【摘要】人類的經(jīng)濟(jì)活動已經(jīng)到了工業(yè)經(jīng)濟(jì)時代,對電氣設(shè)備的穩(wěn)定運行具有更高的要求。因此,采取相應(yīng)的故障診斷措施,提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障,提高電氣設(shè)備運行的可靠性迫在眉睫。應(yīng)該兼顧理論和實際,通過采取各種監(jiān)測及判斷措施,發(fā)現(xiàn)破壞性的故障;預(yù)防功能性故障的發(fā)展,來提高電氣的可靠性。

　　【關(guān)鍵詞】故障診斷的目的、特征狀態(tài)量及監(jiān)測、一些特殊電磁量及診斷方。

　　一、前言:

　　人類的經(jīng)濟(jì)活動已經(jīng)到了工業(yè)經(jīng)濟(jì)時代,并正在轉(zhuǎn)入高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的時期,這就對電氣設(shè)備的穩(wěn)定運行具有更高的要求。它對現(xiàn)代通訊、電子儀器、計算機(jī)、工業(yè)自動化、電力工程、國防及某些高新技術(shù)提供高質(zhì)量、高效率、高可靠性的電源起著關(guān)鍵作用。因此,采取相應(yīng)的故障診斷措施,提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障,提高電氣設(shè)備運行的可靠性迫在眉睫。

　　現(xiàn)今電氣設(shè)備的使用范圍廣泛,涉及領(lǐng)域繁復(fù),應(yīng)用種類多樣,如果沒有相對應(yīng)的診斷方法是無法確保電氣設(shè)備的可靠性的。因此應(yīng)該兼顧理論和實際,通過采取以下各種監(jiān)測及判斷措施,來提高電氣的可靠性。

　　二、故障診斷的目的及產(chǎn)生故障的原因

　　1.故障診斷的目的是“識別現(xiàn)狀、預(yù)測未來”。

　　2.故障包括:①使設(shè)備立刻喪失其功能的破壞性故障;②降低設(shè)備功能的但沒有完全喪失功能的功能性故障;③人為的誤操作停車故障。

　　三、設(shè)備狀態(tài)量及監(jiān)測

　　1.狀態(tài)量的分類及采集

　　1.1.運行狀態(tài)量: 如表1所示為電氣運行中的各種狀態(tài)量。

　　1.2狀態(tài)量的采集方法:檢查、測量、檢測 、監(jiān)測。

　　2.常用于診斷的監(jiān)測技術(shù)

　　2.1電流分析法:監(jiān)測負(fù)載電流幅值、波形并進(jìn)行頻譜分析,可診斷出電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組斷條、氣隙偏心、定子繞組故障、轉(zhuǎn)子不平衡等缺陷。定子電流檢測診斷斷條的原理:理論上,定子電流的頻率是單一的,即電源頻率。特征:邊頻分量隨負(fù)載增加而增加;隨故障程度加重而加重。

　　2.2振動診斷:對振動信號進(jìn)行信號處理和分析

　　2.3絕緣診斷:對設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)、工作性

　　能和是否存在缺陷做出判斷,并對絕緣剩余壽命作出預(yù)測

　　2.4溫度診斷:對設(shè)備各部分溫度進(jìn)行檢測或紅外測試

　　2.5振聲診斷:對診斷的對象同時采集振動信號和噪聲信號。

　　3.各種電力設(shè)備可用于診斷的輸入/輸出的電量。

　　3.1避雷器:工作電壓下流過避雷器的電流及其變化。

　　3.2電磁式電壓互感器:工作電壓下的勵磁電流及其變化

　　3.3耦合電容器:工作電壓下流過絕緣的電流I0及工作電壓下的噪音干擾。

　　3.4三相電容型設(shè)備:工作電壓下每相流過絕緣的電流I0和三相選頻電壓U0值

　　3.5電力變壓器及電機(jī):電壓、電流(空載勵磁電流、負(fù)載電流、不對稱電流等)、頻率、有功及無功功率等。

　　四.一些特殊電磁量及診斷方法

　　1.軸電壓:運行時轉(zhuǎn)軸兩端的電位差。設(shè)計和正常運行的電機(jī)設(shè)備其值很小。當(dāng)電機(jī)設(shè)計、調(diào)整存在問題,電機(jī)出現(xiàn)故障的情況時,電機(jī)往往會出現(xiàn)較高的軸電壓,軸電壓產(chǎn)生的原因通常有:磁通脈動,通常由磁路不對稱或磁場畸變引起;單極效應(yīng);電容電流等因素。軸電壓含有交流分量、直流分量和高頻分量,必須進(jìn)行頻譜分析。

　　2.負(fù)序不對稱電流 :出現(xiàn)可能原因有:①三相負(fù)荷不對稱;②發(fā)生不對稱故障。

　　3.電氣試驗測量結(jié)果:對試驗結(jié)果的分析與判斷能發(fā)現(xiàn)可能存在的電氣故障隱患。

　　4.感應(yīng)電勢的微分探測。采用微分探測線圈,安裝在定轉(zhuǎn)子間氣隙或固定于定子槽內(nèi),由于探測線圈的感應(yīng)電勢正比于轉(zhuǎn)子各槽漏磁密波的微分,從感應(yīng)電勢波形圖可以判斷對應(yīng)各槽有無匝間短路。

