1.4　電氣設備故障的查找方法

1.4.1　利用人的感官查找電氣設備故障

利用人的感官查找電氣設備故障，是日常巡視和故障查找最簡單、最常用的一種方法。不需要測試儀表和檢測儀器等，只要帶著簡單的聽音棒（還可用長柄起子代替）、簡單的試驗器（如驗電筆），用眼看、耳聽、手摸、鼻聞等人體的感官功能便可以進行故障查找。

（1）聽聲音發現故障

任何電氣設備在運行時都會發出各種電磁聲音和產生振動，電工可通過檢測聲音的高低、音色的變化和振動的強弱來判斷設備有無故障及故障的可能原因。

例如，變壓器的不同聲響及產生原因見表1-17。

分析噪聲的原因應配合觀察電流表、電壓表的變化，以及保護裝置、信號裝置的動作情況和有關系統設備的運行狀態來進行，仔細聽響聲來自變壓器的哪一部分。若懷疑是變壓器內部的問題，可采集變壓器油樣，用氣體色譜分析法檢測變壓器過熱、放電等潛伏性故障。

又如，電動機的不同聲響及產生原因見表1-18。

上述方法是根據響聲或不規則的振動與正常運行時的聲音、振動有某些差異來判斷故障的。不能單憑聲音高或低的絕對值，而是要根據與平時運行時的微小差異來判斷。因此平時經常試聽，仔細記住正常運行時的節奏是十分重要的。檢查時應配合電流表、電壓表等指示儀表來分析判斷。

手測振動法：用食指、中指和無名指輕按軸瓦、機身振動部位。經驗標準見表1-19。

（2）根據氣味變化發現故障

電氣設備在運行中，特別是在剛安裝完畢投入運行的開始階段，會有異樣的氣味產生。但這種氣味與電氣產品過熱或燒焦絕緣材料所產生的刺鼻焦臭氣味是完全不同的。

在巡視檢查中，如嗅到什么與平時不同的氣味時，就要進一步調查有沒有冒煙的地方和變色的部位。嗅氣味必須與觀察外觀和變色檢查相結合才能正確地判斷出故障所在。例如，在巡視開關柜時嗅到有焦臭味，打開柜門進一步檢查，估計是某接觸器出了毛病，用手觸摸接觸器線圈，發現它發熱嚴重，并且線圈外表有燒焦樣，于是判斷出該接觸器線圈燒損。

（3）通過觀察監視儀表、檢查外觀及變色情況發現故障

通過觀察設備上或柜、屏上的監視儀表和檢查外觀及變色情況發現故障，統稱為通過目測進行異常現象判斷。

在巡視檢查電氣設備時，首先應觀察指示儀表。通過觀察儀表指示，可大致判斷設備的運行情況。例如，三相電壓是否平衡，電壓是否正常；三相電流是否平衡，有無超載；直流輸出電壓是否平穩，有無跳動；勵磁電壓、勵磁電流是否超出范圍；智能電器的工作狀態顯示是否正常等。如果儀表指示或功能顯示不正常，就可進一步查找故障原因，作出相應的處理。

許多電氣設備故障有明顯的外觀征兆，如熱繼電器動作，熔斷器熔斷指示，過流、過壓信號繼電器動作掉牌，過電流繼電器動作掉牌，有報警裝置的會發出聲響信號、閃光燈信號，智能電器的故障顯示等。有些故障通過目測很容易發現，如接線松動、脫焊，元器件燒毀等。

通過目測發現的異常現象及其產生的原因見表1-20。

（4）通過測試溫度發現故障

當電氣設備發生故障時，往往伴隨設備的溫度明顯地升高。

電氣設備溫度檢測的簡單方法有手感溫法、示溫蠟片或測溫貼片法、溫度計和測溫儀法等。

1）手感溫法　手感溫法就是用手去摸電氣設備的外殼來判斷溫度。但高壓電氣設備絕對不可用手去觸摸，必須保持足夠的安全距離。對于低壓電器，一般也不要輕易用手去觸摸，以防設備帶電或漏電造成觸電事故。用手去觸摸電氣設備時先要采取必要的安全措施：①切斷電源，如拔掉熔斷器插尾，拔下電源插頭，斷開電源開關；②穿上絕緣良好的電工膠鞋，站在干燥的木板或凳子上，用一只手去觸摸，身體其他部分不得接觸墻、地或電氣設備。對于保護接地、接零良好的電動機、發電機和變壓器等，可以直接用手觸摸其外殼和散熱器。

手感溫法估計溫度見表1-21。

2）示溫蠟片　示溫蠟片的熔點有60℃、70℃和80℃等數種，可根據不同金屬材料的接頭及設備選用。

①示溫蠟片的選擇　常用的示溫蠟片的配方及熔點見表1-22。可根據具體情況選擇熔點適宜的配方。

②示溫蠟片的使用

a.檢查示溫蠟片的棱角。示溫蠟片完好無損時是有棱角的，若發現無棱角了，則表明所貼設備（如母排）處曾發熱過，即發熱時蠟片軟化，然后溫度又降下來，因而破壞了示溫蠟片的形狀。

b.檢查示溫蠟片的移位。示溫蠟片熔化是先從緊靠導體的部分開始的。當粘貼在垂直或傾斜的導體上的示溫蠟片熔化時，它會沿著導體向下方滑動，離開導體發熱點便停止下來。對于帶色的示溫蠟片，還可以從導體上看到移動的痕跡。出現此種情況時，即說明該處已發熱。

