电气设备的几种常见故障原因及分类

一、环境条件引起的电气故障

对电气设备运行影响比较大的环境条件有温度、湿度、空气污染状况以及大气压等。

电气设备在运行中如果温度过高或过低，超过允许极限值时，都可能产生电气设备故障。温度对电气设备的影响主要有以下几方面。

1.1对导体材料的影响

温度升高，金属材料软化，机械强度将明显下降。如铜金属材料长期工作温度超过200℃时，机械强度明显下降。铝金属材料的机械强度也与温度密切相关，通常铝的长期工作温度不宜超过90℃，短时工作温度不宜超过120℃。温度过高，有机绝缘材料将会变脆老化，绝缘性能下降，甚至击穿。

1.2对电接触的影响

电接触不良是导致许多电气设备故障的重要原因，而电接触部分的温度对电接触的良好性影响极大。温度过高，电接触两导体表面会剧烈氧化，接触电阻明显增加，造成导体及其附件(零部件)温度升高，甚至可能使触头发生熔焊。由弹簧压紧的触头，在温度升高后，弹簧压力降低，电接触的稳定性变差，容易造成电气故障。

二、设备运行条件引起的电气故障

当设备的运行参数与额定值差别较大，或设备本身的运行工况(机械状态)与出厂工况差别较大，运行条件和运行工况对设备正常运行状况影响比较大，其中由于电流过大引起的电动力、电接触不良、电网运行工况变化(三相电源不对称、三相负载不对称、中性点偏移等)占的比例较大。

2.1电动力引起的电气故障

电动力与电流大小密切相关。在小电流情况下，电动力对电气装置的正常工作没有什么影响，然而，在大电流情况下，尤其在短路电流作用下，所产生的电动力是很大的。因此，电气装置必须具备在短路电流作用下不致损坏的稳定性，这种稳定性称为电动稳定性。超过了这种稳定性，电气装置将会产生故障。因此在选择设备参数时要进行动稳定校验。电动力所造成的电气故障主要表现在以下几方面。

2.1.1电动力可能使导体变形

两根或三根平行导体(如母线)在短路电流作用下，导体受到吸引力或排斥力。当这种作用力超过某一程度时，就会使导体变形、接头松脱、支撑固定件损坏等。电动力可能使隔离开关误动作，当流过隔离开关的电流很大(如短路)时，其电动力可能使隔离开关自动打开。而隔离开关一般没有完善的灭弧装置，不具备断开短路故障的功能，因而这种自动打开属于一种误动作。在电弧作用下，触头可能被烧毁，甚至发生火灾。为了防止这类事故的发生，隔离开关的触头必须夹紧，不应有松脱现象，必要时还应设置联锁装置。

2.1.2触头接触处的收缩电动力可能使触头烧损

通常，当载流导体截面沿导体长度(轴向)发生变化时，在截面变小处会产生轴向电动力。这种电动力称为收缩电动力。触头接触处的电动力有使触头受到排斥的趋势，也就是说，收缩电动力使触头接触紧密程度变小，甚至断开，使触头烧损。有时，也可利用导体形状的改变而产生的电动力使触头压紧。

2.2电接触不良引起的电气故障

2.2.1电接触不良的原因

电接触材料的改变。电接触材料，尤其是开关触头的材料，对其导电性、硬度等有着较严格的要求，如果不适当地更换了原有的电接触材料，势必影响到电接触的性能。其次，为了弥补某些电接触材料的缺陷，常常在电接触材料表面镀上一层其他的金属，如银、锡、金等。在修理过程中或经过长时间的磨损，使镀层损伤或消失，必然使电接触性能变差。

电接触形式的改变。由于种种原因，使电接触表面不平整或接触面发生位移及方向的变化，从而导致电接触形式的改变，如将面接触、线接触变成了点接触，或点接触变成了面接触、线接触，都可能使电接触不良。

