礦山井下機電設備電氣線路故障分析及檢測方法

賈小瓊

摘要：機電設備電氣線路的正常運行對礦山生產系統有著重要的作用。針對礦山井下生產系統中，機電設備常見的電氣線路故障進行了分析總結，根據實踐經驗，針對井下這一特殊的環境，提出了合理的故障診斷策略及檢測方法步驟，為礦山機電設備的安全可靠運行及保障礦山企業，安全高效生產提供有用的參考價值和建議。

關鍵詞：井下機電設備;電氣線路;故障;檢測

0 引言

隨著科技水平的不斷提高，各式各樣的新技術、新型機電設備不斷應用到礦山綜合生產系統中，礦井機械自動化程度得到了大幅提高，礦山企業機電設備也不斷更新換代。礦山生產系統涉及大量的機電設備，都處于井下工作面的特殊生產環境應用中，所處環境較為惡劣，受到潮濕、大量粉塵的影響以及采掘引起的沖擊地壓載荷等等。因此，井下機電設備的安全可靠運行是保障礦山企業安全高效生產的必要條件。隨著礦山機電設備功率越來越大，自動化程度越來越高，設備的電氣線路也變得更加復雜，電器系統產生的故障如果不能及時進行判斷和檢修，會極大的影響了機電設備的安全運行。因此，需針對礦山井下這一特殊環境，對機電設備電氣故障及維修檢測方法進行全方位的研究是非常有必要的。

1 礦山機電設備電氣控制系統常見故障及原因探討

1.1 短路故障

最常見的故障即為電路短路，短路會造成整個電氣線路癱瘓，導致電器線路中電流過大，燒壞電氣線路中的機電設備，甚至引發火災，發生安全事故，導致整個生產系統停滯。引起井下線路發生短路故障的主要原因有：因井下特殊的環境電氣設備受潮或滲水造成絕緣低下而引起短路;電線絕緣老化或機械性損傷絕緣層;電流異常超出額定過大發熱破壞絕緣;導電性物品異常搭接等，短路會對整個電氣線路產生致命性的影響。短路通常表現為接地短路、三相短路、兩相短路或者變壓器內線圈短路等。

1.2 斷路故障

機電設備線路的斷路故障也是常見故障之一，機電設備通過一段時間的運行，由于設備某些固有的運行特點、設備巡檢維修不到位或受外力的影響，電氣線路發生斷路故障，而造成機電設備不能正常工作（在某種情況下還會發生安全事故）。引起井下線路發生斷路故障的主要原因有：一是井下電氣線路長期受力不均（例如：井下豎井安裝的電纜長期受重力的影響，就容易發生斷線）;二是移動機電設備線路受機械拉伸的影響（例如：帶電運行的移動設備電鏟的電纜運行容易被拉斷而發生斷路）;三是線路氧化、機械振動、井下放炮產生沖擊波等因素（例如：銅鋁結合的接線頭容易發生斷線;井下放礦震動設備線路容易斷線;井下配電柜及照明線路等機電設備線路，容易受到井下放炮所產生的沖擊波影響，而發生電氣線路斷路故障）。

1.3 機電設備線路過載故障

機電設備過載是引發電氣線路常見故障之一，此故障是由于在完整的電路系統中通過機電設備的電流過大，并超過了設備的額定電流，使得機電設備超負荷運行，若處理及時，減少相應負載則會造成機電設備生產效率降低，若處理較晚且不妥當，則會導致電氣線路中的機電設備過負荷運行時間較長，可能燒毀機電設備，導致重大火災事故等，甚至導致整個電氣系統發生癱瘓。

1.4 電源缺相

電源缺相即在完整的電氣線路中，電動機正常運行時，其三相電源中的一相熔斷了熔斷器或其他原因其中一相斷線，最終導致電機兩相運行電流升高發熱，造成缺相故障，長時間運行可能燒毀電機。電源缺相故障在電氣系統中較少出現，但也是極其關鍵的一個環節。一旦電源發生缺相故障，會對整個電氣系統產生重大的安全隱患。

2 井下機電設備電氣檢測要求

2.1 機電設備檢測人員

首先必須具備井下電氣安全操作作業資格證，熟悉井下電氣安全技術操作規程，熟悉井下機電設備性能、結構及電氣工作原理，能熟練掌握電氣檢測儀器儀表的使用，對現場電氣設備安裝線路圖熟悉，做到心中有數，才能做到機電設備電氣線路的檢測得心應手。

2.2 確定好機電設備檢測部位

在熟悉機電設備電氣原理圖的情況下，才能有的放矢的對電器線路進行檢測。在進行檢測時一定要搞清楚該電器元件是需要帶電檢測或是不帶電檢測，應防止因為故障部位檢測不當而導致電氣設備損壞，尤其是要確保檢測人員的安全。

2.3 對機電設備故障的檢測要注重步驟

首先確定被檢測機電設備設施井下周圍環境是否安全，具不具備檢測條件（如：設備所在處有無塌方、冒頂、滲水等現象）;其次是要了解被檢測設備的故障現象，依據現場故障狀態，針對該機電設備設施擬定故障檢測工作計劃表（見表1）;再使用合適的檢測儀器儀表，按照故障檢測計劃表上的參數或狀態等標準及設備電氣原理，進行嚴格檢測判斷故障原因，并做好詳細記錄，以便以后能及時處理類似的機電設備設施電氣故障。