如果發現示溫蠟片下墜，則表明示溫蠟片已接近熔化點，此處溫度較高。

c.檢查示溫蠟片的風化程度。貼在戶外電氣設備上的示溫蠟片，因受到外界環境的影響，長期蒸發，厚度會漸漸減薄，體積變小，但這不是示溫蠟片發熱的現象。

d.檢查示溫蠟片表面是否發亮。受熱的示溫蠟片一般是發亮的，這是該處發熱的預兆，需加強監視。

e.若發現示溫蠟片不見了，應檢查是掉落還是熔化。若粘貼周圍是濕潤的，則表明示溫蠟片剛剛熔化；若還積聚不少灰塵，則表明示溫蠟片已熔化多時。

f.不同金屬材料的接頭所粘貼的示溫蠟片的顏色與其允許溫度相對應（如黃色為60℃，綠色為70℃，紅色為80℃）。若熔化，則表明接頭已達到相應溫度，應及時更換新的示溫蠟片再次驗證。

③粘貼示溫蠟片的注意事項

a.應粘貼在易檢查、不為雨水沖掉和避免陽光直射的明顯部位。

b.應粘貼在檢修、維護設備時不致觸碰到示溫蠟片的部位。

c.應粘貼在兩接觸面稍偏上的部位。如果接頭的接觸面積較大，可粘貼在接頭的中心部位。

d.粘貼示溫蠟片的黏結劑，宜選用蟲膠漆或原磁漆、502膠黏劑等，而不得使用普通膠水或糨糊。

e.為了保證人身安全，一般應停電粘貼示溫蠟片。

3）測溫貼片　變色測溫貼片又稱示溫記錄標簽，是一種新穎的測溫技術。溫度敏感變色測溫貼片，隨設備溫度的變化而改變顏色或顯示溫度值，從而可掌握設備的溫度變化。貼片自身有壓敏膠，呈標簽形式，可直接粘貼在各種設備表面。一旦設備超溫，顯示窗口立即顯示超溫數字或由白色變成紅色或黑色、綠色、黃色等。普通測溫貼片超溫后永久變色，再冷卻下來并不恢復原色，呈超溫記錄狀態。而變色測溫貼片則有較強的三狀態顯示及顏色變化可逆性功能：超溫前是白色，超溫后變色，再恢復常溫，顏色可恢復為中間色（如變紅品種恢復為粉色，變黑品種恢復為灰色）；如再超溫，顏色又重復變為鮮艷的色彩，具有重復觀測功能，降低使用成本。有的特殊產品還具有顏色完全可逆和不可逆的功能。

變色測溫貼片具有體積小、易操作、顯示明顯、直觀、價廉、測溫較準確、超溫反應快等優點。測溫貼片的誤差小于2℃。測溫貼片在常溫狀態尤其在室內能使用4～5年甚至更長，一般環境可用2～3年。已超溫變色的貼片最好及時更換。保存時忌接近高溫，應存放在陰涼密封的地方。

①變色測溫貼片的選擇

a.變色測溫貼片溫度點的選擇　一般變配電設備最常用的檢測溫度為60℃、70℃、80℃，電力方面的測溫貼片產品有更高或更低溫度，如50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、100℃、120℃等。用戶可根據電氣設備各部位的溫度限值選擇變色測溫貼片的溫度點。

b.變色測溫貼片的選型　從性價比和綜合性方面考慮，可選購有保護膜多變色系列的測溫貼片，如北京亞東星機電技術研究所生產的YDX678型、BD型、GK678型、BC型、BF型、窗口型和數顯加強/反光型。這些產品的特點是，整潔美觀、利于保存、揭取方便、耐污防水效果顯著。BD型顯示窗口較大而醒目；YDX678型有60℃、70℃、80℃三種溫度，三種顏色變化的組合式測溫貼片，測溫范圍寬，可了解溫升漸變過程；GK678型不僅用三種不同顏色，還用數字來表示60℃、70℃、80℃三種溫度；窗口型適合導線母排有螺釘的接頭部位，它用不同窗口內醒目的黑白色變化來表示60℃、70℃、80℃三種溫度，防污防水；數顯反光型醒目，耐污防水，又可用作電力母線的三相序指示色（黃、綠、紅色）。當前，選用率最高的是YDX678型和BD型。

②變色測溫貼片的使用

a.揭取有保護膜的產品十分方便，揭取沒有保護膜的單溫度多變色系列、溫度數字顯示系列的貼片時，可先彎折底紙再揭。

b.所貼的測溫部位應較平整、清潔干燥，最好用砂紙打磨去除氧化層及凹凸面，或用汽油及其他溶劑清洗擦拭一遍。

c.產品附有壓敏膠，粘貼時應排除膠接面間微小的空氣氣隙，粘實、粘牢。

d.在可能沾到油、水的部位，應選用帶保護膜的測溫貼片。

e.用于環境特別惡劣的地方，可用透明膠帶將測溫貼片連同測溫部位纏繞起來，以便能起到較好的保護及固定作用。

f.如帶電粘貼，可先把測溫貼片粘到尖端細小的絕緣棒上，再把有膠的一面推向設備壓實即可。

注意，測溫過程中禁止用手觸摸，以防損壞產品。

4）溫度計、測溫儀法　在一些特別需要監視溫度的部位，如變壓器油、大中型電機的軸承和定子繞組等部位，一般都安裝普通酒精溫度計或壓力式溫度計，通過目測可知道溫度。對于母排、架空導線連接接頭、隔離開關及負荷開關的刀片等部位，可用紅外測溫儀（紅外熱像儀）遠距離測試其溫度，方便而快捷。

