高压设备故障诊断与排除方法

高压设备故障诊断与排除方法在现代电力系统中，高压设备作为电能传输与分配的关键节点，其运行状态直接关系到整个电网的安全、稳定与经济运行。由于长期处于高电压、大电流、复杂环境条件下，高压设备不可避免地会出现各类故障。因此，掌握科学、系统的故障诊断与排除方法，对于及时发现隐患、缩短故障处理时间、降低事故损失具有至关重要的现实意义。本文将从故障诊断的基本原则、常用方法、典型故障分析及排除流程等方面，进行深入探讨与阐述。一、故障诊断的基本原则与准备工作高压设备故障诊断是一项专业性强、风险系数高的工作，必须遵循严格的原则和规范的流程，以确保人身安全和设备安全。（一）核心原则1.安全第一，预防为主：任何情况下，人身安全始终是首位。必须严格执行电力安全工作规程，落实各项安全措施，防止触电、电弧灼伤、设备损坏等事故发生。同时，应将故障诊断与日常维护、定期检修相结合，实现对潜在故障的早期预警和预防性处理。2.先外后内，先简后繁：故障排查应从设备外部直观检查入手，如有无明显的破损、变形、渗漏、异味、异响、过热痕迹等。在排除外部因素后，再考虑内部故障。优先检查简单、常见的故障原因，逐步深入到复杂、罕见的故障点。3.循证推理，避免臆断：诊断过程中，应基于现场观察到的现象、测量数据、历史运行记录及设备结构原理进行科学分析和逻辑推理，避免凭经验主观臆断。对初步判断的故障原因，需通过进一步的检测和验证予以确认。4.分段排查，隔离故障：对于复杂的系统或设备，可采用分段停电、隔离的方法，逐步缩小故障范围，定位故障点。（二）前期准备1.人员资质与技能：操作人员必须具备相应的高压电工资格证书，熟悉所诊断设备的结构、原理、性能及常见故障类型，并掌握相关检测仪器的使用方法。2.安全防护用具：准备合格的个人防护用品，如绝缘手套、绝缘靴、安全帽、护目镜、验电器、接地线、绝缘操作杆等。3.仪器仪表与工具：根据诊断需求，配备合适的检测仪器，如兆欧表、万用表、介损测试仪、局部放电检测仪、红外热像仪、SF6气体检漏仪及密度继电器校验仪等。同时准备常用的工具和备品备件。4.技术资料：收集设备的出厂说明书、图纸、安装调试记录、历次检修报告、运行日志、试验数据等，为故障分析提供依据。5.现场勘查与信息收集：到达现场后，首先向运行人员了解故障发生前的征兆、运行状态、天气情况及近期有无进行相关操作等信息，初步判断故障性质和可能原因。二、常用故障诊断方法高压设备故障诊断方法多种多样，各有其适用范围和特点，实际应用中往往需要多种方法结合使用，以提高诊断的准确性。（一）直观检查法这是最基本、最常用的方法，通过人的感官（眼、耳、鼻、手）或借助简单工具（如手电筒、镜子）对设备进行检查。*视觉检查：观察设备有无破损、变形、锈蚀、裂纹、渗漏油（气）、绝缘件老化（变色、起皱、粉化）、连接部位松动或过热发红、指示灯状态、仪表指示是否正常、有无异物等。*听觉检查：倾听设备运行时有无异常声响，如不均匀的嗡嗡声、放电声（滋滋声、噼啪声）、摩擦声、撞击声等。*嗅觉检查：闻设备有无焦糊味、臭味等异常气味，这往往提示有过热、烧损现象。*触觉检查：在保证安全且设备停运的前提下，用手触摸设备外壳（如变压器本体、电缆终端头），感知其温度是否过高（需与环境温度及正常运行温度对比），有无异常振动。（二）仪器检测法借助专业的电气测试仪器和设备，对设备的电气性能参数进行测量，以判断其健康状况。