電氣維修方法論第八篇（電氣故障的原理）

就像人會生病一樣電氣設備也會產生故障，電氣設備故障分為電氣故障、機械故障等。因為本書主要討論電氣部分，所以故障一般特指電氣故障。故障現象是查找故障源的起點，故障源能正向合理解釋故障現象。

一、故障現象的特征和規律

故障電氣設備表現出異常稱為故障現象，是能反復重現的客觀存在，具有多種不同表現形式。故障現象來自于人直接感知、儀器間接檢測和他人提供信息。人通過自身視覺、嗅覺、味覺和觸覺直接感知故障現象。專業儀器能夠準確測量和保存設備重要技術參數，適用于檢測不可見、撲捉變化快或記錄周期長的故障現象。通過他人間接了解故障發生時間、地點、當前狀態和采取措施、外部環境和維修歷史等相關信息。故障現象表現形式按空間分布、時間變化、功能狀態和外部環境等層面和角度分為整體故障和局部故障、明顯故障和隱蔽故障、穩定故障和動態故障、必然故障和偶然故障。

整體故障特征是設備整機異常，表現為設備無法啟動、保護停機等狀態，雖能被人直接感知，但不能縮小排查故障部件的空間范圍，通常與設備中公共部件有關；局部故障特征是設備局部功能異常，表現為設備能啟動，但部分功能異常，不但能被人直接感知，還能縮小故障部件排查范圍，通常與設備中相關功能部件有關。

明顯故障特征是故障現象表現明顯，容易被人直接感知，可作為查找故障源切入點；隱蔽故障特征是故障現象隱蔽，不易被人直接感知，需要借助于專用工具拆卸設備或專業儀器檢測間接感知故障現象。

穩定故障特征是故障現象持續穩定，表現為故障現象持續穩定或周期性重現，容易捕捉，可作為查找故障源切入點；動態故障特征是故障現象動態變化，表現為故障現象稍縱即逝或變化緩慢，不易捕捉，需要借助專業儀器或咨詢他人找到故障現象。

必然故障特征是設備運行過程中必然出現的故障現象，表現為設備啟動、運行、操作或關機等狀態下出現故障，不但能被人直接感知，還能縮小排查故障狀態的范圍；偶然故障特征是設備運行時間長、外部電磁能干擾或環境溫度高等因素導致偶然出現的故障現象，表現為設備不能持續穩定工作，需要長時間才能觀察到故障現象，可作為查找故障源切入點。

故障電氣設備表現出多種故障現象。在電氣維修選擇合理切入點、縮小故障源查找范圍和判斷對象好壞時，局部故障、明顯故障、穩定故障和必然故障的邏輯判斷價值大于整體故障、隱蔽故障、動態故障和偶然故障。電氣維修時先對已發現故障現象按分析判斷價值高低排序，再用理論分析和實踐經驗進行篩選，把相互間呈因果關系的故障現象分為主要和次要異常，呈并列關系的主要異常統稱為關鍵異常，通常把主要異常和關鍵異常作為查找故障源的切入點。

二、故障源的特征和規律

電氣設備產生故障現象的原因稱為故障源，通常有使用操作不當、突發極端事件、自然磨損老化、設計制造安裝缺陷等。使用操作不當、突發極端事件屬于隨機性故障，沒有類似案例可借鑒。自然磨損老化、設計制造安裝缺陷屬于必然性故障，通常有類似案例可借鑒。

使用操作不當產生設備故障概率最大，包括使用人員不遵守規范造成操作錯誤或操控能力弱造成設備綜合故障；工作態度消極未及時關注設備狀態或忽視日常維護造成設備綜合故障；缺少質量安全意識使用不合格或過期配件造成設備綜合故障；因超設計極限使用造成提前磨損、結構失效、線路氧化或絕緣老化等設備綜合故障。此類故障源容易驗證。

突發極端事件產生設備故障概率次之，包括因突發沖擊或破壞產生故障，如外部機械碰撞產生的震動、變形和斷裂產生的機械故障，使用過程中因內部機械卡死燒毀電機產生的電氣故障；被水侵泡、空氣腐蝕和外界強電磁干擾等對設備產生綜合故障；因市電電網波動產生過電壓、過電流沖擊對設備產生電氣故障；因遭遇極端溫度、高濕度和高粉塵造成對敏感元件、絕緣層、內部電路的電氣或絕緣性能下降產生電氣故障。此類故障源不易驗證。

自然老化磨損產生故障概率再次之，因為故障對象中不同部件生命周期不同，所以部分壽命短部件失效造成設備整體故障。包括因超期使用造成部分易耗部件性能下降，如電解類電容高溫鼓包漏液干枯容量降低、材料老化絕緣性能降低、半導體類元件耐溫和耐壓性能降低造成設備電氣故障；因大功率元件長期發熱使線路氧化后接觸不良造成設備電氣故障；因機械部件超期磨損后精度降低造成設備機械故障。如果故障設備中多數核心部件同時老化磨損嚴重，那就喪失維修價值。

長期正常工作電氣設備因設計制造安裝缺陷產生故障概率最小，但是在同廠家同批次產品中會反復重現。包括因技術方案不成熟、材料選型過于保守后穩定性和抗過載能力差造成設備綜合故障；因硬件和軟件不匹配、程序缺陷或功能缺失造成設備電氣故障；因制造工藝水平低或材料質量差等造成設備綜合故障；因沒有按設計要求安裝調試，提供滿足設備工作條件（如環境溫度和市電電壓波動范圍等）造成設備綜合故障。

故障電氣設備可能同時存在一處或多處獨立故障源，新設備或經常使用設備存在單一故障源的概率較高。如果有多處故障源，把影響電氣設備核心功能的故障源稱為主要故障源，其它故障源稱為次要故障源。根據維修經驗絕大部分電氣故障只有一個主要故障源，同時存在多處獨立故障源的概率較小，這是維修時查找故障源的重要判斷依據。

找到故障設備故障源后，需要結合故障時間和環境因素，用故障源合乎邏輯的解釋故障現象并演繹出故障過程，既能提高維修質量避免類似故障復發，也為今后查找類似故障源提供參考依據。

三、故障現象和故障源的關系

故障源和故障現象是先因后果的正向收斂關系，設備發生故障后必然會產生故障現象，所有故障現象必然存在故障源。通過歸納找出故障特征和規律能提高以后查找類似故障源的效率。根據故障現象排查故障源，是追因溯源的逆向發散過程，也是電氣維修的核心工作。

因為故障現象和故障源之間存在多對多發散關系，相同故障現象可能存在多種故障源，同一故障源總會表現出多重故障現象，通常故障現象數量多于故障源，故障現象和故障源間邏輯鏈復雜程度決定了由故障現象排查故障源的難度，當難度較大時，需要根據故障對象綜合特征和規律、技術資料和實踐經驗，通過觀察檢測、邏輯推理和試驗驗證提高排查過程的收斂性，準確的找出故障源。篩選出與故障源呈單對單邏輯關系故障現象，作為切入點能提高排查故障源的效率。
（作者：羅清；地址：四川省攀枝花市東區；電話：13548205451；微信：pzhLQ564200811；QQ：564200811）