紅外測溫儀可以避免一些預防性維護的錯誤。許多預防性維護要求每年擰緊一次接頭螺栓。這是不妥的做法，因為如果螺栓連接本來就緊密，再擰只會損壞螺紋或使材料變形，反而減弱連接壓力，增加接觸電阻。用紅外測溫儀查找熱點是判斷是否需擰緊或修理連接點的正確方法。

紅外測溫儀靈敏度高、形象直觀、安全方便，用它能快速方便地查找出設備的過熱故障。它可以顯示電子器械冷卻防塵濾網的堵塞、斷路器的過熱、可能遇到導線的損壞，以及電動機變速箱是否需要換油。它能有效地檢查出冷卻器的進口和出口溫度或查找通風系統的故障，因為溫度升高常常暗示著某種故障隱患。用它可以監控干式變壓器通風孔或其他區域有無潛在的故障。在每年一次的紅外熱像儀掃描母線和開關箱的間隔期間，可用它來做現場檢查。

1.4.2　利用測試儀器和試驗設備查找電氣設備故障

電氣設備的測試儀器有萬用表、相序表、鉗形表、紅外測溫儀、示波器、穩壓電源和信號發生器等。可以通過對電氣設備進行一些非破壞性絕緣試驗來判斷電氣設備的狀況和查找電氣設備的故障。當然，采用這種檢查方法也要配合目測、聽聲音、測溫度、嗅氣味等直觀的檢查方法進行綜合判斷。采用的試驗儀器、設備有兆歐表、電橋、工頻耐壓試驗設備、介質損失角測定器、直流泄漏試驗設備和泄漏電流測試儀等。

（1）帶電測試電氣設備接地電流的方法

電氣設備一般均有接地措施，而接地線接地電流將隨所加電壓、設備結構以及絕緣狀況的變化而變化。設備在運行中，如果絕緣良好，接地電流僅有微量的基波電流和三次諧波電流；如果絕緣劣化或有局部缺陷，就會產生大電流，電流波形顯著失真。

利用接地電流測試儀可測出設備的接地電流。

接地電流測試儀由探測線圈、電流放大器和指示裝置組成。探測線圈是由高導磁率和恒導磁率的優質硅鋼片切成“”形積疊而成的鐵芯和匝數很多的線圈構成。放大器為一電子放大電路，并安裝有濾波器。指示裝置有的采用示波器、諧波（波形）分析器，也有的采用指針式表計及受話筒。

測試示意圖如圖1-2所示。測試時，只要將探測線圈靠近接地線，便能由指示裝置檢測出絕緣的劣化情況。表1-23是各種變壓器的接地線電流，經過探測線圈探測并放大，利用具有顯示電流波形以及并用可聽器（受話筒）與指針的接地線電流波形指示儀所記錄的結果，供參考。

利用接地電流波形測試儀，還可以較方便地對運行中的電壓互感器及電流互感器的接地電流波形進行測試，以探測絕緣的劣化情況。

（2）電氣設備預防性試驗

為了判斷電氣設備運行狀況的好壞，通常要給電氣設備做預防性試驗，即對已投入運行的設備按規定的試驗條件、試驗項目和試驗周期進行試驗，從而來判斷設備能否繼續運行。通過預防性試驗，能準確地診斷出電氣設備的運行狀況，及早發現運行設備存在的故障隱患，防患于未然。

電氣設備預防性試驗主要有以下內容：

①絕緣電阻和吸收比試驗

a.試驗目的：檢查電氣設備的絕緣狀況，判斷絕緣是否有貫通的集中性缺陷、整體受潮或貫通性受潮、油泥臟污及嚴重受潮等缺陷。但此法不能檢測出絕緣的局部缺陷。

b.試驗方法：絕緣電阻、吸收比一般采用兆歐表測量，也可外施直流電壓，通過測量泄漏電流進行換算。

一般1000V以下的設備采用1000V的兆歐表，1000V以上的設備采用2500V或5000V的兆歐表。測試時，以120r/min的速度勻速轉動兆歐表的手柄，待指針指向“∞”后，接通測量回路，同時計時，分別讀記15s和60s時的兆歐值。

設備的絕緣電阻以60s時的兆歐值，即R₆₀為準。不同溫度下絕緣電阻的換算見本章1.6節1.6.2（5）項。

吸收比為60s時和15s時的兆歐值之比，即R₆₀/R₁₅。如果用電動型兆歐表測試，應連續搖轉10min，記錄1min與10min的讀數。對于大容量且重要的電機，可每分鐘記錄一次，以便繪成介質吸收比曲線。

溫度對絕緣的吸收比也有一定的影響，一般當溫度升高時，受潮絕緣的吸收比會有所下降，但對于干燥的絕緣，影響不大。

②泄漏電流和直流耐壓試驗

a.試驗目的：通過繪制泄漏電流與所加直流電壓的伏安特性曲線i=f（u），以及觀察泄漏電流隨加壓時間延長而變化的關系曲線i=f（t），可以判斷絕緣有無局部或整體缺陷，如機械損傷、絕緣劣化及受潮等。

