生短路或接地.84.3 停电作业失误.85 供电线路引发的事故.85.1 变压器中性点接地断线.95.2 地下高压电缆对地短路事故.96 常见低压电器的故障检测与维修.96.1 电压断路器故障.96.2 接触器的故障.96.3 热继电器故障.10结论.11参考文献(References).111 引言虽然我们掌握了一些简单的电气设备故障诊断的方法和技巧，但在工厂设备运转中，有时会发生意想不到的事故，此时应

7、能够准确判断事故产生的原因，以便尽快采取相应的对策。然而经验表明，对于电气故障来说，某些单纯的故障在调查诊断期间有时却意外地自动恢复正常，而故障的原因却始终不甚明了。对故障状态的准确判断是非常重要的，这是因为判断的结果会对故障处理产生很大的影响。然而在事故现场，处理事故所允许的时间往往十分有限，又往往只能利用简单的测量仪表来进行检测，这些情况都容易导致对故障判断的失误。因此，必须对电气设备的故障有足够的认识。2 经验法常用的经验法比较多。可以归纳如下：2.1.1 弹压活动部件法主要用于活动部件，如接触器的衔铁、行程开关的滑轮臂、按钮、开关等。通过反复弹压活动部件，使活动部件动作灵活，同时也使一

8、些接触不良的触头得到摩擦，达到接触导通的目的。例如，对于长期没有起用的控制系统，在启用前。应采用弹压活动部件法全部动作一次，以消除动作卡滞与触头氧化现象，对于因环境条件污物较多或潮气较大而造成的故障，也应使用这一方法。但必须注意。弹压活动部件法可用于故障范围的确定，而不常用于故障的排除，因为仅采用这一种方法，故障的排除常常是不彻底的，要彻底排除故障还需要采用另外的措施。2.1.2 电路敲击法电路敲击法基本同弹压活动部件法，二者的区别主要是前者是在断电的过程中进行的，而后者主要是带电检查。电路敲击法可用一只小的橡皮锤，轻轻的敲击工作中的元件。如果电路故障突然排除，或者故障突然出现，都说明被敲击元

9、件附近或该元件本身存在接触不良现象。对于正常电气设备，一般能经住一定幅度的冲击，即使工作没有异常现象，如果在一定程度的敲击下，发生了异常现象，也说明该电路存在故障隐患，应及时查找并排除。2.1.3 黑暗观察法当电路存在接触不良故障时，在电源电压作用下，常产生火花并伴随着一定的声响。因为火花和声音一般比较弱，在光线较为明亮、环境噪声稍大的场所，常不易察觉，因此应在比较黑暗和安静的情况下，观察电路有无火花产生，聆听是否有放电时的“嘶嘶”声或“劈啪”声。如果有火花产生，则可以肯定，产生火花的地方存在接触不良或放电击穿的故障；但如果没有火花产生，则不一定就接触良好。因此，黑暗观察法只是一个辅助手段，对

10、故障点的确定有一定帮助。2.1.4 非接触测温法温度异常时，元件性能常发生改变，同时，元件温度异常也反映了元件本身的工作情况，如过荷、内部短路等。因此可以用测温法判断电路的工作情况。2.1.5 元件替换法对于值得怀疑的元件，可采用替换的方法进行验证。如果故障依旧，说明故障点怀疑不准，可能该元件没有问题。但如果故障排除，则与该元件相关的电路部分存在故障，应加以确认。2.1.6 对比法如果电路中有两个或两个以上的相同部分时，可以对两部分的工作情况作一对比。因为两部分同时发生相同故障的可能性较小，因此通过比较，可以方便的测出各种情况下的参数差异，通过合理分析，可以方便地确定故障范围和故障情况。例如，

11、根据相同元件的发热情况、振动情况、电流、电压、电阻及其它数据，可以确定该元件是否过荷、电磁部分是否损坏、线圈绕组是否有匝间短路、电源部分是否正常等。使用这一方法时应特别注意，两电路部分工作状况必须完全相同时才能互相参照，否则不能比较，至少是不能完全比较。2.1.7 交换法当有两台或两台以上的电气控制系统时，可把系统分为几个部分，将各系统的部件进行交换。当交换到某一部分时，电路恢复正常工作，而将故障换到其他设备上时，其他设备出现了相同的故障，说明故障就在这部分；当只有一台设备时，而控制电路内部又存在相同元件时，可以将相同元件调换位置。检查对应元件的功能是否得到恢复，故障是否又转到另外的部分。如果

