金属冶炼电力设备运行维护与常见故障研究

吴国庆

（深圳市中金岭南有色金属股份有限公司丹霞冶炼厂，广东 韶关 512000）

0 引言

科技水平不断发展，使金属冶炼技术快速发展，人们日常生活与生产对电力设备需求逐渐增高，其运行安全受到重视。其稳定性直接影响着金属冶炼生产流程安全，相关企业应加强对其运行安全及故障排查，解决工作力度。因此，对金属冶炼电力设备运行维护与常见故障加以研究，具有重要意义。

1 金属冶炼电力设备维修和检查方法

1.1 直观判断

直观判断法通常是电力设备故障后，维修人员率先使用的检查方式，是电力设备维修的基础。其对维修人员专业技术能力水平要求较高，需要维修人员具有一定工作经验，具体内容是指维修人员依靠问、看、听、闻、摸等方式，对设备情况进行初步判断[1]。

维修人员可以先询问相关人员设备故障前后情况，包括设备运行时声音是否有明显异常、火花、异味及设备运行时的状态。通过简单询问，可以使维修人员快速对设备可能发生故障的部位和原因进行初步锁定；其次，维修人员需认真观察故障设备外部情况，检查设备外形是否发生变形、电流回路是否烧焦烧伤导致短路、部件连接是否松动、机械部分是否损坏；同时，维修人员还可以细听设备运行声音，电力设备在运行时普遍存在一定噪音，当设备出现故障时运行噪音会发生不同变化，通过辨别异常声音，可以帮助维修人员缩小故障范围，有利于后续维修工作的展开；另外，设备中线路出现烧焦、烧伤等故障后会产生异味，维修人员对设备及线路进行嗅闻，若闻到明显异味，即可将故障锁定为线路故障，并及时开展针对性维修；在保证维修人员绝对安全的前提下，可以将设备及线路电源关闭，用手触摸设备，判断其温度与振动情况是否在合理范围内。当在基础检查中发现可能影响工作人员人身安全的故障隐患时，需进行试车检查，若在检查过程中设备出现电路不稳、刺鼻异味等现象，维修人员必须立即终止检查，结合异常现象表现形式，对设备故障进行更深层次的判断。

1.2 电压测量

电压测量是电力设备检查维修的重要方式之一，通过精准测量设备各部分电压并与正常值进行对比，可以帮助维修人员找出故障部位。在实际检修中，即便设备故障部位已经确认，维修人员仍需谨慎深入测量，检查相关线路中晶体管、集成电路等处的电压值是否处于正常水平，有利于维修人员分析设备故障原因。

电压测量具体测量方法可以分为分阶、分段及点测量法3 种，维修人员应结合设备实际运行情况与故障表现形式的不同，灵活选择测量方式，有针对性地对设备电压进行测量检查[2]。

1.3 对比元件置换

与电压测量法相同，对比置换法同样是将设备数据与正常值进行对比，通过排查其中差异，检查设备故障部件及原因，不同的是，对比法中所参考数据更为全面。主要应用于多种元件共同控制同一设备发生故障时的检查维修工作，将不同元件数据进行对比，找出其中疑似故障元件，并以此来判断设备故障原因。

置换法普遍与对比法同步进行，当利用对比法找出故障元件后，使用同种规格元件对其进行替换，以达到维修目的。维修人员可以通过不停替换性能相同的元件来进行实验，判断设备故障真实原因，若元件替换对设备故障没有明显影响，则需更换检查维修方法。在应用置换法的过程中，维修人员需仔细检查所拆电器运行情况，在确保元件是设备故障主要原因后方可对电器替换，以避免在拆解电器替换元件时，使元件受到不必要的损伤。

1.4 短接法

电气线路短路故障是电力设备最常见的故障。对此，维修人员可以采用短接法检查断路，利用绝缘线路将所有疑似断路部位进行逐一连接，连接时，当电路突然恢复正常运作时，即可判断当前连接部位为断路部位。需要注意的是，在使用该方法对线路进行检查维修时，维修人员必须严格遵守相关操作规定，在保证自身安全的前提下才可开展工作。

