发电机、断路器、GIS、电缆、变压器常见故障及诊断方法

发电机、断路器、GIS、电缆、变压器常见故障和诊断方法，发表人：张冠军教授gj张西安交通大学电气工程学院2006-08-19，2020/6/4，2，1，发电机常见故障和诊断方法，2020/6/4， (2)绕组的绝缘磨损(3)绕组绝缘潮湿。 二水内冷发电机漏水引起的绝缘破坏(1)转子漏水(2)定子漏水。 水内冷发电机的定子绕组中空导线内定子铁心烧损定子绕组端部接头焊接不良，2020/6/4，4，机内残留异物的定子相间短路转子通风系统烧损绝缘(1)堵塞转子通风孔，金属异物落下(2)转子槽部的通风差，绝缘严重过热。 转子线圈匝间短路，2020/6/4，5，1.2发电机绝缘预防试验，外观检查绝缘电阻和吸收率被测定为定子线圈绝缘的绝缘电阻或吸收率低的情况下，主绝缘内部也没有说明已经受到湿气。 因为现在采用的浸渍在环氧树脂和聚酯中的云母是绝缘的，如果没有透过性缺陷，湿气很难渗透到绝缘层中，相反，表面潮湿，污垢，特别是在线圈的端部发生的话，容易引起绝缘电阻测定值的降低。 介电损耗正切环氧云母绝缘等tg在运转中有可能出现图1-1所示的u字曲线：这是因为，刚出厂几年，在高温下树脂逐渐固化，绝缘的tg值反而降低，之后，随着运转时间的延长，树脂分解，tg值上升这是在比较测量时应该考虑的。 2020/6/4、6、交流电流测定通过线圈绝缘层的交流电流和施加电压的关系，如图1-2所示。 局部放电试验在施加交流电压时，或在定子线圈各相的线端进行局部放电测量时，用半环形铁心盖在每个槽上测量了每个槽线圈绝缘中的局部放电。 2020/6/4、7、工频耐压试验与施加电压波形工作时相同，电场分布规律相同，真实性好。 试验电压的选择是各国根据各种情况决定的。 我国取(1.31.5)Un，主要对修理前或部分更换线圈后的发电机，考虑运行在20年以下时取1.5Un，直接连接架空线路时取1.5Un。 但是，运行20年以上，不直接连接架空线路的话，可以降低试验电压。 直流及超低频率耐压试验测试了交流电机线圈绝缘用直流高压，其优点是不仅可以减小试验设备的容量，还可以观察到随着直流电压上升的泄漏电流的变化规律，有利于发现线圈端部绝缘中的缺陷。 2020/6/4，8，1.3发电机绝缘在线检查，1 .发电机过热在线检查发电机的某处过热时，那里的有机绝缘材料会发生热分解，出现比气体分子(约m )大的微粒(约m )，或被称为凝结核。 发电机状况监测器(generationorconditionmonitor，GCM )可以实时在线监测这些凝结核的出现。 GCM能够检测微粒子的基本原理可以用图1-3说明：将氢冷发电机的冷却介质的氢气导入GCM时，由于离子化室的壁上含有放射性同位素，其持续放出的射线使氢气电离，此外，离子进入离子收集室时，氢质量m较轻在2020/6/4、9、2020/6/4、10、绝缘材料过热产生凝结核粒子的情况下，其质量m比氢离子大得多，即m/变大，因此在离子收集室捕获的离子流明显减少，放大的记录计上波形2020/6/4.11，2 .采用气相色谱法在发电机绝缘中发生过热、局部放电等故障时，分解多种气体。 因此，也可以根据冷却气体中包含的其他气体的成分和量，在线检测绝缘状况。 表1-1和表1-2是使用气相色谱分析沥青云母绝缘和环氧云母绝缘在过热下的分解的试验结果。2020/6/4，12，在正常工作温度下，在100以下，沥青与环氧云母的绝缘只能分解微量的CO2，但接近200时，沥青云母的绝缘因过热而导致CH4、C2H6、C2H4等气体另外，即使局部放电绝缘材料也能分解气体。 因此，使用气相色谱分析在线监测氢冷发电机的局部放电，表1-3中显示了一些实验结果。 使用2020/6/4、13、3 .中性点无线电波法，在线检测定子绕组线条发生断线时发生间歇电弧，是指数规则变化的高频衰减电流波形。 因此，安装在中性点上的高频变流器和与其对应的测量装置可以进行在线检测。 其原理如图15所示。 根据2020/6/4、14、经验，600MW左右容量的涡轮发电机用1MHz收音机表在中性点进行在线监视的情况下，建议的判断如下： (1)正常时，收音机表的测定值总是低于300V (达到5001000V，已达到1 在2020/6/4、15、4 .