　　五、振動與故障的關(guān)系

　　對于旋轉(zhuǎn)機(jī)械,異常振動是機(jī)械內(nèi)部缺陷的表征。旋轉(zhuǎn)機(jī)械的大部分故障都可以從振動中表現(xiàn)出來。

　　低頻振動時 振動體的振動強(qiáng)度與位移成正比

　　中頻振動時 振動強(qiáng)度與速度成正比(電機(jī)振動的主要頻率范圍)

　　高頻振動時 振動體的振動強(qiáng)度與加速度成正比。

　　六、聲音與故障的關(guān)系

　　1.電力變壓器的異常聲響。根據(jù)異常情況的不同,發(fā)生異常的原因主要有:

　　1.1聲音均勻持續(xù),但比平時明顯增大。電網(wǎng)發(fā)生單相接地或諧振過電壓、變壓器過負(fù)荷,使變壓器電流超過額定值。

　　1.2聲音比平時增大,且有明顯雜音。緊固部件如內(nèi)部夾件、鐵芯壓緊螺釘松動,在電磁應(yīng)力下引起硅鋼片共振,使振動增強(qiáng)。

　　1.3聲音中夾雜“劈啪”的放電聲或不均勻的爆裂聲。多是由于繞組或引出線對外殼閃絡(luò)放電,接地不良或未接地的金屬部件發(fā)生靜電放電,變壓器內(nèi)部絕緣擊穿,產(chǎn)生嚴(yán)重放電。此時應(yīng)立即停運并通知檢查。

　　1.4聲音中有像水沸騰的“咕嘟”聲。變壓器內(nèi)部發(fā)生匝間短路或分接開關(guān)接觸不良,造成局部嚴(yán)重過熱,使油溫急劇升高沸騰。必須立即退出運行進(jìn)行檢修。

　　2.其它電氣設(shè)備的異常聲響。

　　2.1電壓互感器的聲音異常。電壓互感器中有游離放電、靜電放電等原因引起聽得見的“噼啪、咝”之類聲音;因螺栓、螺帽等的松動引起的共振聲,等。

　　2.2電流互感器的聲音異常。當(dāng)電流互感器開路時,會發(fā)出比正常時大得多的“嗡嗡”聲。

　　2.3絕緣子的電暈放電聲。端子金具上突出部分的電暈放電,被污染的絕緣表面產(chǎn)生的沿面放電會發(fā)出可聽得見的聲音,還有其它如絕緣子、套管的龜裂和內(nèi)部缺陷等原因

　　七、溫度與故障的關(guān)系

　　當(dāng)電氣設(shè)備內(nèi)部存在短路性故障時,就會在局部產(chǎn)生溫度的急劇升高,形成所謂的局部異常溫升。

　　1.鐵心過熱點

　　1.1早期特征是鐵心的渦流和局部區(qū)域的溫度過高。

　　1.2可通過紅外熱成像準(zhǔn)確測量。

　　2.繞組局部過熱點

　　2.1電機(jī)和變壓器的繞組由于匝間短路、股線斷裂造成內(nèi)部放電,因絕緣磨損造成局部漏電流增大,導(dǎo)致局部過熱是較常見的故障。其先兆是局部溫升高,出現(xiàn)絕緣分解的異味等。

　　2.2局部過熱的測量主要有:分布測點溫度測量(如熱電偶、光纖溫度傳感器)、紅外熱成像、絕緣分解物監(jiān)測等手段。

　　3.變壓器絕緣油油溫異常

　　3.1導(dǎo)致變壓器油溫異常的原因主要有:

　　3.1.1變壓器內(nèi)部故障引起的發(fā)熱劇增,發(fā)熱不平衡,油循環(huán)死角。變壓器繞組的匝間短路、線圈的放電、鐵芯及夾件的環(huán)流、內(nèi)部引線接頭發(fā)熱乃至鐵芯起火等都引起變壓器溫度異常增高。

　　3.1.2冷卻裝置散熱不正常。冷卻裝置運行不正常或發(fā)生故障,如潛油泵停運、風(fēng)扇損壞、散熱管道積垢不暢、散熱器冷卻效果差等都引起溫度升高。

　　3.2監(jiān)測手段:變壓器頂層油溫計指示變壓器上層的油溫。

　　4.絕緣端子過熱

　　4.1主要原因:當(dāng)端子連接不良時,就會發(fā)生過熱使端子變色,絕緣壽命縮短。

　　4.2監(jiān)測手段:

　　4.2.1采用紅外線測溫計檢測發(fā)熱情況。

　　4.2.2熱成像儀檢測熱分布情況。

　　八、結(jié)論

　　電氣設(shè)備實行狀態(tài)檢修是電力系統(tǒng)發(fā)展的需要。以上的一些診斷方法是在學(xué)習(xí)和實踐中總結(jié)出來的,希望能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備實行狀態(tài)檢修的開展與實施有所幫助。