對于高壓電機，通過直流耐壓試驗還可以發現交流耐壓試驗所難以發現的某些局部缺陷，如線圈端部絕緣缺陷等。

b.試驗方法：使用專門的高壓直流發生器供給可調的直流高壓，一般負極加于設備的被試部分，用直流微安表來指示泄漏電流值。

試驗時，應緩慢調節電壓，逐步升高至所需試驗電壓，然后打開微安表短路開關，停留1min，讀記泄漏電流。如做耐壓試驗，則按耐壓試驗的時間要求保持試驗電壓，讀記每分鐘的泄漏電流。

③交流耐壓試驗

a.試驗目的：考核電氣設備主絕緣的抗電強度，保證運行電壓下的絕緣水平，發現集中性的絕緣缺陷，如絕緣局部損傷、受潮、套管裂紋等。交流耐壓試驗是鑒定電氣設備絕緣強度最嚴格、最有效和最直接的試驗方法，它對判斷電氣設備能否繼續投入運行具有決定性的作用，也是保證設備絕緣水平、避免發生絕緣事故的重要手段。

b.試驗方法：利用交流高壓試驗變壓器或串聯諧振回路提供50Hz正弦波，可調的交流高壓加于設備的被試部分，非被試部分均應短路接地。

試驗時，以每秒變化3%～10%的百分數均勻升壓，電壓至75%全試驗電壓后，以每秒變化2%的百分數升至全電壓，并開始計時。打開毫安表的短路開關讀取電容電流值，然后合上短路開關。試驗電壓持續1min后，降壓至零。

在交流耐壓試驗前后，均應測量被試設備的絕緣電阻。

由于交流耐壓試驗對絕緣的作用更近于運行情況，因而能檢出絕緣在正常運行時的最弱點。因此，交流耐壓試驗和直流耐壓試驗不能互相代替，必須同時應用于預防性試驗，特別是電機、電纜等更應當做直流耐壓試驗。

④介質損耗因數tanδ試驗

a.試驗目的：通過測量電氣設備絕緣的介質損耗因數（即介質損失角正切值），能有效地發現設備絕緣整體受潮、劣化、變質以及小體積被試設備貫通或未貫通的局部缺陷，也能發現絕緣內部存在氣隙、充油設備中的油質劣化、油泥臟污等絕緣缺陷。由于該試驗具有很高的靈敏度，因此在電工制造及電氣設備交接和預防性試驗中都得到了廣泛應用。但當被試設備體積較大而缺陷所占的體積又較小時，用此法就難以發現。

b.試驗方法：測量介質損耗因數tanδ常用的方法是平衡電橋法，通常采用QS1型高壓交流電橋（西林電橋）、M型介質損耗測試儀、GWS-4型和ZS01-A型抗干擾介質損耗測試儀、SXJS-1V型智能化介質損耗測試儀等進行測量。

試驗時，應注意電橋、標準電容器和試驗變壓器三者之間的距離都不應小于0.5m，應盡量遠離強電磁場設備，以防電磁干擾，同時試驗設備盡量靠近被試設備測量套管、互感器等小電容量設備時，其周圍應無雜物（如腳手架、梯子等）靠近。一般情況下，tanδ隨溫度升高而增大。為了便于比較，應將不同溫度下測得的tanδ值換算到20℃，詳見本章1.6.4。

⑤直流電阻試驗

a.試驗目的：通過測量直流電阻，發現電氣設備導電回路各連接部位的接觸情況是否良好，繞組有無匝間或層間短路，有無其他金屬體造成搭橋而使導電回路短路等。

b.試驗方法：測量直流電阻的方法有電壓降法和電橋法兩種。電橋法的測量精度高于電壓降法，電橋的測量范圍能滿足測量要求時，應優先選用電橋法進行測量。一般測量10Ω以上的電阻宜選用單臂電橋，測量10Ω以下的電阻宜選用雙臂電橋。

在精度要求較高的測量中，應選擇準確度較高的電橋及表計；同時，為了消除溫差電勢和接觸電勢對測量結果的影響，測量時應倒換電源的極性，在正、反極性下各測一次，測量結果取兩次測量的平均值。

測量絕緣電阻、泄漏電流、介質損耗因數tanδ和直流電阻等試驗項目是在較低電壓下進行的，稱為非破壞性試驗。前三項試驗的目的是判斷電氣設備的絕緣狀態，及時發現可能的劣化、受潮等現象。交流耐壓試驗和直流耐壓試驗則是在電壓高于電氣設備工作電壓的條件下進行的試驗，稱為破壞性試驗。由于這兩種試驗所加的電壓較高，考驗比較直接和嚴格，在試驗中有可能會給絕緣造成一定損傷。

1.4.3　電氣設備狀態維修技術

（1）設備維修的發展階段

最早實施的電氣設備維修，屬于事后檢修，即當電氣設備運行中發生事故或障礙后，才進行檢修。這種維修方式對供用電及生產影響大，經濟損失嚴重。20世紀50年代，引入了定期預防性維修，即定期檢修及更換元器件。這種維修方式對防止突發性事故及保證設備穩定可靠運行起到了較好的作用，但不經濟。因為這種方法不但更換了有缺陷或即將損壞的元器件，同時將一些能繼續使用的好元器件也更換下來了，造成浪費。該方法在技術上也幾乎是憑人們的經驗和能力進行的。如今發展到了狀態維修，即根據設備運行狀態，適時進行維護、檢修，使其保持規定技術狀態。狀態維修的基本模式如圖1-3所示。