12、故障转到另外的部分，则说明调换元件存在故障；如果故障没有变化，则说明故障与调换元件无关。通过调换元件，可以不借用其他仪器来检查其他元件的好坏，因此可在条件不具备时使用。2.1.8 分割法首先将电路分为几个较为独立的部分，弄清其间的联系方式，再对各部分电路进行检测，继而确定故障的大致范围。然后再将电路故障的部分细分，对每一小部分进行检测，再确定故障范围，继续细分至每一个支路，最后将故障点找出来。2.1.9 加热法当电气故障与开机时间呈一定的对应关系时，可采用加热法促使故障更加明显。因此随着开机时间的增加，电气线路内部的温度上升。在温度的作用下，电气线路中的故障元件或侵入污物的电气性能不断改变，从

13、而引发故障。因此可用加热法，加速电路温度的上升，起到诱发故障的作用。具体做法是，使用电吹风或其他加热方式，对怀疑的元件进行局部加热，如果诱发故障，说明被怀疑元器件存在故障，如果没有诱发故障，则说明被怀疑元器件可能没有故障，从而起到确定故障点的作用。使用这一方法时应注意安全，加热面不要太大，温度不能过高，以电路正常工作时所能达到的最高温度为限，否则可能会造成绝缘材料及其它元器件的损坏。2.1.10 短接法对于应该导通而又未导通的可疑部分，可将其短接以验证其它部分是否正常。其它部分正常，则故障在被短接的范围内。注意，不能越过降压元器件进行短接或多支路互为短接，否则会产生短路故障或电路动作紊乱。3

14、电气设备与控制电路故障的分析电气设备的故障可分为两类，一类是显性故障，即故障部位有明显的外表特征，容易发现。如继电器和接触器线圈过热、冒烟、焦糊味，触头烧熔、接头松动、声音异常、震动大、移动不灵活、转动不灵活等；另一类是隐形故障，没有外表特征，而这类故障主要是控制电路的故障。在电气线路中由于电气元件调整不当、机械动作失灵、触头及接线头接触不良或脱落以及小零件的损坏、导线断裂等原因所造成的故障。线路约复杂，出现这类故障的机率越高，这类故障虽小，但是经常发生，且由于没有外表特征，要寻找故障发生的点，常需要花费很长的时间，有时还要借助各种测量仪表和工具才能找出故障点，而且一旦找到故障点，只需要简单的

15、调整或修理就能立即恢复机床的正常运行，所以能否迅速找出故障点是检修这类故障的关键。电气控制电路的主要故障有电源故障、线路故障、元器件故障。 3.1 电源故障电源主要是指为电气设备及控制电路提供能量的功率源，是电气设备和控制电路工作的基础。电源参数的变化会引起电气控制系统的故障，在控制电路中电源故障一般占20%左右。当发生电源故障时，控制系统会出现以下现象：电气断开开关后，电气接线端子仍有电或设备外壳带电；系统的部分功能时好时坏，屡烧保险；故障控制系统没有反应，各种指示全无；部分电路工作正常，部分不正常等。由于电源种类较多，且不同电源有不同的特点，不同的用电设备在相同的电源参数下有不同的故障表现

16、，因此，电源故障的分析查找难度较大。3.2 线路故障导线故障和导线连接部分故障均属于线路故障。导线故障一般是由导线绝缘层老化破损或导线折断引起的；导线连接部分故障一般是由连接处松脱、氧化、发霉等引起的。当线路故障时，控制线路会发生导通不良、时通时断或严重发热等现象。3.3 元器件故障在一个电气控制电路中所使用的元器件发生故障的模式也不同。根据元器件功能是否存在，可将元器件故障分为两类:3.3.1 元器件损坏元器件损坏一般是由工作条件超限、外力作用或自身的质量问题等原因引起的。它能造成系统功能异常，甚至瘫痪。这种故障特征一般比较明显，往往从元器件的外表就可以看到变形、烧焦、冒烟、部分损坏等现象，

