金屬冶煉電力設備運行維護與常見故障研究

吳國慶

（深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司丹霞冶煉廠，廣東 韶關 512000）

0 引言

科技水平不斷發展，使金屬冶煉技術快速發展，人們日常生活與生產對電力設備需求逐漸增高，其運行安全受到重視。其穩定性直接影響著金屬冶煉生產流程安全，相關企業應加強對其運行安全及故障排查，解決工作力度。因此，對金屬冶煉電力設備運行維護與常見故障加以研究，具有重要意義。

1 金屬冶煉電力設備維修和檢查方法

1.1 直觀判斷

直觀判斷法通常是電力設備故障后，維修人員率先使用的檢查方式，是電力設備維修的基礎。其對維修人員專業技術能力水平要求較高，需要維修人員具有一定工作經驗，具體內容是指維修人員依靠問、看、聽、聞、摸等方式，對設備情況進行初步判斷[1]。

維修人員可以先詢問相關人員設備故障前后情況，包括設備運行時聲音是否有明顯異常、火花、異味及設備運行時的狀態。通過簡單詢問，可以使維修人員快速對設備可能發生故障的部位和原因進行初步鎖定；其次，維修人員需認真觀察故障設備外部情況，檢查設備外形是否發生變形、電流回路是否燒焦燒傷導致短路、部件連接是否松動、機械部分是否損壞；同時，維修人員還可以細聽設備運行聲音，電力設備在運行時普遍存在一定噪音，當設備出現故障時運行噪音會發生不同變化，通過辨別異常聲音，可以幫助維修人員縮小故障范圍，有利于后續維修工作的展開；另外，設備中線路出現燒焦、燒傷等故障后會產生異味，維修人員對設備及線路進行嗅聞，若聞到明顯異味，即可將故障鎖定為線路故障，并及時開展針對性維修；在保證維修人員絕對安全的前提下，可以將設備及線路電源關閉，用手觸摸設備，判斷其溫度與振動情況是否在合理范圍內。當在基礎檢查中發現可能影響工作人員人身安全的故障隱患時，需進行試車檢查，若在檢查過程中設備出現電路不穩、刺鼻異味等現象，維修人員必須立即終止檢查，結合異常現象表現形式，對設備故障進行更深層次的判斷。

1.2 電壓測量

電壓測量是電力設備檢查維修的重要方式之一，通過精準測量設備各部分電壓并與正常值進行對比，可以幫助維修人員找出故障部位。在實際檢修中，即便設備故障部位已經確認，維修人員仍需謹慎深入測量，檢查相關線路中晶體管、集成電路等處的電壓值是否處于正常水平，有利于維修人員分析設備故障原因。

電壓測量具體測量方法可以分為分階、分段及點測量法3 種，維修人員應結合設備實際運行情況與故障表現形式的不同，靈活選擇測量方式，有針對性地對設備電壓進行測量檢查[2]。

1.3 對比元件置換

與電壓測量法相同，對比置換法同樣是將設備數據與正常值進行對比，通過排查其中差異，檢查設備故障部件及原因，不同的是，對比法中所參考數據更為全面。主要應用于多種元件共同控制同一設備發生故障時的檢查維修工作，將不同元件數據進行對比，找出其中疑似故障元件，并以此來判斷設備故障原因。

置換法普遍與對比法同步進行，當利用對比法找出故障元件后，使用同種規格元件對其進行替換，以達到維修目的。維修人員可以通過不停替換性能相同的元件來進行實驗，判斷設備故障真實原因，若元件替換對設備故障沒有明顯影響，則需更換檢查維修方法。在應用置換法的過程中，維修人員需仔細檢查所拆電器運行情況，在確保元件是設備故障主要原因后方可對電器替換，以避免在拆解電器替換元件時，使元件受到不必要的損傷。

1.4 短接法

電氣線路短路故障是電力設備最常見的故障。對此，維修人員可以采用短接法檢查斷路，利用絕緣線路將所有疑似斷路部位進行逐一連接，連接時，當電路突然恢復正常運作時，即可判斷當前連接部位為斷路部位。需要注意的是，在使用該方法對線路進行檢查維修時，維修人員必須嚴格遵守相關操作規定，在保證自身安全的前提下才可開展工作。