3 井下機電設備電氣故障檢測的應用方法

機電設備出現故障需要及時維護，為降低電氣線路故障的影響，必須及時進行診斷，常用的故障診斷方法包括電阻、電壓法等。電阻、電壓法檢測電氣線路故障通過萬用表測量線路電阻或電壓，按電氣線路原理圖對檢測結果分析。線路出現斷路時，一般使用萬用表的電阻測量法來測試;線路出現短路時通常選用電壓檢測法，使用萬用表表筆與機電設備連接，確定線路故障范圍。下面就幾種比較適合井下的常見電氣故障檢測方法進行討論。

3.1 電阻測量法

對于機電設備的電阻測量來說，具有廣泛性和普遍性，指根據電阻的變化情況，對斷路的具體位置進行有效判定，在井下特殊環境中空氣潮濕萬用表電池容易電量不足或損壞，在實際應用電阻測量方法前，應對萬用表進行校驗，確保讀數準確。同時，需要保證機電設備處于停滯狀態，徹底與電流進行阻隔，避免由于電流運行對電阻測量設備進行損壞。在檢測過程中，需要根據電氣設備的實際情況，對測量量程進行適當選擇，可大致分為以下兩種電阻測量方式：

3.1.1 分階測量。

分階測量是通過對電路電阻值大小的判斷，進一步對故障進行確定，其實質測量內容與分段測量方法具有較強的類似性。在實際測量過程中，需要保證與電源徹底斷開，在此基礎上將機電設備的被測電路進行有效隔離，并對其進行針對性測量，在已經測出不同電路之間的電阻值后，需要根據實際情況，對各階電阻值進行有效對比，如果各個數值具有較強的相近性，或者與電路圖符合程度較高，則可有效表明機電設備中沒有出現電路連接狀態不佳，以及斷路等不良情況，但是，如果電阻值與其他電路電阻差距較大，則可判斷出機電設備電氣電路可能接觸不良或斷路的故障;若線圈等負載始終處于0值狀態，則線圈等負載處在短路狀態，必須采取相應的整改措施。

3.1.2 分段測量。

分段測量是以電氣圖為依據，利用歐姆表對機電設備的電路進行分段測量，更深地說，就是對電路中的各個關鍵位置點進行斷路檢測，尋找其中存在的自然斷開點。在實際分段檢測過程中，將電路圖與機電設備電路電阻值進行有機結合，如果發現被測電阻值處于無窮大狀態時，可進一步表明該段電路出現斷路故障，可將其深化到具體點位，繼而可找出故障點的具體位置。

3.2 電壓測量法

在實際機電設備電氣斷路故障檢測過程中，電壓測量法具有較高的使用頻率，同時，對檢測人員的專業技能要求也不高，具有較強的實用性和有效性。其主要是利用電壓表，對機電設備內電路兩端的電壓進行有效檢測，從而對斷路位置加以確定。在實際檢測時，需注意萬用表電壓檔位的準確選擇，如知道被測電路電壓值，可以直接選擇合適電壓檔位，如不知道電路電壓值時需從最高電壓檔位向低檔位選擇電壓檔位，需要保證電路斷開位置始終處于閉合狀態，同時，還要加強與電源的連接，保證電流的連續特性。可將電壓檢測方式分為以下兩種常用形式：

3.2.1 分階檢測法。

具體的檢測方法是將電氣設備與萬用表的表筆進行連接，并在電路一端將檢測裝置進行固定，另一端需以電路圖為基準，對線路的各個點的電壓值進行有效測量，萬用表的作用是對檢測數值進行有效讀取和表示，從而對故障位置進行確定，如果測量出的電壓數值與電源電壓保持一致狀態，則表示不存在斷路故障情況，但是，如果被測點電壓值為0，則表示存在斷路故障，可通過對檢測裝置逐級移動，進一步縮小故障范圍，并確定故障點的實際位置。此種故障檢測方式能夠提高工作效率，縮短檢測時間，具有明顯的檢測效果。

3.2.2 對地電壓測量。

按照電路圖的實際節點位置安裝，與實際電路點進行對比，確定電路點的實際位置，在此基礎上，對地電壓的斷路故障點進行有效判斷，但是，此種電壓測量方式具有一定危險性，因此，需要嚴格要求檢修人員做好安全保障措施，在對測量量程確定的同時確保其具有較強的科學性和合理性，對人身及設備安全起到一定保障作用。

3.3 跨接線檢測法

在實際電氣線路檢測中總結出來的方法，將一根絕緣良好的導線跨接在，認為最可能出現斷路故障的部位進行短接，當跨接到某一點時，如果電路接通，說明故障點就在導線連接的兩點之間。

3.4 替換排除法

替代法也是在電氣線路故障檢測中總結出的實用方法，礦山井下特殊的環境機電設備在作業時要求效率要高，設備出現故障就要求快速處理，及時讓設備投入生產，在某些情況不能很好判斷電器元件的好壞時，可以將檢測合格的電器元件進行替換，如設備功能恢復正常，說明替代點就是故障點，此方法簡便實用。

4 結語

井下機電設備的電氣線路的正常運行對礦山綜合生產系統有著至關重要的作用，礦山在設計機電設備電氣線路時，應參考常見故障原因，在設計源頭上控制故障的產生，盡量做到設備的本質安全性。針對機電設備出現的電氣線路故障，檢測要及時，處理解決方法也必須準確，努力做到及時排除故障，確保機電設備盡快投入安全正常生產。

參考文獻

[1]師成榮.試述機電設備的電氣線路故障及改進措施[J].建材與裝飾，2017（49）：171.

[2]居劍文.機電設備的電氣線路故障分析及改進措施探究[J].工業設計，2016（12）：147-148.