*绝缘电阻测试：使用兆欧表测量设备绝缘电阻、吸收比或极化指数，评估绝缘材料的整体受潮、老化或贯通性缺陷情况。*直流电阻测试：测量变压器绕组、电机定子转子绕组、电缆导体、开关触头的直流电阻，检查其绕组是否存在断线、匝间短路、焊接不良、分接开关接触不良等问题。*介质损耗因数（tanδ）及电容量测试：主要用于评估电容型设备（如电容式套管、电流互感器、耦合电容器）的绝缘状况，反映绝缘的整体劣化、受潮或局部缺陷。*局部放电检测：通过专用仪器检测设备内部局部放电信号（如超声波法、超高频法、电脉冲法），可在设备运行中或停电时进行，能有效发现绝缘内部的早期潜伏性缺陷。*红外热像检测技术：利用红外热像仪捕捉设备表面的温度场分布，直观显示发热部位和温度值，从而发现因接触不良、过载、绝缘不良等引起的过热故障，具有非接触、直观、高效的特点，适用于带电检测。*油（气）质分析：对于充油设备（如变压器、互感器），通过对绝缘油的色谱分析（检测溶解气体组分及含量）、水分、介损、击穿电压等指标的测试，判断设备内部有无过热、放电等故障。对于SF6气体绝缘设备，检测气体压力、密度、纯度及分解产物，评估其绝缘和灭弧性能。（三）状态监测与趋势分析法通过在线监测系统或定期离线检测，连续或周期性地采集设备的运行参数（如温度、压力、局部放电量、油中溶解气体等），结合历史数据和设备状态评估模型，对设备的健康状况进行趋势分析和寿命预测，实现故障的早期预警。这种方法是未来智能电网发展的重要方向。（四）故障树分析法（FTA）与事件树分析法（ETA）对于复杂故障或重大事故，可采用故障树分析法，从顶事件（已发生的故障）出发，逐层分析导致其发生的直接原因和间接原因，直至基本事件，形成倒立的树状逻辑图，从而找出故障的根本原因和薄弱环节。事件树分析法则是从初始事件出发，按时间顺序分析各环节成功或失败的可能结果，评估事故的可能后果。三、常见故障类型及排除思路不同类型的高压设备，其结构和工作原理各异，故障表现和排除方法也不尽相同。以下列举几类典型设备的常见故障。（一）电力变压器常见故障与排除1.过热故障：*现象：油温异常升高，油位上升，瓦斯继电器动作（轻瓦斯报警，重瓦斯跳闸），红外检测显示局部高温点，油色谱分析总烃、乙炔等气体含量超标。*可能原因：铁芯多点接地或绝缘损坏导致涡流增大；绕组匝间、层间或相间短路；分接开关接触不良或触头烧损；冷却系统故障（风扇、油泵停运，散热器堵塞）；长期过负荷运行。*排除思路：首先检查冷却系统是否正常工作，油位、油温指示是否准确。若冷却系统正常，进行油色谱分析初步判断故障性质（过热或放电）。停电后测量直流电阻判断分接开关和绕组有无问题，测量铁芯绝缘电阻检查铁芯接地情况。根据测试结果确定故障部位，进行针对性检修（如处理铁芯接地、更换分接开关、修复或重绕绕组等）。2.绝缘故障（如套管闪络、本体绝缘击穿）：*现象：套管表面有放电痕迹、破损、裂纹，严重时发生闪络放电，伴有声光现象，可能导致接地或短路故障，保护动作跳闸。*可能原因：套管脏污、受潮、老化；内部绝缘损坏或存在气隙；过电压作用。*排除思路：外观检查套管状态，测量套管绝缘电阻、介损。若确认套管故障，应停电更换合格的套管。对于本体绝缘击穿，通常需要吊罩（芯）进行内部检查和大修。（二）高压断路器常见故障与排除1.拒动或误动：*现象：操作时断路器不跳闸或不合闸；或未进行操作时自行跳闸。*可能原因：操动机构故障（如液压机构压力异常、漏油，弹簧机构储能不足、卡涩，电磁机构线圈烧毁、电压不足）；控制回路故障（接线松动、断线，继电器、辅助开关故障）；灭弧室故障；机械卡涩。