电接触压力的降低。弹簧变形、传动机构不到位等，使电接触压力降低。这是电接触不良的重要原因之一。

铜铝导体直接连接引起的电化学腐蚀。铜铝导体相互直接连接构成铜离子-铝离子的高电位差的电化学对，必然引起电化学腐蚀。在实际工作中，未经过任何处理而将铜-铝导体直接连接，是比较多见的。运行时间一长，必然产生电接触故障。

电接触表面性能不良。电接触表面上，由于种种原因，覆盖着一层导电性很差的物质，如金属的氧化物、硫化物等，其电阻率远大于原金属，也可能是覆盖在接触面上的灰尘、污物或夹在接触面间的油膜、水膜等，由此形成了表面膜电阻。它的存在使接触电阻值增大或引起接触电阻不稳定，甚至破坏电接触连接的正常导电。

环境因素的影响。潮湿，温度偏高，酸、碱、氧化硫、氯气等环境因素的影响，加速了电接触材料的化学腐蚀、电化学腐蚀及其他变化。

电接触安装工艺不符合要求。对不同的电接触类型有不同的安装工艺要求，达不到规定的工艺要求和标准，就会使电接触不良。

2.2.2电接触不良导致电路不通

电接触点是电路中最薄弱的环节，电接触不良是导致电路不通的重要原因。如隔离开关触头松动、触头未接触、导线连接点未搭接好、导线与设备接线端子连接螺钉松动、锡焊点断开等，常常导致电路不通。又如，某些电接触点从外表上看似乎已连接好，而实际并没有连接好。在电气设备维修中常将这种似接非接的电接触点称为“虚连接点”。查找“虚连接点”是查找电气设备故障的难点之一。

2.2.3电接触不良导致电接触处严重发热

电接触不良导致的发热，一是由于接触电阻上的发热，二是接触不良发生电弧产生的热。电接触发热将进一步导致电接触不良的恶化，使电路不通。

2.2.4电接触不良导致电弧的产生

电接触处的一层绝缘薄膜(如水分、灰尘、氧化膜等)。在一定电压下，在接通电路瞬间，可能被击穿，因而会产生火花和电弧，从而导致更严重故障的发生。

2.2.5电接触电阻的增加可能使某些电路不能正常工作

电接触电阻虽然很小(通常为毫欧、微欧级)，但对于某些电路则是不可忽视的因素，如电流互感器二次回路，正常运行状态是短路运行状态。如果该回路接触电阻过大，将导致正常短路运行状态被破坏，造成电测仪表误差增大、继电器误动作等故障的发生。

2.3电气工况变化引起的电气故障

无论是三相电源不对称、三相负载不对称以及中性点偏移都是由于电源或负载没有按规定运行或配置引起的系统电能偏离正常状况，当偏离值较小时对电气设备的影响比较小，当偏离值较大时，就可能引起电气故障，如部分电气设备电压过高导致烧毁等。

了解了可能引发电气设备事故的原因，才能针对可能引起电气设备故障的原因，采取有针对性的措施，如加强特殊天气设备巡视、采用合适参数的设备等，才能最大限度地避免事故发生，保证电气设备的正常运行。

什么是设备故障，都有哪些种类类型？

设备故障是指设备失去或降低其规定功能的事件或现象，表现为设备的某些零件失去原有的精度或性能，使设备不能正常运行、技术性能降低，致使设备中断生产或效率降低而影响生产。设备故障按技术性原因，可分为四大类：即磨损性故障、腐蚀性故障、断裂性故障及老化性故障。

设备故障发生的变化过程大致分三个阶段：早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。

1、早期故障期，亦称磨合期，该时期的故障率通常是由于设计、制造及装配等问题引起的。随运行时间的增加，各机件逐渐进入最佳配合状态，故障率也逐渐降至最低值。

2、偶发故障或随机故障期的故障是由于使用不当、操作疏忽、润滑不良、维护欠佳、材料隐患、工艺缺陷等偶然原因所致，没有一种特定的失效机理主导作用，因而故障是随机的。

3、机械长期使用后，零部件因磨损、疲劳，其强度和配合质量迅速下降而引起的，其损坏属于老化性质。

所谓设备故障，一般是指设备失去或降低其规定功能的事件或现象，表现为设备的某些零件失去原有的精度或性能，使设备不能正常运行、技术性能降低，致使设备中断生产或效率降低而影响生产。

