黃金偉

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

關鍵詞：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)濟活動已經(jīng)到了工業(yè)經(jīng)濟時代，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、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鍵作用。因此，采取相應的故障診斷措施，提前發(fā)現(xiàn)設備故障，提高電氣設備運行的可靠性迫在眉睫。

現(xiàn)今電氣設備的使用范圍廣泛，涉及領域繁復，應用種類多樣，如果沒有相對應的診斷方法是無法確保電氣設備的可靠性的。因此應該兼顧理論和實際，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、預測未來”。

2.故障包括：①使設備立刻喪失其功能的破壞性故障；②降低設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)測負載電流幅值、波形并進行頻譜分析，可診斷出電機的轉(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：對振動信號進行信號處理和分析

2.3絕緣診斷：對設備的絕緣結(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測

2.4溫度診斷：對設備各部分溫度進行檢測或紅外測試

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：電壓、電流（空載勵磁電流、負載電流、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。設計和正常運行的電機設備其值很小。

當電機設計、調(diào)整存在問題，電機出現(xiàn)故障的情況時，電機往往會出現(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；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，必須進行頻譜分析。

2.負序不對稱電流 ：出現(xiàn)可能原因有：①三相負荷不對稱；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電勢正比于轉(zhuǎn)子各槽漏磁密波的微分，從感應電勢波形圖可以判斷對應各槽有無匝間短路。

五、振動與故障的關系

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

低頻振動時 振動體的振動強度與位移成正比

中頻振動時 振動強度與速度成正比（電機振動的主要頻率范圍）

高頻振動時 振動體的振動強度與加速度成正比。

六、聲音與故障的關系

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，在電磁應力下引起硅鋼片共振，使振動增強。

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)生嚴重放電。此時應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接觸不良，造成局部嚴重過熱，使油溫急劇升高沸騰。必須立即退出運行進行檢修。

2.其它電氣設備的異常聲響。

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、溫度與故障的關系

當電氣設備內(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確測量。

2.繞組局部過熱點

2.1電機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?；虬l(fā)生故障，如潛油泵停運、風扇損壞、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習和實踐中總結(jié)出來的，希望能夠?qū)﹄姎庠O備實行狀態(tài)檢修的開展與實施有所幫助。