狀態維修同樣包含事后檢修和定期維修這兩種傳統模式。這種維修方式能有效預防事故的發生，大大降低設備故障率，有效保證設備安全可靠地運行。由于該維修方式考慮了設備中各個元器件及組件的壽命期限，對設備進行巡視、監視、定量預測診斷、在線監測，能以最低的成本獲得最佳的技術經濟效果。但狀態維修方式仍然消滅不了電氣設備事故，因此也就不能放棄事后檢修。

實施狀態維修最需加強的環節是設備狀態診斷技術。設備狀態診斷技術的基本構成如圖1-4所示，它由3個機能組成：

①檢測影響設備狀態的因素，如故障、劣化及性能、強度。

②對檢測出的設備狀態進行分析、評價。

③綜合診斷。

設備狀態診斷技術的主要開發項目：對硬設備，包括傳感器的開發、信息處理技術（特別是抗干擾對策）、在線測定技術、微機應用技術；對軟設備，包括弄清故障、劣化的因素，上述因素的檢出方法分析、評價方法及模型，劣化判定基準，可靠性及剩余壽命預測。

（2）設備狀態診斷的四大支撐技術

設備狀態診斷由四大技術支撐，這四大技術是巡視檢查、帶電檢測、在線監測和離線測試，其內容及手段見表1-24。

（3）設備狀態監測、診斷的一些方法

①狀態監測方法的選擇　電氣設備內部出現異常現象（即發生嚴重缺陷或局部故障）時，總伴隨出現多種現象，因此可以采用不同傳感器從不同角度采集有關信息。以油浸式電力變壓器為例，其檢測方法及能發現的主要故障見表1-25。

例如，采用電流傳感器和超聲波傳感器的變壓器局部放電在線監測方法如圖1-5所示。

電流傳感器TA和超聲波傳感器B分別用于檢出局部放電的脈沖電流信號和聲發射信號；預處理電路PP用于調理信號，進行濾波，抑制干擾；數據采集器AD用于對信號進行數字采集，最后儲存于微機PC中。超聲波傳感器吸附在變壓器油箱上，檢出的聲信號可用于局部放電電源定位和故障診斷。

互感型電流傳感器有選頻和寬帶兩種類型。局部放電脈沖電流頻譜寬，寬帶型所得信息豐富，而選頻型可通過改變中心頻率避開干擾。

超聲波傳感器包括聲探頭（主要是壓電晶體）和前置放大器。根據油紙絕緣變壓器的局部放電特點，聲探頭的頻帶范圍為20～180kHz。聲發射信號微弱，由相同帶寬的前置放大器放大。

利用超聲波傳感器，同樣可對電動機及電力電纜等設備進行絕緣監視、診斷。

又如，對變壓器油中氣體的在線監測就是對變壓器運行過程中由過熱、放電和老化所產生的故障氣體量及其演變進行連續監測，以便及時發現變壓器已經發生的或潛在的故障。

變壓器在線監測系統的分類及工作原理見表1-26。

變壓器在線監測系統通常包括氣體分離單元、氣體傳感器/檢測器、數據處理及管理單元、數據傳輸單元、報警單元及用戶監控軟件。

②紅外熱成像在線監測技術　電氣設備及連接部位過熱引發的故障大多與大電流有關，所以對大電流過熱部位的實時監控非常重要。利用紅外熱成像在線監測技術能對開關設備、母線接頭、電纜頭、觸點和有載開關內觸點、電機軸承等的溫度做在線巡回多點監測和報警。它集光電成像技術、計算機技術、圖像處理技術于一身，通過接收物體發出的紅外線（紅外輻射），將其熱像顯示在熒光屏上，從而準確判斷物體表面的溫度分布情況。紅外診斷技術可對電氣設備的早期故障缺陷及絕緣性能做出可靠的預測，使傳統電氣設備的預防性試驗維修提高到預知狀態檢修。

1.4.4　快速查找電氣設備故障的訣竅

（1）讀懂原理電路圖

檢修人員要快速處理故障，首先就要能讀懂電氣原理圖，掌握基本電路，了解各元件和各部分之間的關系、動作程序，以及某環節、某元件發生故障時可能表現出的故障現象等，從而做到有的放矢地進行檢修。

例如，圖1-6為卷線機控制裝置的電氣原理圖。

卷線機是用來卷繞塑料綁扎帶（如嫁接用綁扎帶）的，將一定長度的塑料帶卷繞在塑料卷盤上。由于塑料帶強度低，電動機停機時因慣性作用往往會將塑料帶拉斷（因工藝需要有時在未卷至規定長度時也要停機檢查或處理），因此線路采用能耗制動，以迅速停機。另外，為測量卷繞在卷盤上的塑料帶的長度，還需采用光電計數器。

工作原理：當光電計數器做好計數準備時，觸點K閉合，按（踏）下按鈕SB₁，接觸器KM₁得電吸合并自鎖，電動機啟動運轉，光電計數器開始計數。同時KM₁常開輔助觸點閉合，時間繼電器KT線圈得電，其延時斷開常開觸點閉合。由于KM₁常閉輔助觸點已斷開，所以接觸器KM₂處于釋放狀態，其常開觸點斷開，制動回路不工作（能耗制動直流電源采用變壓器降壓、橋式整流器整流獲得）。