设备在使用过程中，由于磨擦、外力、应力及化学反应的作用，零件总会逐渐磨损和腐蚀、断裂导致因故障而停机。加强设备保养维修，及时掌握零件磨损情况，在零件进入剧烈磨损阶段前，进行修理更换，就可防止故障停机所造成的经济损失。

故障这一术语，在实际使用时常常与异常、事故等词语混淆。所谓异常，意思是指设备处于不正常状态，那么，正常状态又是一种什么状态呢？如果连判断正常的标准都没有，那么就不能给异常下定义。对故障来说，必须明确对象设备应该保持的规定性能是什么，以及规定的性能现在达到什么程度，否则，同样不能明确故障的具体内容。假如某对象设备的状态和所规定的性能范围不相同，则要认为该设备的异常即为故障。反之，假如对象设备的状态，在规定性能的许可水平以内，此时，即使出现异常现象，也还不能算作是故障。总之，设备管理人员必须把设备的正常状态、规定性能范围，明确地制订出来。只有这样，才能明确异常和故障现象之间的相互关系，从而，明确什么是异常，什么是故障。如果不这样做就不能免除混乱。

事故也是一种故障，是侧重安全与费用上的考虑而建立的术语，通常是指设备失去了安全的状态或设备受到非正常损坏等。

设备故障按技术性原因，可分为四大类：即磨损性故障、腐蚀性故障、断裂性故障及老化性故障。

1、磨损性故障

由于运动部件磨损，在某一时刻超过极限值所引起的故障。所谓磨损是指机械在工作过程中，互相接触做相互运动的对偶表面，在摩擦作用下发生尺寸、形状和表面质量变化的现象。按其形成机理又分为粘附磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损、微振磨损等4种类型。

2、腐蚀性故障

按腐蚀机理不同又可分化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀3类。

化学腐蚀：金属和周围介质直接发生化学反应所造成的腐蚀。反应过程中没有电流产生。电化学腐蚀：金属与电介质溶液发生电化学反应所造成的腐蚀。反应过程中有电流产生。

物理腐蚀：金属与熔融盐、熔碱、液态金属相接触，使金属某一区域不断熔解，另一区域不断形成的物质转移现象，即物理腐蚀。

在实际生产中，常以金属腐蚀不同形式来分类。常见的有8种腐蚀形式，即均匀腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、小孔腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、磨损性腐蚀、应力腐蚀。

3、断裂性故障

可分脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂、塑性断裂等。

脆性断裂：可由于材料性质不均匀引起；或由于加工工艺处理不当所引起（如在锻、铸、焊、磨、热处理等工艺过程中处理不当，就容易产生脆性断裂）；也可由于恶劣环境所引起；如温度过低，使材料的机械性能降低，主要是指冲击韧性降低，因此低温容器（-20℃以下）必须选用冲击值大于一定值的材料。再如放射线辐射也能引起材料脆化，从而引起脆性断裂。

疲劳断裂：由于热疲劳（如高温疲劳等）、机械疲劳（又分为弯曲疲劳、扭转疲劳、接触疲劳、复合载荷疲劳等）以及复杂环境下的疲劳等各种综合因素共同作用所引起的断裂。

应力腐蚀断裂：一个有热应力、焊接应力、残余应力或其他外加拉应力的设备，如果同时存在与金属材料相匹配的腐蚀介质，则将使材料产生裂纹，并以显著速度发展的一种开裂。如不锈钢在氯化物介质中的开裂，黄铜在含氨介质中的开裂，都是应力腐蚀断裂。又如所谓氢脆和碱脆现象造成的破坏，也是应力腐蚀断裂。

塑性断裂：塑性断裂是由过载断裂和撞击断裂所引起。

4、老化性故障

上述综合因素作用于设备，使其性能老化所引起的故障。