2 金屬冶煉電力設備常見故障和解決措施

2.1 變壓器故障

金屬冶煉電力設備所用變壓器在運行上有其自身特點?，F階段來說，由于冶金企業數量與規模逐漸增多，市場競爭較為激烈。為保證自身發展優勢，冶金企業必須從生產技術與管理手段上進行創新改革，運營成本大幅提升，導致企業成本管理壓力較大。對此，不少企業選擇縮減變壓器運行規模，并停運部分備用變壓器，同時提高剩余變壓器運行負載率，以滿足正常生產需求。數量的減少導致變壓器負載率大幅提升，實際運行時極易滿載，造成短時超載現象，使設備發生故障。如將電弧爐插入電極時，變壓器負荷會瞬間從空載轉為滿負荷甚至是超負荷，電磁力巨大變化下，變壓器線圈可能會發生形變，嚴重時甚至會發生各種短路情況。由此可見，目前大部分金屬冶煉企業所用電力設備的變壓器，運行環境惡劣，故障概率較高。為提高電力設備運行效率、降低設備故障率、提升生產質量，必須保證變壓器平穩運行。因此，相關人員需定期檢查試驗設備所用變壓器，及時解決其存在的問題，為設備安全提供保障。變壓器試驗常規項目，根據檢查重點和方向的不同，分為針對變壓器油、繞組直流電阻、繞組絕緣電阻及線圈變形等多個部分的試驗項目。其中，線圈變形試驗是近些年冶金企業不斷總結規范的重點試驗項目。

線圈變形是導致變壓器短路的主要誘因。通常情況下是因線圈無法承受過大電磁力，從而導致其發生形變，進而造成匝間短路。對此，維修人員可以通過線圈變形試驗，來有效判斷變壓器線圈內部繞組是否存在異常。首先，相關規程規定，進行線圈變形試驗的變壓器，其變壓單位必須保持在110kV 及以上，且試驗周期不得超過6 年。目前多數金屬冶煉企業生產設備所用的都是35kV 電壓等級的變壓器，在負荷時變動較大，極易發生繞組變形故障。35kV 變壓器所帶負荷短路時，相關工作人員應對其進行線圈變形試驗，及時排查線圈存在的問題，避免因線圈變形導致變壓器運行故障。線圈變形試驗主要是對變壓器絕緣電阻和繞組直流電阻進行檢查試驗。以某冶金企業電力設備35kV變壓器線圈變形試驗為例，變壓器故障后，工作人員現場測試其絕緣電阻和繞組直流電阻均無異常，而油色譜化驗中發現變壓器內乙炔和鈷元素超標，這說明變壓油曾因變壓器內部放電而產生分解，工作人員通過觀察變壓器高壓線圈變形試驗的頻響曲線，發現變壓器內部繞組變形嚴重導致變壓器短路[3]。

2.2 供電線路故障

金屬冶煉供電線路規劃時，應全面考量包括供電環境、線路防護措施以及視覺效果等綜合性因素。通常情況下，出于對工作效率與隱秘性的考慮，冶金企業多選擇地下供電。由于冶金企業供電線路無須修理，因此，供電線路的規劃重點在于對電纜安裝環境的穩定控制，尤其是鋪設環境安全性及溫度的恒定性，這是確保其長期運行的基礎。地下供電線路布置種類繁多，一旦遇到突發的線路故障或事故，由于其復雜性和隱蔽性會使維修工作變得相當棘手。維修人員需熟練應對這類情況，以確保電力供應的連續性，保障生產活動的順利進行。

2.3 控制線路和設備故障

金屬冶煉的電路管理依賴于軟件驅動的自動化，通過程序控制可以使精密操作的執行變得輕而易舉，大幅提升了電力設備的操作便捷性和故障判斷效率。在實際控制中，環境因素如噪音、信號波動以及溫度變化等，都可能對控制系統構成干擾。這導致控制線路在設計與運行時，所需零部件繁多且結構復雜，冶金企業必須預先做好充足的庫存準備[4]。

一般情況下，企業控制線路和設備故障主要歸因于兩類。一方面，斷路器誤操作。部分企業存在動力電源接入錯誤的情況，電源投入時間節點錯誤會直接導致控制線路負荷過大，從而出現超載短路現象。電力和控制電路是電力設備的核心組成部分，工作人員在檢修完畢后，必須確保繼電器和開關處于穩定狀態，才能安全地接入電源，以保證控制線路與設備的安全性。另一方面，工作人員忽視了電容對控制器的影響。在控制線路運行期間，繼電器可能會出現穩定性下降的情況，這時需依靠傳感器遠程控制電機的啟動、停止和運轉。若控制線路附近存在交流電源線路，所產生的感應電壓會影響到控制系統的正常運作。對此，工作人員應將電容器放置于控制線路負載側，以減少控制線路電流損耗與壓降；同時還可以利用安裝如電流互感器、電壓表等監測設備，實時監測控制線路運行狀況，對其中存在的異常情況及時采取針對性措施，以此來加強對控制線路的保護；在電容器選擇方面，技術人員應充分考慮電容對控制線路的影響，盡量選擇質量好、損耗低的電容器，減少電容器自身能量損耗的同時，降低控制線路總消耗；此外，電容器布置完成后，相關工作人員應定期對其進行檢查和維護，及時更換其中老化或損壞失靈的電容器，以確?？刂凭€路的穩定性。