當按下停止按鈕SB₂時，接觸器KM₁失電釋放，切斷電動機定子電源，KM₁常閉輔助觸點閉合，接觸器KM₂得電吸合，其觸點接通制動回路，電磁離合器Y和能耗制動回路同時工作，電動機迅速制動停機。

在KM₁失電釋放的同時，其常開輔助觸點斷開，時間繼電器KT線圈失電，經過一段時間延時（1～2s），其延時斷開常開觸點斷開，接觸器KM₂失電釋放，切斷制動回路。延時的目的是確保有足夠的制動時間，實際上電動機幾乎瞬時即被制動停轉。

電氣原理圖中的常用圖形符號、字母代碼等必須熟記。

（2）熟悉電氣安裝圖

電氣安裝圖中的每一個元器件和端子編號，都是與電氣原理圖相對應的。同時，檢修人員還應了解生產設備的操作程序及機器性能。一臺結構復雜、器身龐大的生產設備或諸如電梯、機床等設備，有眾多的電氣元件（如按鈕、電鈴、限位開關、行程開關、探測裝置等）分布在整臺設備上。檢修人員如果熟悉電源柜、開關柜、控制盤及操作臺內的電氣設備布置情況，接線端子排上的引出線情況，以及實際安裝的電氣元件和接線端子號對應于電氣原理圖和安裝圖中的哪一個，處理故障時就會得心應手，不會為了找某個電氣元件或端子號而花費過多時間。

對應圖1-6的卷繞機控制裝置安裝圖（接線圖）如圖1-7所示，圖中各端子的編號與電氣原理圖中的編號是一致的。

卷繞機控制裝置的電氣走線圖如圖1-8所示。由圖可以清楚地看出各元件之間的連線。這種圖在實際設計時是不畫的。

電氣檢修人員對生產設備的性能也應有所了解，并能操作和控制。一臺生產設備從電氣安裝、調試到交付使用，首先都得由電工本身熟悉和掌握后才能移交生產者使用。這實際上是個了解、熟悉電氣原理圖和安裝圖的過程。

檢修陌生的電氣設備，首先有一個熟悉設備性能、了解操作程序和看懂電氣原理圖和安裝圖的過程。這樣，一方面可以熟悉圖紙和相對應的實際電氣元器件的位置，另一方面能避免盲目檢修而造成事故擴大。

（3）在安裝或檢修中，不可隨意更改接線及端子號碼

在設備檢修或大修過程中，都需要對照電氣原理圖和安裝圖來進行，找出相應的接線端子號碼是檢修過程中最常碰到的事。如果實際的端子號碼與圖紙不符，會給檢修帶來困難，造成誤判斷，延誤檢修時間，甚至發生事故。

如果有必要更改的話，必須取得有關負責部門（如企業的設備動力科）的同意，改后必須在相應的電氣原理圖和安裝圖中改過來并存檔。

（4）抓住重點部位檢查

一臺設備不管多么復雜，總有那么一些部位和環節較不可靠，容易出問題。檢修時，應該抓住這些部位和環節做重點檢查。如檢修直流電機或交流整流子電機，重點部位是整流子、電刷和刷架。這些部位是這類電機最薄弱的環節，因此也最容易出故障。

（5）應用故障分析判斷程序圖

對于一些重要的電氣設備和故障原因復雜且判斷也比較困難的電氣設備，不妨畫一個故障分析判斷流程圖，以便快速地判斷出故障產生的原因和所在部位，做到有針對性地檢修。圖1-9為根據瓦斯繼電器動作情況分析變壓器內部故障的判斷流程圖。

（6）利用驗電筆快速查找故障

驗電筆隨身攜帶，若能靈活使用，可以處理許多比較簡單的電氣故障。利用驗電筆可以測出哪根是相線（火線）、哪根是零線或空線；可以判斷開路、短路、混線等故障；可以判斷是感應電、漏電還是真的帶電。

【例1-1】　現以查找照明回路的斷線故障為例說明用驗電筆進行檢查的方法。斷線故障在電氣設備檢修中經常碰到，如老鼠咬壞電線、接線柱頭導線松脫、銅鋁接頭腐蝕造成開路等。

照明回路看似十分簡單，但實際線路可能經過樓層等穿繞，燈具與開關遠離等，要快速、準確地查找出斷路點并非易事，必須掌握測試判斷方法，才能有的放矢，迅速排除故障。

1）假設開關接線正確，即接在相線上，如圖1-10（a）和圖1-10（b）所示。測試時燈泡不擰下，燈泡必須是好的。

①開關S斷開時，用驗電筆測試燈座接線柱頭H和G，若氖泡均不亮，而S閉合時氖泡均亮，則斷路點在零線上（圖中M點）。

②若開關S不論處在斷開還是閉合位置，氖泡在H和G點測試均不亮，則斷路點在相線上（圖中N點）。

2）假設開關接在零線上，如圖1-10（c）和（d）所示，測試時燈泡不擰下。

①若開關S閉合時，用驗電筆測試H和G兩點，氖泡均不亮，而S斷開時兩點均不亮（斷路點遠離燈座），或兩點均亮（斷路點接近燈座，相線與零線之間的感應電引起氖泡發亮，只是亮度稍暗），則斷路點在相線上（圖中M點）。