17、因此诊断起来相对比较容易一些。3.3.2 元器件性能变差元器件性能变差是一种软故障，故障的发生通常是由工作状况的变化、环境参考量的改变或其他故障连带引起的。当电气控制电路中某个元器件出现了性能变差的情况，经过一段时间的发展就会发生元器件损坏，引发系统故障。这种故障在发生前后均无明显征兆，因此查找难度较大。4 变电设备引起的故障近年来，受变电设备已经基本上可以做到免维护，我们的工作精力也因此转移到生产线的控制和改造上来，对于受变电设备关注程度则越来越低。但是，一旦受变电设备和机器发生故障，就会直接导致所有工厂停工等重大事故发生。有些时候，常常没有准备必要的备用设备，也没有其他应急处理预案，这种情

18、况下，在工厂内部可供选择的应急处理手段将十分有限。在警报已发出的情况下，若原因已经确认，能够及时处理的应该尽快处理，一旦处理延迟或者难以恢复，则事故的危害程度将会进一步增大。4.1 变压器绝缘性能下降、气体压力升高油浸式变压器的绝缘油与空气相接触时，就会因吸湿、氧化等作用而使绝缘油性能变坏，使变压器线圈的绝缘性能变坏，从而使整个变压器的绝缘性能下降。为了防止上述情况的发生，对于大容量变压器，可在其内部密封氮气，以防止绝缘油氧化。由于线圈的局部过热和局部放电，以及铁心的异常等原因，将会引起变压器内部的温度上升。温度的上升将引起绝缘油热分解和氧化，进而产生异常气体并溶解或滞留于绝缘油中。上述情况较

19、轻时，气体压力将显示异常；如果有异常发热或短路等情况发生，则气体压力将急剧升高，可导致冲击压力继电器动作。为了对上述来自变压器内部的故障实施保护，需要设置双浮子继电器。4.2 变压器、发电机线圈发生短路或接地变压器或发电机的线圈发生短路或接地时，其供电电路将被切断，但是这种事故很少发生。首先，对这种类型的事故而言，在现场作紧急处理是不可能的，属于必须回到制造厂进行修理的重大事故。如果是油浸式变压器发生线圈短路或接地事故，则存在从短路部位的烧毁发展成变压器火灾的严重危险。因此，电气设备技术标准中规定，对于额定容量为5MVA以上的变压器，必须设置内部故障保护装置，以便在发生故障时迅速切断供电电路。

20、为了达到上述目的，建议采用比率差动继电器。4.3 停电作业失误因需要进行设备检修，一般来说，工厂的变电所每年要进行12次的全停电作业。由于平时很少有与变电所设备直接接触的机会，因此检修时需要格外仔细地进行，即使这样，有时还是会发生意想不到的错误。特别需要注意以下几种情况：检修后不要忘记检查设备的接地线是否可靠接好；是否有检修工具等忘记在控制柜内；等等。实际上，上述错误往往是由检修人员的漫不经心造成的，为了防止这些事故的发生，检修作业后恢复确认环节是极其重要的。5 供电线路引发的事故因线路关系而发生的对地短路和线间短路事故也会引起系统停电，但要了解短路原因及其位置并不简单。如果线路出现烧毁或断线

21、，对于低压电路，作应急处理还比较容易，但对于高压电路来说，修理或变更线路路径就不是一件容易的事情了。因此，在最初设计线路时，就应当选择适合使用设备的开关装置和导线容量，以及严格按照电气设备技术标准的要求进行施工。在正常环境使用的情况下，加强了线路绝缘的维护管理，在所使用的保护装置和选择和设定上采取了保护协调措施，使保护装置的动作更加合理，也杜绝了波及其他系统事故的可能性。交流三相电路和交流单相电路的理论很容易与工厂配电线路相结合，因此获得了广泛的应用。5.1 变压器中性点接地断线单相3线式变压器可以输出两种电压。当3线采用同样粗细的导线时，与单相2线式相比，用铜量可以减少37.5%。单相3线式

22、变压器广泛应用于工厂照明、电热负载，以及满足一般单相负载的电力供应。变压器的一次侧为单相高压、二次侧为210V和105V两个输出电压等级，二次侧的中性线采用B类接地施工。因此，变压器的对地电压小于150V，从安全上来说，还可以在发生高压侧与低压侧混线接触时，防止低压侧电压升高的危险。然而，当接地线已经断线但变压器仍然给负载供电时，这种情况是非常危险的，如果这时其他电压相发生对地短路，则接地线的接地电阻值对于配电线路、变压器及二次侧的设备机器等都将产生很大的影响。5.2 地下高压电缆对地短路事故从供电线路的条件、线路的保护、景观上是否合适，以及所需要的经费等方面综合考虑，工厂内部大多采用地下供电