*排除思路：先检查控制回路电源、操作指令是否正常，再检查操动机构状态指示（如压力表、位置指示器）。针对不同类型的操动机构，检查相应的关键部件，如液压机构的油泵、阀组、蓄能器；弹簧机构的电机、齿轮、掣子等。通过分段测试控制回路，找出故障点并修复。2.灭弧室故障（如灭弧能力下降、漏气）：*现象：断路器分断故障电流时发生爆炸或严重喷油（油断路器），SF6断路器气体压力降低、密度继电器报警，真空断路器真空度降低导致开断能力下降、电寿命缩短。*排除思路：对于SF6断路器，检查气体泄漏点，进行补气或更换密封件，必要时更换灭弧室。对于真空断路器，可通过工频耐压试验或真空度测试仪判断真空度，不合格则更换灭弧室。（三）互感器常见故障与排除1.电流互感器（CT）二次开路：*现象：开路处产生高电压，可能导致绝缘击穿、火灾，铁芯过热，发出嗡嗡异声，严重时损坏设备和危及人身安全。*可能原因：二次接线端子松动、断线，切换开关接触不良，保护装置内部故障。*排除思路：发现CT二次开路，应立即报告并采取紧急措施（如短接CT二次绕组），严禁在开路状态下处理。在保证安全的前提下，查找开路点，修复接线。2.电压互感器（PT）故障：*现象：一次或二次熔断器熔断，二次电压异常（升高、降低或为零），本体过热、喷油、冒烟，内部有放电声。*可能原因：绕组短路或接地；铁芯饱和；谐振过电压；熔断器本身质量问题。*排除思路：先检查二次回路有无短路，更换熔断器后观察是否恢复。若再次熔断或本体有明显故障迹象，则需停电进行绝缘试验等进一步检查，确认故障后更换PT。（四）避雷器故障1.劣化或击穿：*现象：氧化锌避雷器（MOA）泄漏电流增大，发热，绝缘外套破损、老化，严重时发生爆炸。*可能原因：长期运行导致阀片老化，内部受潮，遭受过电压冲击，制造缺陷。*排除思路：通过在线监测或停电试验（测量泄漏电流、直流参考电压）判断MOA性能。若确认劣化或击穿，应立即更换。（五）高压电缆故障1.接地故障、短路故障、断线故障：*现象：电缆线路跳闸，绝缘电阻降低，故障点可能有过热、破损、异响等。*可能原因：机械损伤、绝缘老化、过电压、中间接头或终端头制作不良、外力破坏等。*排除思路：首先通过故障性质判断（接地、短路、断线），然后利用电缆故障测试仪（如电桥法、时域反射法（TDR）、脉冲电压法等）确定故障点大致位置，再结合声测法、感应法等精确定位，最后开挖修复或更换电缆段。四、故障排除后的验证与总结故障排除后，并非工作的结束，还需进行严格的验证和系统的总结，以确保设备恢复正常运行，并为后续工作提供经验。1.功能验证：对修复后的设备进行必要的电气试验（如绝缘电阻、直流电阻、介损等）和机械操作试验，确认各项性能指标符合要求，操作灵活可靠。2.试运行：在确保安全的前提下，进行空载或带负荷试运行，密切监测设备运行状态，如温度、声音、振动、仪表指示等，确认无异常。3.记录与分析：详细记录故障发生时间、现象、原因分析过程、排除方法、更换的部件、试验数据及试运行情况。对故障原因进行深入分析，评估故障对设备寿命的影响，总结经验教训，提出预防类似故障再次发生的措施，如加强巡检、改进维护工艺、升级设备等。4.资料归档：将本次故障处理的所有记录、报告、图纸等资料整理归档，存入设备技术档案，为设备全生命周期管理提供依据。结论与展望高压设备故障诊断与排除是一项系统性、实践性很强的技术工作，它