②開關S不論是開還是關，氖泡均亮，則斷路點在零線上（圖中N點）。

綜上所述，將結果列于表1-27。

實際檢查時，并不一定要知道哪點是H，哪點是G，也不一定要知道開關S是合還是斷，只要拉幾次開關S和用驗電筆在燈座兩接線柱頭上測試幾下，對照表1-27就能判斷出斷路點是在相線上還是在零線上。比如，未拉開關前，測得兩柱頭均亮，然后拉一下，測得這兩點仍亮，由表1-27可知，屬于圖1-10（d）的情況。又比如，未拉開關前，測得兩點均亮，拉一下開關后，測得兩點均不亮，則由表1-27查到可能是圖1-10（a）和（c）的第1種（斷路點接近燈座）情況。這時，按照表1-27的方法確定開關S是接在相線上還是接在零線上，若是接在相線上，則由表1-27可知，屬于圖1-10（a）的情況；若是接在零線上，則屬于圖1-10（c）的第1種情況。再比如，未拉開關前，測得兩點均不亮，拉一下開關后，若測得兩點均亮，則可確定是圖1-10（a）或圖1-10（c）的第1種情況。這時若S接在相線上，則屬于圖1-10（a）的情況；若接在零線上，則屬于圖1-10（c）的第1種情況。若測得兩點均不亮，則有可能屬于圖1-10（b）（S接在相線）或圖1-10（c）（S接在零線）的第2種（斷路點遠離燈座）情況。

【例1-2】　圖1-11所示為一繼電器控制電路。該電路十分簡單，但大多復雜的電氣控制電路基本上都是由一些看似簡單的電路組成的，因此，學會快速查找這類電路故障的方法十分必要。

該電路的故障現象為繼電器K不吸合。

首先弄清楚電路正常時用驗電筆測試各點的情況：①測試A、B、C、D、E點時氖泡亮，測試F、G、H、M點時氖泡不亮；②按下按鈕SB₁，測試F、G點時氖泡由滅變亮，測試H、M點時氖泡不亮。

檢查步驟如下：

1）測試A點（熔斷器上柱頭），若氖泡亮，則說明是相線。若不亮，再測試一下M點，若氖泡也不亮，則說明電源無電；若測試M點時氖泡亮，則說明M點錯接在了相線上，應將相線零線對調。

2）糾正后，A點氖泡應亮。若按下SB₁后繼電器K仍不吸合，則測試B點，若B點氖泡不亮，說明熔斷器熔芯未旋緊，或熔芯熔斷，或B點連接不良。若B點氖泡亮，則說明熔斷器完好。

3）測試C點，若氖泡不亮，則說明C點連接不良，或接線端子壓在了C導線端頭的絕緣外皮上。

4）再測試D、E點（DE段很短），若氖泡不亮，則說明停止按鈕SB₂的觸點接觸不良（如觸點上有油污、灰塵，或觸點氧化銹蝕，或按鈕裝配不良），或D、E點連接不良，或接線端子壓在了D或E導線端頭的絕緣外皮上。

5）測試D、E點，若氖泡亮，則按下按鈕SB₁，測試F、G點。若氖泡不亮，則說明F點或G點連接不良，或接線端子壓在了F或G導線端頭的絕緣外皮上，也可能是SB₁的觸點接觸不良。

6）若測試F、G點時氖泡均亮，則應檢查H點和M點接線是否良好，HM段有無斷線。若都正常，則說明繼電器K的線圈燒壞。可停電，斷開線圈接線端子一端的導線頭，用萬用表測量線圈的電阻，若為無窮大，則說明線圈燒壞。

如果懷疑按鈕觸點接觸不良，可用導線碰連按鈕觸點端子進行試驗。

另外，用驗電筆檢查時需注意：

1）測試前先在確定有電的端子、導體或插座上測試一下，以證實氖泡是良好的。

2）由于氖泡的啟輝電壓較低（如50V），如果電源輸入電壓異常低（如100V），但又大于氖泡的啟輝電壓，測試結果與正常情況下一致，繼電器K也不會吸合。這時可用萬用表測量電源電壓。造成輸入電壓過低的原因可能是供電電壓異常，也可能是A、M點連接處導體氧化銹蝕等。

3）用驗電筆查找故障時，有時也會發生誤判斷，因為氖泡對感應電、漏電也有反應，所以使用時應注意。如果是物體漏電或感應電，而不是真正帶電，則人體觸及該物體時氖泡不亮，人體也不會觸電。

氖泡發亮，懷疑該物體是真正帶電還是漏電及感應電，一般不可用手去觸碰該物體（即使觸碰也宜用手背，因為若真的有電，手部肌肉收縮，不會握住導體而造成觸電），而應該用萬用表測試。

（7）利用萬用表快速查找故障

利用萬用表快速查找故障的方法通常有測量電壓法（通電進行）和測通法（斷電進行）兩種。下面仍以圖1-11所示電路為例介紹這兩種查找故障的方法。

①測量電壓法（將萬用表打在交流250V擋）　首先弄清楚電路正常時各點之間的電壓情況：測量M點與A點間（即相線L與零線N間）電壓為220V；M點與B點（或C、D、E點）間的電壓為220V；M點與F點（或G、H點）間的電壓為0V；按下按鈕SB₁時，M點與F點（或G點）間的電壓為220V。

