1、电力系统常见电气故障的特征量及其诊断摘要:人类的经济活动已经到了工业经济时代,对电气设备的稳定运行具有更高的要求。因此,采取相应的故障诊断措施,提前发现设备故障,提高电气设备运行的可靠性迫在眉睫。应该兼顾理论和实际,通过采取各种监测及判断措施,发现破坏性的故障;预防功能性故障的发展,来提高电气的可靠性。关键词:故障诊断的目的、特征状态量及监测、一些特殊电磁量及诊断方。 一、前言:人类的经济活动已经到了工业经济时代,并正在转入高新技术产业迅猛发展的时期,这就对电气设备的稳定运行具有更高的要求。它对现代通讯、电子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、国防及某些高新技术提供高质量、高效率、高可靠性的电
2、源起着关键作用。因此,采取相应的故障诊断措施,提前发现设备故障,提高电气设备运行的可靠性迫在眉睫。现今电气设备的使用范围广泛,涉及领域繁复,应用种类多样,如果没有相对应的诊断方法是无法确保电气设备的可靠性的。因此应该兼顾理论和实际,通过采取以下各种监测及判断措施,来提高电气的可靠性。二、故障诊断的目的及产生故障的原因1.故障诊断的目的是“识别现状、预测未来” 。2.故障包括:使设备立刻丧失其功能的破坏性故障;降低设备功能的但没有完全丧失功能的功能性故障;人为的误操作停车故障。三、设备状态量及监测1.状态量的分类及采集1.1.运行状态量: 如表 1 所示为电气运行中的各种状态量。1.2 状态量的
3、采集方法:检查、测量、检测 、监测 2.常用于诊断的监测技术 2.1 电流分析法:监测负载电流幅值、波形并进行频谱分析,可诊断出电机的转子绕组断条、气隙偏心、定子绕组故障、转子不平衡等缺陷。定子电流检测诊断断条的原理:理论上,定子电流的频率是单一的,即电源频率。特征:边频分量随负载增加而增加;随故障程度加重而加重。2.2 振动诊断:对振动信号进行信号处理和分析2.3 绝缘诊断:对设备的绝缘结构、工作性能和是否存在缺陷做出判断,并对绝缘剩余寿命作出预测2.4 温度诊断:对设备各部分温度进行检测或红外测试2.5 振声诊断:对诊断的对象同时采集振动信号和噪声信号。3.各种电力设备可用于诊断的输入/输
4、出的电量。3.1 避雷器:工作电压下流过避雷器的电流及其变化。3.2 电磁式电压互感器:工作电压下的励磁电流及其变化3.3 耦合电容器:工作电压下流过绝缘的电流 I0 及工作电压下的噪音干扰。3.4 三相电容型设备:工作电压下每相流过绝缘的电流 I0 和三相选频电压 U0 值3.5 电力变压器及电机:电压、电流(空载励磁电流、负载电流、不对称电流等)、频率、有功及无功功率等。四.一些特殊电磁量及诊断方法1.轴电压:运行时转轴两端的电位差。设计和正常运行的电机设备其值很小。当电机设计、调整存在问题,电机出现故障的情况时,电机往往会出现较高的轴电压,轴电压产生的原因通常有:磁通脉动,通常由磁路不对
5、称或磁场畸变引起;单极效应;电容电流等因素。轴电压含有交流分量、直流分量和高频分量,必须进行频谱分析。2.负序不对称电流 :出现可能原因有:三相负荷不对称;发生不对称故障;3.电气试验测量结果:对试验结果的分析与判断能发现可能存在的电气故障隐患。 4.感应电势的微分探测采用微分探测线圈,安装在定转子间气隙或固定于定子槽内,由于探测线圈的感应电势正比于转子各槽漏磁密波的微分,从感应电势波形图可以判断对应各槽有无匝间短路。五、振动与故障的关系对于旋转机械,异常振动是机械内部缺陷的表征。旋转机械的大部分故障都可以从振动中表现出来。低频振动时 振动体的振动强度与位移成正比中频振动时 振动强度与速度成正
6、比(电机振动的主要频率范围)高频振动时 振动体的振动强度与加速度成正比。六、声音与故障的关系1.电力变压器的异常声响根据异常情况的不同,发生异常的原因主要有:1.1 声音均匀持续,但比平时明显增大。电网发生单相接地或谐振过电压、变压器过负荷,使变压器电流超过额定值。1.2 声音比平时增大,且有明显杂音。紧固部件如内部夹件、铁芯压紧螺钉松动,在电磁应力下引起硅钢片共振,使振动增强。1.3 声音中夹杂“劈啪”的放电声或不均匀的爆裂声。多是由于绕组或引出线对外壳闪络放电,接地不良或未接地的金属部件发生静电放电,变压器内部绝缘击穿,产生严重放电。此时应立即停运并通知检查。1.4 声音中有像水沸腾的“咕
7、嘟”声。变压器内部发生匝间短路或分接开关接触不良,造成局部严重过热,使油温急剧升高沸腾。必须立即退出运行进行检修。2.其它电气设备的异常声响。2.1 电压互感器的声音异常电压互感器中有游离放电、静电放电等原因引起听得见的“噼啪、咝”之类声音;因螺栓、螺帽等的松动引起的共振声,等。2.2 电流互感器的声音异常当电流互感器开路时,会发出比正常时大得多的“嗡嗡”声。2.3 绝缘子的电晕放电声端子金具上突出部分的电晕放电,被污染的绝缘表面产生的沿面放电会发出可听得见的声音,还有其它如绝缘子、套管的龟裂和内部缺陷等原因七、温度与故障的关系当电气设备内部存在短路性故障时,就会在局部产生温度的急剧升高,形成
8、所谓的局部异常温升。1.铁心过热点1.1 早期特征是铁心的涡流和局部区域的温度过高。1.2 可通过红外热成像准确测量。2.绕组局部过热点2.1 电机和变压器的绕组由于匝间短路、股线断裂造成内部放电,因绝缘磨损造成局部漏电流增大,导致局部过热是较常见的故障。其先兆是局部温升高,出现绝缘分解的异味等。2.2 局部过热的测量主要有:分布测点温度测量(如热电偶、光纤温度传感器)、红外热成像、绝缘分解物监测等手段。3.变压器绝缘油油温异常3.1 导致变压器油温异常的原因主要有:3.1.1 变压器内部故障引起的发热剧增,发热不平衡,油循环死角。变压器绕组的匝间短路、线圈的放电、铁芯及夹件的环流、内部引线接头发热乃至铁芯起火等都引起变压器温度异常增高。3.1.2 冷却装置散热不正常。冷却装置运行不正常或发生故障,如潜油泵停运、风扇损坏、散热管道积垢不畅、散热器冷却效果差等都引起温度升高。3.2 监测手段:变压器顶层油温计指示变压器上层的油温。4.绝缘端子过热4.1 主要原因:当端子连接不良时,就会发生过热使端子变色,绝缘寿命缩短。4.2 监测手段:4.2.1 采用红外线测温计检测发热情况。4.2.2 热成像仪检测热分布情况。八、结论电气设备实行状态检修是电力系统发展的需要。以上的一些诊断方法是在学习和实践中总结出来的,希望能够对电气设备实行状态检修的开展与实施有所帮助。