2.4 電動機故障

電力設備電動機故障，主要分為滑環碳刷火花故障與發熱故障兩種。其中，電動機滑環碳刷火花故障的復雜性，主要源自冶金企業電氣系統的多方面因素。不同電力設備內部壓簧的品質不同導致其承載力和耐用度存在較大差異，進而影響到滑環和碳刷之間的電阻平衡，引發火花故障。電力設備長時間運行會導致滑環碳刷磨損形成大量塵埃積累，加劇了火花故障的發生。電力設備局部碳刷過熱但未被及時察覺，可能會對整個金屬冶煉流程的正常運行造成嚴重影響，使企業遭受重大經濟損失。對此，冶金企業電氣系統應對設備所用部件標準進行統一。在更換電動機卡簧時，必須使用同型號卡簧替換，并進行壓力測試，確保所有碳刷對集電環施加壓力一致。同時，加強對碳刷電阻值控制，保證所有碳刷電阻一致。每日全面檢查碳刷與滑環接觸狀況，新更換碳刷必須經過充分研磨，確保其與滑環接觸面積至少占7 成，并確保活動順暢且在規定的范圍內。

金屬冶煉具有一定復雜性，需依賴多種電力設備協同工作，由于所用電力設備種類繁多，其故障同樣具有多種表現形式。首先是電動機電壓異常。想要確保電動機正常運轉，必須對電壓實行精準控制。如果電壓過高，轉子電流驟增，極易導致繞組過熱，進而加速電機的老化和損耗。反之，若電壓過低，則會導致電動機過熱，使其運行效率大幅下降。金屬冶煉需要電動機長時間運行，極易使電動機產生嚴重磨損，運行過程中的電力消耗轉化為熱能，會使電機頻繁持續地處于高溫狀態，加劇了其老化和損壞的風險。針對電力設備中電動機過熱故障，冶金企業應重點提升維修人員維修管理水平。技術人員需定期進行設備檢查和維護，確保設備穩定運行。同時，密切關注設備自動斷電情況，一旦發生突然跳閘情況，應迅速排查問題原因，進行修復，并及時向調度部門報告。對于電動機異常升溫問題，技術人員應采取有效的冷卻策略，通過通風和制冷設備，將電機持續運轉時產生的大量熱量及時處理，以保持工作環境的適宜溫度。

2.5 繼電保護故障

繼電保護故障多源于電流互感器性能受限或開關保護設備選擇不當。隨著我國電力需求的不斷攀升，部分地區配電網負載壓力增大，電流過載現象頻發，導致電流互感器因電流超限而飽和情況時常發生，從而對保護系統的正常運行造成嚴重影響。

針對因電流過載而引發的繼電保護故障，首要解決策略是提升電抗器的阻抗性能，采用合理有效的電抗器以抑制短路電流。對于短路故障，應立即實施相應保護策略，迅速隔離故障區域，中斷電流路徑。同時，企業應強化對繼電保護裝置的日常巡檢和維護工作，提前排除潛在故障隱患；加強人員培訓，確保相關技術人員可以全面理解繼電保護裝置工作原理、操作流程及故障處理技巧，并定期組織應急演練，提升其快速響應和處置故障的能力。此外，還需結合實際需求與市場環境變化，適時更新和優化繼電保護裝置，提升其穩定性和安全性。通過這些綜合性管理措施，企業能夠有效地應對金屬冶煉工作中的繼電保護故障問題，增強設備運行的可靠性和安全性[5]。

3 結語

保證電力設備平穩運行，是冶金企業金屬冶煉工作開展的基礎。設備故障不僅會對企業生產活動造成影響，還在一定程度上對企業可持續發展進程形成阻礙。因此，企業應加強對設備運行維護，及故障排查解決工作的重視程度。分析并掌握設備不同維修與檢查方法，深入了解其常見故障原因，并及時調整工作流程，制定出針對性應對策略，保證企業生產活動正常開展的同時，為冶金行業整體發展提供堅實保障。