电气设备故障诊断各类故障的特征量电量

电气设备缺点诊断各类缺点的特征量〔1.电量〕序：缺点诊断的义务缺点定义为“设备在它应到达的功能上丧失了才干〞。缺点包括：①使设备立刻丧失其功能的破坏性缺点；②降低设备功能的但没有完全丧失功能的功能性缺点；③人为的误操作停车缺点。产生缺点的缘由有人为误操作、由正常磨损或疲劳使机械设备到达其自然寿命、非正常要素以及环境影响等多方面的要素。诊断技术的义务是“识别现状、预测未来〞。发现破坏性的缺点，这种信号普通称之为缺点信号；预防功能性缺点的开展，这时采集的是异常信号，它是设备部分缺陷的外在反响〔现状〕。缺点信号和异常信号都是有用的形状量。(1)初期缺点率。设备刚投入运转时，初期缺点率较高，缘由是设备刚投入运转，必然会暴露一些制造、安装、调试中遗留的问题，而且设备刚投入运转，操作和维护都有一个顺应过程。随随着对设备性能的逐渐熟习和暴露的问题的处理，缺点率就逐渐降低。(2)稳定期的缺点率。设备在进入稳定期后，缺点率较低，而且很稳定，这段时间设备运转较正常，普通只需个别突发性的缺点出现。(3)劣化期的缺点率。随着服役时间的推移，设备逐渐进入劣化期，劣化景象逐渐显著。以电机为例，在服役15—20年之后，绝缘老化征象明显，如走漏电流添加、绝缘电阻下降、部分放电添加等等。在这一时期，由于劣化趋势开展，设备缺点率又逐渐升高，终于进入到危险程度，如在此时不采取措施进展维修，那么设备最终将因缺点而导致破坏和失效。设备形状量及监测技术形状量是设备运转中出现的各种正常和异常特征信号量的总称。设备形状量可以分为运转形状量和消费过程形状量。1.运转形状量设备运转中会经常发出声音、振动、温度等多种信号。这些信号可以被觉得或丈量出来。与设备运转形状相对应的有正常信号和异常信号，采集并识别这些信号，经过分析可以识别和判别出设备的缺陷和缺点。机械量信号 ①与消费功能无直接关系的信号，如振动、声音、轴承温度等；②与消费功能有直接关系的信号，如汽轮机的汽压、汽温、转速等。电磁信号 有电压、电流、频率、部分放电电荷、磁场强度等。化学信号 如绝缘油含烃量、光滑油酸阶等。2.消费过程形状量消费过程的各个环节是相互联络的。在正常运转时，各消费过程参数〔输入、输出等〕呈一定的比例关系。各项参数间比例失调，就表示设备内部存在有缺陷3.形状量的采集方法检查 感官直接〔看，听，嗅，尝，触〕，能检测出定性的模糊量丈量 分为运转中的在线丈量和停机中的离线丈量〔可测、有量〕检测 主要指对停机或维修解体中设备的检查与丈量监测 在运转中，对设备的某些形状量的定期或延续的丈量通常监测的形状量参数监测输入量——输入量泛指作用于设备、推进设备运转和导致设备劣化的各种输入量。输入量监测的目的在于查明异常或缺点的来源，同时根据实践情况，进一步推测设备的运转可靠性和运用寿命。输入量有许多种类，如机械力〔拉力、压力、扭力、疲劳应力等〕、化学作用、电或磁力的作用力等等。监测运转形状量——设备发出运转形状量有自动和被动两种方式。自动发出的信号：主要是具有转动部件的设备，在运转中常会发出振动、热量或声音、光等信号，统称为一次信号。被动发出的信号：主要针对静止的设备或没有运动部件的设备，必需采取预加一定量的输入，迫使设备发出信号〔即二次信号〕，借以诊断设备的内部形状。获得二次信号的方法有：外部刺激法、照射法、涂敷料法。监测输出量——确定设备的功能目的诊断的常用技术电流分析法——监测负载电流幅值、波形并进展频谱分析，可诊断出电机的转子绕组断条、气隙偏心、定子绕组缺点、转子不平衡等缺陷；电流频谱分析是诊断和监测交流电机缺点的有效方法，它可以诊断交流电机笼型绕组的断条、静态气隙偏心、动态气隙偏心、机械不平衡等缺点。振动诊断——对振动信号进展信号处置和分析；绝缘诊断——利用各种电气实验和特殊诊断方法，对设备的绝缘构造、任务性能和能否存在缺陷做出判别，并对绝缘剩余寿命作出预测；温度诊断——对设备各部分温度进展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输入/输出的电量变电设备——变压器、电压互感器、电流互感器、断路器、隔分开关、耦合电容器、避雷器等。电机主要指发电机和高压电动机。避雷器：任务电压下流过避雷器的电流及其变化电磁式电压互感器：任务电压下的励磁电流及其变化耦合电容器：任务电压下流过绝缘的电流I0及任务电压下的噪音干扰三相电容型设备：任务电压下每相流过绝缘的电流I0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、有功及无功功率等特殊电磁量轴电压：运转时转轴两端的电位差。设计和正常运转的电机设备其值很小。当电机设计、调整存在问题，电机出现缺点的情况时，电机往往会出现较高的轴电压，因此，对电机轴电压的检测和诊断能发现电机存在缺陷，并有助于监视电机铁心和绕组的劣化过程。同时，可以采取措施，防止轴电压产生轴电流对轴承的损坏。轴电压产生的缘由通常有：磁通脉动，通常由磁路不对称或磁场畸变引起；单极效应；电容电流等要素。轴电压含有交流分量、直流分量和高频分量，必需进展频谱分析。轴电压不对称电流的出现能够缘由有：①三相负荷不对称；②发生不对称缺点；轴电压负序不对称电流电气实验是判别电气设备性能尤其是电气性能的主要手段。对实验结果的分析与判别能发现能够存在的电气缺点隐患。轴电压负序不对称电流电气实验丈量结果转子绕组匝间短路是发电机运转中的一种常见缺点。严重时会影响发电机的无功出力；不对称的匝间短路会导致发电机组振动加剧；能够进一步导致转子绕组对地绝缘损坏，开展为接地缺点。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别对应各槽有无匝间短路。利用霍尔效应制造的霍尔元件可以丈量交流和直流磁场的磁通密度。轴电压负序不对称电流电气实验丈量结果感应电势的微分探测〔用于丈量交变磁场〕例：发电机轴电压的丈量600MW发电机轴电压的丈量