局部放电线上测定槽部放电时使用的框图如图1-6所示。 因为记录了放电的强度、脉冲数、光谱等，所以容易观察放电的性质，或区分放电的地方。 2020/6/4，16，其特征在于： (1)沟部放电：指定子线棒的沟部防雾层和铁心之间的气隙中的放电。 这表示放电波形中的正极性脉冲比负极性大，并且放电次数根据负载而变动。 (2)表面防雾层放电：在这种情况下，正极性的脉冲大多也比负极性大，但放电过程比槽部放电慢，并且后期多发展成槽部放电。 (3)绝缘层内部部分放电：此时正、负极性的放电脉冲大致相同。 2020/6/4、17、2、断路器常见故障和诊断方法、2020/6/4、18、2.1油断路器常见故障、(1)操作不良(2)绝缘不良(3)开关性差(4)导电性能不良(5)漏油。 因为2020/6/4、19、油断路器故障检测、断路器类型多，各断路器的试验项目也不一样。 根据规章的要求如表2-1所示。 2020/6/4、20、绝缘电阻的测定规程没有规定油断路器整体的绝缘电阻值，但由有机物制作的拉杆的绝缘电阻值不得低于下表2-2所示的值。 2020/6/4、21、介电正切值(tan)测定油断路器和其他断路器具有并联电容器的情况下，必须测定并联电容器的电容值和tg。 测量的容量值与出厂值相比没有明显的变化，容量值的偏差在5%的范围内，10kV下的tg值不大于以下的数值，油纸绝缘0.005复印纸复合绝缘0.005，2020/6/4，22， 泄漏电流的测量通过测量泄漏电流敏感地发现断路器瓷套的外观威胁绝缘的严重污垢、绝缘杆和绝缘油潮湿、油断路器的灭弧室湿气、劣化和碳化物过多等缺陷，压缩空气断路器因压缩空气的相对湿度增高而带有湿气，管内壁和导管对于2020/6/4、23、断路器，在断路位置以图2-1的接线方式进行加压试验：2020/6/4、24、交流耐压试验交流耐压试验分别在断路器分、接通状态下进行。 对于40.5kV以下者，取表中规定的值，对于72.5kV以上者，以表2-4中规定的值选择为80%。 2020/6/4、25、导电电路电阻的测定断路器的导电电路电阻的测定在断路器接通状态下进行，其测定布线如图2-2所示。 用直流电压下降法测定。 常用的测量方法是压降法和千分尺法。 2020/6/4、26、1 .压降法是在被测定电路中流过直流电流时，电路的接触电阻会产生压降，测定通过电路的电流值和被测定电路的压降，根据欧姆定律计算接触电阻。2 .千分尺工作原理依然是直流电压降法，通常在整流了交流220V电压后，用开关电路转换成高频电流，最后整流成100A的低压电流，作为测量电源使用。 具有自动恒流，计算测试电流值和电路电阻值。 2020/6/4、27、2.2sf6断路器常见故障，(1)SF6气体中的水分量超过标准(2)SF6气体泄漏(3)绝缘不良、闪光发生(4)断路器主体内部粘着，所有相完全不动作(5)并联电阻故障(6)断路2020/6/4、28、SF6断路器故障检测，SF6气体湿度SF6气体中含有水分时，会对化学腐蚀和绝缘造成危害，有必要对其进行检测。 SF6气体含水量的限制值如表2-5所示。 测量2020/6/4、29、绝缘电阻测量辅助电路和控制电路的绝缘电阻，检查该绝缘是否受到湿气。 测量采用500V或1000V兆欧，绝缘电阻在2m以上。 测量了断口间并联电容器的容量和tg(1)对瓷柱断路器，测量的容量值和tg与原来的值相比，没有明显的变化。 电容值的偏差最好在5%以内。 10kV下的tg在0.005以下。 (2)罐式断路器(包括GIS中的SF6断路器)根据制造商的规定来判断。 (3)单节电容器的电容值的偏差应在额定值的5%以内。 测定2020/6/4、30、导电电路电阻(1)测定SF6断路器的导电电路电阻。 开路断路器的测量值在制造商规定值的120%以下。 (2)测量GIS主电路的电阻值。 SF6气体密度继电器是GIS和其他气体绝缘设备，SF6气体是主要的绝缘介质和消弧介质，因此其绝缘强度和消弧能力取决于气体密度。 SF6气体密度的降低通常是由泄漏引起的，检测气体泄漏的方法是高精度压力计，使用气体密度继电器。 