檢查步驟如下：

a.測量M點與A點間的電壓，若為0V或電壓很低，則應檢查電源電路及接點A、M的接觸是否良好，有無脫線或銹蝕現象。

b.測量M點與A點間的電壓，應有220V；再測量M點與B點間的電壓，若為0V，說明熔芯未旋到位或熔芯熔斷，或B點接線不良。

c.將表筆搭在繼電器K線圈的接線端子G、H兩端，按下按鈕SB₁，若電壓為220V，而繼電器不吸合，說明G或H點接線接觸不良，也有可能是繼電器K的線圈燒壞。

d.若按下SB₁后G點與H點間的電壓為0V，則說明相線或零線回路斷路，如接線接觸不良或導線斷線。

判斷相線是否斷路：按下SB₁，測量M點與G點間的電壓，若為0V，說明相線斷路。這時應從G到C（當然也可從C到G）逐點測量對M點的電壓。當測到某點（如D點）對M點的電壓為220V時，說明D～G段各接點連接不良或導線斷線。

判斷零線是否斷路：若M點與C～G各點間（按下SB₁）均有220V電壓，而繼電器K不吸合，且線圈又是好的，則說明零線（GM段）斷路。

②測通法（萬用表打在10Ω或100Ω擋）　切斷電源，斷開A或M端子上的連接導線。

a.測量A、B點間的電阻，若為0Ω，說明熔斷器FU良好；若為無窮大，說明熔芯未旋到位，或熔芯熔斷，或A、B點連接不良。

b.測量B、C點間的電阻，若為0Ω，說明BC段導線良好；若為無窮大，說明BC段導線斷路。

c.測量C、D點間的電阻，若為0Ω，說明按鈕SB₂的常閉觸點接觸良好；若為無窮大，說明觸點接觸不良，或接線端子壓在了連接導線端頭的絕緣外皮上。

d.測量E、F點間的電阻（按下SB₁），若為0Ω，說明按鈕SB₁的常開觸點接觸良好；若為無窮大，說明觸點接觸不良，或接線端子壓在了連接導線端頭的絕緣外皮上。

e.測量F、G點間的電阻，若為0Ω，說明F、G兩點連接良好；若為無窮大，說明F或G點接觸不良，或FG段導線斷線，或接線端子壓在了連接導線端頭的絕緣外皮上。

f.測量G、H點間的電阻，若為數百歐，說明繼電器K的線圈良好；若為無窮大，說明線圈燒斷。

g.測量H、M點間的電阻，若為0Ω，說明HM段導線良好；若為無窮大，說明HM段導線斷路。

控制電路繼電器不吸合的最常見故障是熔斷器熔芯熔斷（因此首先應檢查熔芯是否良好），各連接點線頭松脫。如果是處于惡劣環境中，則應考慮按鈕觸點銹蝕、各連接點銹蝕等故障。如果繼電器所處環境的散熱條件差，或電源電壓經常偏高或偏低，則應考慮繼電器線圈燒壞。

（8）利用萬用表和示波器快速查找故障

對于電子電路，常利用萬用表和示波器來查找故障。圖1-12所示為采用單結晶體管觸發器控制的調溫電路。

故障現象：雙向晶閘管V不能被觸發導通（經檢查后發現主回路中的雙向晶閘管V、電熱器EH、熔斷器FU及連線均良好），即單結晶體管觸發器（又稱弛張振蕩器）無脈沖從電阻R₄上輸出。

電路的工作原理：220V交流電經變壓器T降壓、整流橋VC整流、電阻R₁降壓限流、穩壓管VS削波后，得到梯形同步電壓。該梯形同步電壓作為單結晶體管觸發器的電源，并從電阻R₄輸出一組組的觸發脈沖（每電源半周為一組），每組的第一個脈沖使雙向晶閘管V觸發導通，后面幾個脈沖對晶閘管的工作沒有影響。調節電位器RP，可以改變電容C的充電速度，因此也改變了第一個脈沖出現的時間，從而改變雙向晶閘管V的導通角，達到調壓調溫的目的。在正常情況下，電路中各點的波形如圖1-13所示；各點電壓如下：U_LN為交流220V，U_AB為交流40V，U_CD約為直流36V，U_ED約為直流18V。由于U_FD和U_GD為脈沖電壓，所以不能用萬用表測量出來。

檢查步驟如下：

①用萬用表交流250V擋分別測量U_LN、U_AB電壓。若為0V或電壓異常低，則可能是電源無電壓，或接線連接不良，或變壓器T的線圈燒壞。

②用萬用表直流50V擋測量U_CD電壓。若為0V或電壓大大低于40V，說明整流橋VC損壞。

③用萬用表直流50V擋測量U_ED電壓。正常時應約為18V，若電壓很低，說明穩壓管VS擊穿損壞。

④若上述各點電壓都正常，可用示波器觀察各點波形。如果測試到某點電壓波形不同于圖1-13所示的波形，就可判斷該環節有問題。例如電位器RP斷路或電阻R₂燒斷，則電容C和電阻R₄上無波形顯示；若R₂、RP回路的阻值太小，也會出現C或R₄上波形消失的現象，這時只要調大RP，就會出現正常波形。

檢查電子電路的故障，需重點檢查印制電路板接插件接觸是否良好，板上元件有無虛焊。檢查各元件是否良好時，可焊下一腳或幾腳，用萬用表測量電阻等方法進行檢查，也可用好的元件替代試驗。不是十分復雜的電子電路，一般不用示波器，只用萬用表也能較快查出故障。