2 金属冶炼电力设备常见故障和解决措施

2.1 变压器故障

金属冶炼电力设备所用变压器在运行上有其自身特点。现阶段来说，由于冶金企业数量与规模逐渐增多，市场竞争较为激烈。为保证自身发展优势，冶金企业必须从生产技术与管理手段上进行创新改革，运营成本大幅提升，导致企业成本管理压力较大。对此，不少企业选择缩减变压器运行规模，并停运部分备用变压器，同时提高剩余变压器运行负载率，以满足正常生产需求。数量的减少导致变压器负载率大幅提升，实际运行时极易满载，造成短时超载现象，使设备发生故障。如将电弧炉插入电极时，变压器负荷会瞬间从空载转为满负荷甚至是超负荷，电磁力巨大变化下，变压器线圈可能会发生形变，严重时甚至会发生各种短路情况。由此可见，目前大部分金属冶炼企业所用电力设备的变压器，运行环境恶劣，故障概率较高。为提高电力设备运行效率、降低设备故障率、提升生产质量，必须保证变压器平稳运行。因此，相关人员需定期检查试验设备所用变压器，及时解决其存在的问题，为设备安全提供保障。变压器试验常规项目，根据检查重点和方向的不同，分为针对变压器油、绕组直流电阻、绕组绝缘电阻及线圈变形等多个部分的试验项目。其中，线圈变形试验是近些年冶金企业不断总结规范的重点试验项目。

线圈变形是导致变压器短路的主要诱因。通常情况下是因线圈无法承受过大电磁力，从而导致其发生形变，进而造成匝间短路。对此，维修人员可以通过线圈变形试验，来有效判断变压器线圈内部绕组是否存在异常。首先，相关规程规定，进行线圈变形试验的变压器，其变压单位必须保持在110kV 及以上，且试验周期不得超过6 年。目前多数金属冶炼企业生产设备所用的都是35kV 电压等级的变压器，在负荷时变动较大，极易发生绕组变形故障。35kV 变压器所带负荷短路时，相关工作人员应对其进行线圈变形试验，及时排查线圈存在的问题，避免因线圈变形导致变压器运行故障。线圈变形试验主要是对变压器绝缘电阻和绕组直流电阻进行检查试验。以某冶金企业电力设备35kV变压器线圈变形试验为例，变压器故障后，工作人员现场测试其绝缘电阻和绕组直流电阻均无异常，而油色谱化验中发现变压器内乙炔和钴元素超标，这说明变压油曾因变压器内部放电而产生分解，工作人员通过观察变压器高压线圈变形试验的频响曲线，发现变压器内部绕组变形严重导致变压器短路[3]。

2.2 供电线路故障

金属冶炼供电线路规划时，应全面考量包括供电环境、线路防护措施以及视觉效果等综合性因素。通常情况下，出于对工作效率与隐秘性的考虑，冶金企业多选择地下供电。由于冶金企业供电线路无须修理，因此，供电线路的规划重点在于对电缆安装环境的稳定控制，尤其是铺设环境安全性及温度的恒定性，这是确保其长期运行的基础。地下供电线路布置种类繁多，一旦遇到突发的线路故障或事故，由于其复杂性和隐蔽性会使维修工作变得相当棘手。维修人员需熟练应对这类情况，以确保电力供应的连续性，保障生产活动的顺利进行。

2.3 控制线路和设备故障

金属冶炼的电路管理依赖于软件驱动的自动化，通过程序控制可以使精密操作的执行变得轻而易举，大幅提升了电力设备的操作便捷性和故障判断效率。在实际控制中，环境因素如噪音、信号波动以及温度变化等，都可能对控制系统构成干扰。这导致控制线路在设计与运行时，所需零部件繁多且结构复杂，冶金企业必须预先做好充足的库存准备[4]。

一般情况下，企业控制线路和设备故障主要归因于两类。一方面，断路器误操作。部分企业存在动力电源接入错误的情况，电源投入时间节点错误会直接导致控制线路负荷过大，从而出现超载短路现象。电力和控制电路是电力设备的核心组成部分，工作人员在检修完毕后，必须确保继电器和开关处于稳定状态，才能安全地接入电源，以保证控制线路与设备的安全性。另一方面，工作人员忽视了电容对控制器的影响。在控制线路运行期间，继电器可能会出现稳定性下降的情况，这时需依靠传感器远程控制电机的启动、停止和运转。若控制线路附近存在交流电源线路，所产生的感应电压会影响到控制系统的正常运作。对此，工作人员应将电容器放置于控制线路负载侧，以减少控制线路电流损耗与压降；同时还可以利用安装如电流互感器、电压表等监测设备，实时监测控制线路运行状况，对其中存在的异常情况及时采取针对性措施，以此来加强对控制线路的保护；在电容器选择方面，技术人员应充分考虑电容对控制线路的影响，尽量选择质量好、损耗低的电容器，减少电容器自身能量损耗的同时，降低控制线路总消耗；此外，电容器布置完成后，相关工作人员应定期对其进行检查和维护，及时更换其中老化或损坏失灵的电容器，以确保控制线路的稳定性。

