防爆电动机作为在易燃易爆环境中提供动力的关键设备，其运行可靠性直接关系到生产安全与系统稳定。其中，两相运行（俗称“断相”）是电动机常见且危害性极大的电气故障之一。深入理解其故障机理，并配置合理有效的保护措施，对于保障防爆电动机安全、延长设备寿命、防止重大事故具有至关重要的意义。

一、两相运行故障的物理机理与危害性分析

1. 起动阶段的两相故障
根据电机学基本原理，三相异步电动机的旋转磁场依赖于三相定子绕组中通以相位互差120°的对称电流。当电动机在起动前或起动瞬间即缺失一相电源（如因电源开关一相接触不良、熔断器单相熔断或线路单相断开），定子绕组便无法形成旋转磁场，仅产生脉振磁场。此时，电动机的起动转矩为零，转子无法旋转，电动机表现为强烈的电磁振动并伴有沉闷的“嗡嗡”声。

从电气特性看，此时电动机实质上处于不对称短路状态。理论分析与实验表明，两相起动时的线路电流（短路电流）为三相正常起动电流的约0.866倍。鉴于普通异步电动机的起动电流通常高达额定电流的4～7倍，因此，两相起动电流将达到额定电流的3.46～6.06倍。这一电流值虽略低于正常三相起动电流，但远超电动机的额定工作电流，且由于转子堵转，该大电流将持续存在。

危害性：巨大的堵转电流会在短时间内（数十秒内）使完好的两相定子绕组急剧过热，绝缘迅速老化甚至烧毁。同时，强烈的脉振磁场和机械振动会对轴承、机座等机械部件造成损伤。所幸，由于电动机在此状态下根本不能转动，运行人员较易通过声音和状态发现异常。同时，若系统按规范配置了熔断器保护，该电流通常足以使其熔断，从而切断故障。

2. 运行阶段的两相故障
电动机在运行过程中突然失去一相电源，其情况更为复杂和隐蔽。此时，电动机在机械惯性的作用下，转速不会立即降为零，而是转变为一种非正常的“单相感应电动机”运行模式，即“两相运行”。

其运行状态与过载程度密切相关，主要取决于电动机的最大转矩倍数K（即最大转矩与额定转矩之比）和当时的实际负载率：

• 若电动机负载较轻（低于一定临界值），它可能维持接近原速的运行，但电流会异常增大，效率显著下降。

• 若电动机带额定负载运行，理论分析与实践表明，当电动机的最大转矩倍数K≥2时，它仍可能维持两相运行，但转速会大幅下降，滑差率增大。

• 关键参数：在K=2、且带额定负载发生两相运行时，电动机的线电流将达到额定电流的约3.5倍。这一过电流倍数远大于一般过载，但又可能不足以使普通过载保护装置（如按1.2倍额定电流整定的热继电器）或熔断器迅速动作。

危害性：两相运行时，绕组中的电流严重不对称，完好两相的电流大幅增加（可达额定值的1.7倍以上），而第三相（开路相）绕组可能因感应产生电流。这导致绕组整体温升极不均匀且异常迅速。研究表明，在此状态下，电动机通常会在数分钟至数十分钟内因过热而烧毁，尤其是对于B级或F级绝缘的电动机，其绝缘的过热耐受时间远小于保护装置的传统动作时间，极易酿成绕组烧损事故。对于防爆电机而言，绕组过热还可能破坏隔爆结构完整性或成为内部点燃源，构成严重安全隐患。

二、传统保护方式的局限性与优化配置

1. 熔断器的保护作用分析
熔断器常用作电动机的短路保护。其选型通常遵循以下原则：对于起动不频繁、起动时间短的电动机，熔体额定电流（IH）取电动机额定起动电流（IZ）的1/2.5；对于频繁起动或重载起动的电动机，取IZ的1/(1.6~2)。

• 对于两相起动：如前所述，故障电流较大，按此原则选用的熔断器通常能够及时熔断，起到保护作用。

• 对于运行中断相：故障电流可能约为3.5倍额定电流。若熔断器仅按短路保护配置，其熔断特性曲线在该电流值下的动作时间可能较长，无法在电动机绕组过热损坏前可靠切断电源，存在保护“死区”。因此，仅依靠熔断器无法为运行中的两相故障提供充分保护。

2. 热继电器的保护作用与不足
传统双金属片式热继电器（通常整合在磁力起动器中）主要针对对称过载和三相均衡的发热提供良好保护。然而，对于两相运行这种不对称故障：

• 当电动机绕组为星形（Y）接法时，流过热元件（串接在线路中）的电流即为绕组电流，热继电器对断相故障能起到一定的保护作用，但反应可能不够迅速。

• 当电动机绕组为三角形（Δ）接法时（多数功率较大的电动机采用此接法），断相故障导致绕组内部出现环流，线电流与相电流关系复杂。此时，线电流的增加可能未达到热继电器整定动作值（通常为1.05~1.2倍额定电流），而绕组中已有一相电流远超额定值，导致该相绕组局部严重过热而烧毁，即出现“保护盲区”。

三、针对防爆电机的两相运行综合保护策略建议

鉴于两相运行故障的巨大危害性和传统保护的局限性，对防爆电动机必须采取更为可靠、灵敏的综合保护方案。

1. 采用专用电动机保护器：推荐使用电子式或智能型电动机综合保护装置。此类装置具备独立且灵敏的断相保护功能，通过实时监测三相电流的不平衡度或负序分量，能在数十毫秒至数秒内准确识别出断相故障，并立即跳闸。其保护性能不受电机接线方式（Y/Δ）影响，是解决两相运行保护问题的最有效手段。

2. 完善热继电器保护配置：若继续使用热继电器，必须选用带断相保护功能的热继电器（其内部采用差动放大机构或三相结构）。并确保其整定值与电动机额定电流精确匹配，定期校验。

3. 强化监测与预警：在重要的防爆电机回路中，可增设三相电流监测仪表或集成到DCS/PLC系统中，设置电流不平衡报警（通常>10%即预警），实现故障的早期发现。

4. 规范维护与检查：定期检查供电线路、接线端子、接触器触头、熔断器连接点的紧固情况，防止因松动、氧化导致的单相接触电阻增大乃至断开。这是预防两相运行故障的基础性工作。