发电机冷却方式为水氢氢，即定子线圈采用水内冷，转子线圈采用氢内冷，定子铁芯及其它构造件采用氢气外表冷却。

为了防止轴电压，在励磁端的轴承环和用来阻止氢走漏的油密封安装处，利用聚脂玻璃叠片做成绝缘板，绝缘板有绝缘电阻丈量引线引出机外，为日后丈量绝缘板好坏提供了方便

一实验目的

发电机组由于某些缘由引起发电机组轴上产生了电压，假设在安装或运转中，没有采取足够的措施，当轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜时，便发生放电，会使光滑冷却的油质逐渐劣化，严重者会使轴瓦烧坏，被迫停机呵斥事故。所以在安装和运转中，丈量检查发电机组的轴及轴承间的电压是非常必要的。二产生轴电压的缘由

1.发电机磁通的不对称

2.高速蒸汽产生的静电

由于在发电机同轴的汽轮机轴封不好，沿轴的高速蒸汽走漏或蒸汽在汽缸内高速放射等缘由使轴带电荷。这种性质的轴电压有时很高，当人触及时感到麻手，但它不易传导至励磁机侧，在汽机侧也有能够破坏油膜和轴瓦，通常在汽机轴上接引接地炭刷来消除。U1：汽端轴对地电压