2.4 电动机故障

电力设备电动机故障，主要分为滑环碳刷火花故障与发热故障两种。其中，电动机滑环碳刷火花故障的复杂性，主要源自冶金企业电气系统的多方面因素。不同电力设备内部压簧的品质不同导致其承载力和耐用度存在较大差异，进而影响到滑环和碳刷之间的电阻平衡，引发火花故障。电力设备长时间运行会导致滑环碳刷磨损形成大量尘埃积累，加剧了火花故障的发生。电力设备局部碳刷过热但未被及时察觉，可能会对整个金属冶炼流程的正常运行造成严重影响，使企业遭受重大经济损失。对此，冶金企业电气系统应对设备所用部件标准进行统一。在更换电动机卡簧时，必须使用同型号卡簧替换，并进行压力测试，确保所有碳刷对集电环施加压力一致。同时，加强对碳刷电阻值控制，保证所有碳刷电阻一致。每日全面检查碳刷与滑环接触状况，新更换碳刷必须经过充分研磨，确保其与滑环接触面积至少占7 成，并确保活动顺畅且在规定的范围内。

金属冶炼具有一定复杂性，需依赖多种电力设备协同工作，由于所用电力设备种类繁多，其故障同样具有多种表现形式。首先是电动机电压异常。想要确保电动机正常运转，必须对电压实行精准控制。如果电压过高，转子电流骤增，极易导致绕组过热，进而加速电机的老化和损耗。反之，若电压过低，则会导致电动机过热，使其运行效率大幅下降。金属冶炼需要电动机长时间运行，极易使电动机产生严重磨损，运行过程中的电力消耗转化为热能，会使电机频繁持续地处于高温状态，加剧了其老化和损坏的风险。针对电力设备中电动机过热故障，冶金企业应重点提升维修人员维修管理水平。技术人员需定期进行设备检查和维护，确保设备稳定运行。同时，密切关注设备自动断电情况，一旦发生突然跳闸情况，应迅速排查问题原因，进行修复，并及时向调度部门报告。对于电动机异常升温问题，技术人员应采取有效的冷却策略，通过通风和制冷设备，将电机持续运转时产生的大量热量及时处理，以保持工作环境的适宜温度。

2.5 继电保护故障

继电保护故障多源于电流互感器性能受限或开关保护设备选择不当。随着我国电力需求的不断攀升，部分地区配电网负载压力增大，电流过载现象频发，导致电流互感器因电流超限而饱和情况时常发生，从而对保护系统的正常运行造成严重影响。

针对因电流过载而引发的继电保护故障，首要解决策略是提升电抗器的阻抗性能，采用合理有效的电抗器以抑制短路电流。对于短路故障，应立即实施相应保护策略，迅速隔离故障区域，中断电流路径。同时，企业应强化对继电保护装置的日常巡检和维护工作，提前排除潜在故障隐患；加强人员培训，确保相关技术人员可以全面理解继电保护装置工作原理、操作流程及故障处理技巧，并定期组织应急演练，提升其快速响应和处置故障的能力。此外，还需结合实际需求与市场环境变化，适时更新和优化继电保护装置，提升其稳定性和安全性。通过这些综合性管理措施，企业能够有效地应对金属冶炼工作中的继电保护故障问题，增强设备运行的可靠性和安全性[5]。

3 结语

保证电力设备平稳运行，是冶金企业金属冶炼工作开展的基础。设备故障不仅会对企业生产活动造成影响，还在一定程度上对企业可持续发展进程形成阻碍。因此，企业应加强对设备运行维护，及故障排查解决工作的重视程度。分析并掌握设备不同维修与检查方法，深入了解其常见故障原因，并及时调整工作流程，制定出针对性应对策略，保证企业生产活动正常开展的同时，为冶金行业整体发展提供坚实保障。