23、方式。因此工厂供电线路是不需要进行外观检验和事故修理的，也正因为如此，电缆敷设场所的温度应能保持稳定，从外伤保护的角度来说敷设场所应该是安全的。6 常见低压电器的故障检测与维修6.1 电压断路器故障触头过热，可闻到配电控制柜有味道，经过检查是动触头没有完全插入静触头，触点压力不够，导致开关容量下降，引起触头过热。此时要调整操作机构，使动触头完全插入静触头。通电时闪弧爆响，经检查是负载长期过重，触头松动接触不良所引起的。检修此故障一定要注意安全，严防电弧对人和设备的危害。检修完负载和触头后，先空载通电正常后，才能带负载检查运行情况，直至正常。此故障一定要注意用器设备的日常维护工作，以免造成不必要

24、的危害。6.2 接触器的故障触点断相，由于某相触点接触不好或者接线端子上螺钉松动，使电动机缺相运行，此时电动机虽能转动，但发出嗡嗡声。应立即停车检修。触点熔焊，接“停止”按钮，电动机不停转，并且有可能发出嗡嗡声。此类故障是二相或三相触点由于过载电流大而引起熔焊现象，应立即断电，检查负载后更换接触器。通电衔铁不吸合。如果经检查通电无振动和噪声，则说明衔铁运动部分沿有卡住，只是线圈断路的故障。可拆下线圈按原数据重新绕绕制后浸漆烘干。6.3 热继电器故障热功当量元件烧断，若电动机不能启动或启动时有嗡嗡声，可能是热继电器的热元件中的熔断丝烧断。此类故障的原因是热继电器的动作频率太高，或负级侧发生过载。

25、排除故障后，更换合适的热继电器、注意后重新调整整定值。6.3.1 热继电器“误”动作这种故障原因一般有以下几种：整定值偏小，以致未过载就动作;电动机启动时间过长，使热继电器在启动过程中动作;操作频率过高，使热元件经常受到冲击。重新调整整定值或更换适合的热继电器解决。6.3.2 热继电器“不”动作这种故障通常是电流整定值偏大，以致过载很久仍不动作，应根据负载工作电流调整整定电流。热继电器使用日久，应该定期校验它的动作可靠性。当热继电器动作脱扣时，应待双金属片冷却后再复位。按复位按钮用力不可过猛，否则会损坏操作机构结论电气设备故障会引起整个运行系统的故障，所以要提高电气控制系统的工作可靠性。电气设

26、备故障诊断，必须先经过调查故障现象，然后对其特有的现象进行分析推理，从而确定故障部位，招出故障根源。参考文献(References)1 中国机械工程学会设备维修分会.设备工程维修手册M.北京经济出版社，1999.Chinese Mechanical Engineering Society equipment maintenance branch. Equipment Engineering Maintenance Manual M. Beijing Economic Publishing House2 葛永康.设备管理工程M.北京：机械工业教育局，1986.GE YONGKANG. Devic

27、e Management Engineering M. Beijing: Mechanical Industry Bureau,1986.3 郁君平.设备管理M.北京：机械工业出版社，2011.YU JUNPING . Device Management M. Beijing: Mechanical Industry Press,2011.4 林允明.设备管理M.北京：机械工业出版社，1999.LIN YUNMING. Device Management M. Beijing: Mechanical Industry Press,1999.5 杨志明.机械设备评估M.北京:中国人民大学出版社，

28、2002.YANG ZHIMING. Machinery and equipment evaluation M. Beijing: China Renmin University Press,2002.6 李葆文.现代设备资产管理M.北京:机械工业出版社，2006.LI BAOWEN. Modern equipment asset management M. Beijing: Mechanical Industry Press,2006.致 谢通过这次毕业设计，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心，只有发现问题面对问题才有可能解决问题，不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识。 在此更要感谢我的指导老师，是您的细心指导和关怀，使我能够顺利的完成毕业论文XII