【摘要】人類的經濟活動已經到了工業經濟時代,對電氣設備的穩定運行具有更高的要求。因此,采取相應的故障診斷措施,提前發現設備故障,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,通過采取各種監測及判斷措施,發現破壞性的故障;預防功能性故障的發展,來提高電氣的可靠性。
【關鍵詞】故障診斷的目的、特征狀態量及監測、一些特殊電磁量及診斷方。
一、前言:
人類的經濟活動已經到了工業經濟時代,并正在轉入高新技術產業迅猛發展的時期,這就對電氣設備的穩定運行具有更高的要求。它對現代通訊、電子儀器、計算機、工業自動化、電力工程、國防及某些高新技術提供高質量、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,提前發現設備故障,提高電氣設備運行的可靠性迫在眉睫。
現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生故障的原因
1.故障診斷的目的是“識別現狀、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、設備狀態量及監測
1.狀態量的分類及采集
1.1.運行狀態量: 如表1所示為電氣運行中的各種狀態量。
1.2狀態量的采集方法:檢查、測量、檢測 、監測。
2.常用于診斷的監測技術
2.1電流分析法:監測負載電流幅值、波形并進行頻譜分析,可診斷出電機的轉子繞組斷條、氣隙偏心、定子繞組故障、轉子不平衡等缺陷。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:對設備的絕緣結構、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、調整存在問題,電機出現故障的情況時,電機往往會出現較高的軸電壓,軸電壓產生的原因通常有: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 :出現可能原因有:①三相負荷不對稱;②發生不對稱故障。
3.電氣試驗測量結果:對試驗結果的分析與判斷能發現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,安裝在定轉子間氣隙或固定于定子槽內,由于探測線圈的感應電勢正比于轉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
對于旋轉機械,異常振動是機械內部缺陷的表征。旋轉機械的大部分故障都可以從振動中表現出來。
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。根據異常情況的不同,發生異常的原因主要有:
1.1聲音均勻持續,但比平時明顯增大。電網發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生靜電放電,變壓器內部絕緣擊穿,產生嚴重放電。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。變壓器內部發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生的沿面放電會發出可聽得見的聲音,還有其它如絕緣子、套管的龜裂和內部缺陷等原因
七、溫度與故障的關系
當電氣設備內部存在短路性故障時,就會在局部產生溫度的急劇升高,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變壓器內部故障引起的發熱劇增,發熱不平衡,油循環死角。變壓器繞組的匝間短路、線圈的放電、鐵芯及夾件的環流、內部引線接頭發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,就會發生過熱使端子變色,絕緣壽命縮短。
4.2監測手段:
4.2.1采用紅外線測溫計檢測發熱情況。
4.2.2熱成像儀檢測熱分布情況。
八、結論
電氣設備實行狀態檢修是電力系統發展的需要。以上的一些診斷方法是在學習和實踐中總結出來的,希望能夠對電氣設備實行狀態檢修的開展與實施有所幫助。