U2：大轴电压

U3：励磁端对地电压

U4：轴承绝缘板对大轴

U5：轴承绝缘板对机座

U6：油密封安装绝缘板对大轴电压

U7：油密封安装绝缘板对机座电压在20MW(发电机电压20.3KV,无功0MVAR,励磁电压150DC,励磁电流1700A)和605MW(发电机电压20.3KV,无功100MVAR,励磁电压316DC,励磁电流3532A)负荷下用Fluke87分别丈量以上电压U1U2U3U4U5U6U720MW57mv12.46v12.20v7.3v5.39v6.5v6.06v605MW64.2mv14.42v14.38v9.33v5.63v9.4v5.12vU2=U3=U4+U5，绝缘良好部分放电部分放电是发生在电极之间不完全连同的放电。部分放电来源于设备绝缘的部分缺陷，例如固体绝缘的空隙、液体绝缘的气泡与杂质；不同绝缘层之间配合失调；绝缘体或导体的棱角、毛刺，导体间存在接触不良的部位等，在外加电压的作用下产生的放电景象。这种放电反响过程会产生带电离子相互碰撞，同时也冲击到绝缘介质引起绝缘资料出现白痕或树枝状放电痕迹。部分放电能促使绝缘油的分解，使绝缘性能降低，当进一步降低时就会产生绝缘击穿景象。部分放电反响了绝缘或导体间的电气性能的缺陷，可作为识别缺点的有效的特征量。部分放电安装应到达以下要求。监测有害的部分放电鉴别发生放电的类型诊断电气设备绝缘老化或缺陷形状变压器部分放电表示发电机部分放电例如在实验室条件下，采用高压电机定子线圈为试样，模拟了大型发电机中常见的典型放电：大型发电机定子线圈绝缘内部放电；主绝缘与铁心之间的槽放电；绕组端部防晕层不良呵斥的放电，以及由于绕组定、转子漏水、渗油使端部绝缘受潮和污染产生的端部放电等。图1、图2、图3给出了采用宽频部分放电监测系统采集到这几种放电的时域波形。内部放电波形端部放电波形电晕放电波形发电机部分放电例如对秦岭发电厂某机组进展了放电监测

从监测结果可以看出，电机内部存在较大的干扰，干扰信号的幅度比放电信号大上百倍。现场采集到放电信号的时域及频域波形。可见，信号的主要频率分量在低频1MHz以下。采用30阶FIR的RLS自顺应滤波器进展数字信号处置，该滤波器的噪声抑制率为40db。发电机部分放电例如对秦岭发电厂某机组进展了放电监测

从监测结果可以看出，电机内部存在较大的干扰，干扰信号的幅度比放电信号大上百倍。自顺应滤波器消除干扰后得到放电波形的分析结果采用自顺应滤波器消除干扰后，在整个频域上信号的各个频率分量幅值相当且幅值较小，阐明无危害性放电存在。转子断条的简单分析直接起动的交流电机起动电流大〔5-7Ie〕，在很短的起动过程中，笼型绕组或阻尼绕组接受很高的热引力和机械应力，致使笼条或导条和端环在很高的应力下疲劳断裂。直接起动的大电流还会在绕组端部产生很大的电动力，使发生变形和产生振动，呵斥绝缘的机械损伤和磨损。在冷却效果较差时，起动电流产生的热应力较大，当在重载或频繁起动情况下，笼条、端环焊接处是经常发生开焊和断裂的部位。转子断条的发生开展过程：在即将断裂的部位经常出现过热、很高的热应力和机械应力；到达疲劳极限时，笼条断裂，并产生电弧；在延续起动时，相邻的笼条经过更大的电流，并将接受更大的机械和热应力；呵斥更多笼条断裂，缺点扩展，产生较大的单边磁拉力，使电