2020/6/4、31、SF6断路器绝缘故障监视SF6断路器绝缘故障监视项目如表2-6所示。 2020/6/4、32、2.3真空断路器经常发生故障，真空断路器在运行中从真空灭弧室泄漏，接触电阻增大，操作机构堵塞，分钟，接通线圈烧损等故障。 (1)外观不良，即绝缘体、绝缘套筒、壳体等的龟裂、损伤、变形等(2)真空开关的最大特征是，触头被封入真空消弧管的绝缘外壳内，触头的寿命长，不需要检查和更换。 2020/6/4、33、真空断路器故障检测、真空断路器规程要求试验项目如表2-7所示。 2020/6/4、34、真空度的测定真空消弧室的真空度降低，真空度下降到一定的值时，会影响开放能力和耐压水平。 规程规定大、小修理时测量真空灭弧室的真空度。 现在采用的检查方法如下。 (1)火花计法使用火花探测器检测。 检测时使火花探测器沿着消弧室的表面移动，根据其高频电场，内部有不同的发光状况。 气管内有浅蓝色的辉光时，说明真空度在13310-3Pa以上变为蓝色时，表示气管发生故障。如果管内已经处于大气状态，则不发生。 2020/6/4、35、(2)交流耐压法规规定了断路器主电路的对地、相间和断口的交流耐压。 试验电压值如表2-8所示。 2020/6/4、36、触头磨损判定测定触头磨损、真空开关管的触头直接看不见，一般采用下述判定方法。 (2)在有机构的部分或真空开关管的接触件上刻上记号或目标线等，用肉眼进行检查。2020/6/4、37、三、GIS常见故障和诊断方法，2020/6/4、38、3.1GIS常见故障，(1)安装、修理时不注意，壳体内残留有导电性微粒和其他异物(2)电极表面有伤痕，毛刺，毛刺导电或接地部分的接触不良(4)支撑绝缘子内部有气泡或劣化(5)气压的降低和水分量的增加等。2020/6/4、39、3.2GIS元件试验和连锁试验、GIS元件试验1 .断路器(1)测定断路器的分、接通时间和接通时间，根据需要测定断路器的分、接通速度(2)测定断路器的分接通同步性和配合时间(3)测定断路器接通电阻的接通时间(4) 测定断路器接通线圈的绝缘电阻及直流电阻(5)进行断路器的操作机构的试验(6)检查断路器的操作机构的关闭性能(7)防止断路器的操作机构的振动及非全相接通辅助控制装置的动作性能(8)断路器辅助和控制电路绝缘电阻和商用频率耐压试验。 2020/6/4、40、2 .隔离开关和接地开关(1)检查操作机构部分、接通线圈的最低工作电压(2)测量操作机构的试验(3)部分接通时间(4)测量辅助电路和控制电路的绝缘电阻和商用频率耐压试验。 3 .变压器和变流器(1)的极性检查(2)变比测试(3)二次线圈间及其对壳的绝缘电阻和商用频率耐压试验。 4 .金属氧化物避雷器(1)测量绝缘电阻(2)测量商用频率的基准电压或直流基准电压(3)测量运行电压下的电阻电流和总电流(4)检查放电计的工作。 2020/6/4，41，连锁试验(1)接地开关和相关隔离开关的相互连锁(2)接地开关和相关变压器相互连锁(3)隔离开关和相关断路器的相互连锁(4)隔离开关和相关隔离开关相互连锁(5)双重母线布线中的绝缘开关的反母线2020/6/4、42、3.3GIS绝缘在线监视、监视GIS部分放电的电气方法1 .测定通过接地线的电流在GIS内部产生部分放电的情况下，接地线中有高频电流流过，因此可以利用图3-1所示的测定电路。 2020/6/4、43、2 .在绝缘体中埋入电极，将预先埋入绝缘体的电极作为探针，进行内部局部放电的测定。 2020/6/4、44、3 .壳体内专用电极用图3-3所示的壳体内专用电极的系统监视GIS内部的局部放电。 2020/6/4、45、监视GIS局部放电的非电气方法1 .加速度传感器在国内外使用已经贴在容器壳体上的加速度传感器检测有无内部局部放电，图3-4显示了加速度检测系统的流程图。 在2020/6/4、46、GIS下的模拟中，在情况外测量的超声波振动的振幅与GIS内部的放电量和放电能量大致成比例，但与GIS内部的放电的性质有关系。 即使是同样种类的放电，在中心导体发生放电的情况下，如图3-6所示，在壳体外侧获得的振动振幅比放电在壳体内侧发生的情况下低。 2020/6/4、47，光学方法是利用GIS上的窗观察GIS内部的放电，并且图3-7是