电力系统常见电气故障的特征量及其诊断

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，釆取相应的故障诊 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、刖 5 :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、

2、高 效率、高可靠性的电源起着关键作用。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运行状态量:如表1所示为电气运行中的各

3、种状态量。 状态量的采集方法:检查、测量、检测、监测2. 常用于诊断的监测技术电流分析法: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。振动诊断:对振动信号进行信号处理和分析 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 温度诊断:对设备各部分温度进行检测或红外测试振声诊断：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/输出的电量。

4、避雷器:工作电压下流过避雷器的电流及其变化。电磁式电压互感器:工作电压下的励磁电流及其变化耦合电容器:工作电压下流过绝缘的电流10及工作电 压下的噪音干扰。三相电容型设备：工作电压下每相流过绝缘的电流10 和三相选频电压u0值电力变压器及电机：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，通常由磁路不对称或磁场畸变引起;单极效应；电 容电流等因素。

5、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比（电机振动的主要频率范围）高频振动时振动体的振

6、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： 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。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。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。声音中有像水沸腾的“咕嘟”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

7、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。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“嚨啪、卩丝”之类声音；因螺栓、螺帽等的松动引起的 共振声，等。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。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，形成所谓的局部异常温升。1. 铁心过热点早期特征是铁心的涡流和局部区域的温度过高。可通

8、过红外热成像准确测量。2. 绕组局部过热点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。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导致变压器油温异常的原因主要有：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。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。监测手段:变压器顶层油温计指示变压器上层的油温。4. 绝缘端子过热主要原因：当端子连接不良