电力行业设备故障诊断案例分析

电力行业设备故障诊断案例分析在电力系统的安全稳定运行中，设备的健康状态至关重要。故障诊断技术作为保障设备安全、预防事故发生、延长设备寿命的关键手段，其应用与深化一直是行业内的重点课题。本文结合多个实际案例，从故障现象、诊断过程、原因分析及处理措施等方面进行深入剖析，旨在为一线技术人员提供借鉴与参考，共同提升电力设备故障诊断的准确性与高效性。一、故障诊断技术概述电力设备故障诊断是一门融合了多学科知识的技术，它通过对设备运行状态的监测、数据采集与分析，识别设备潜在的或已发生的故障，并判断故障的性质、部位和严重程度。当前主流的诊断技术主要包括：基于传感器的状态监测技术（如振动、温度、局部放电在线监测）、油色谱分析技术、红外热像检测技术、超声波检测技术、以及基于人工智能和大数据的智能诊断系统等。这些技术的综合应用，为设备故障的早期预警和精准定位提供了有力支持。二、典型设备故障诊断案例分析（一）变压器铁芯多点接地故障诊断与处理1.故障现象某220kV变电站主变压器在例行预防性试验中，发现其铁芯接地电流持续偏高，由以往的几毫安升至近百毫安，且伴随有轻微的异常声响。运行中油温较同负荷下历史数据略有上升。2.诊断过程与分析技术人员首先对变压器进行了外观检查，未发现明显异常。随后，采用了以下诊断手段：*铁芯接地电流监测：持续监测发现接地电流不稳定，且随负荷变化有小幅波动。*油色谱分析：对变压器油样进行色谱分析，发现总烃含量略有增加，但尚未达到注意值，乙炔未检出，初步判断内部存在轻微过热，但并非严重放电故障。*红外热像检测：对变压器本体及附件进行红外扫描，铁芯接地引出线接头处温度略高于其他部位，但未发现明显热点。*吊罩检查：综合判断后，决定进行吊罩检查。吊罩后发现，铁芯下夹件与铁轭间的一块绝缘纸板因长期运行受潮、老化，部分区域破损，导致铁芯与夹件之间形成了多点接地通路。3.故障原因该变压器投运年限较长，运行环境湿度较大，导致铁芯底部绝缘纸板受潮老化，绝缘性能下降。在电磁力和机械应力的长期作用下，绝缘纸板局部破损，使得铁芯硅钢片与金属夹件之间出现多点接地，形成环流，引起局部过热，导致接地电流增大和油温上升。4.处理措施与经验总结*处理措施：清理破损的绝缘纸板，更换新的高质量绝缘件，确保铁芯与夹件之间的绝缘距离和绝缘强度。对铁芯进行彻底干燥处理后，重新组装并进行相关试验，铁芯接地电流恢复至正常水平（小于10mA）。*经验总结：*铁芯接地电流是反映变压器铁芯状态的重要指标，应加强日常监测，一旦发现异常升高需及时分析处理。*油色谱分析对于判断内部故障类型具有重要参考价值，但其数据变化有时具有滞后性，需结合其他手段综合判断。*对于运行年限较长的设备，应重点关注其绝缘件的老化情况，必要时进行针对性的检查和维护。（二）高压断路器机械特性故障诊断与分析1.故障现象某110kV变电站的110kVSF6断路器，在进行遥控分闸操作时，出现分闸时间显著延长，且有“拒分”现象发生，后台监控系统显示操作超时。现场检查发现，断路器本体机械传动部分有异响。2.诊断过程与分析*机械特性测试：使用断路器机械特性测试仪进行测试，发现分闸速度明显偏低，分闸时间超过标准值近50%，合分闸线圈电流波形异常。*外观及解体检查：对断路器进行外观检查，发现操作机构箱内有少量油污。解体操作机构后发现，液压操动机构的主活塞杆密封件老化破损，导致液压油泄漏，液压系统压力建立不足；同时，传动连杆的某个轴销因润滑不良，出现卡涩和轻微锈蚀。*辅助回路检查：检查分合闸线圈及辅助开关，未发现明显异常。3.故障原因断路器操动机构密封件长期运行后老化失效，导致液压油泄漏，系统压力下降，无法提供足够的操作动力，是分闸速度慢、时间长的主要原因。传动部件润滑不良导致的卡涩进一步加剧了机械操作的障碍，最终引发拒分故障。4.处理措施与经验总结*处理措施：更换老化的密封件，对液压系统进行彻底清洗并重新注油、排气，恢复系统压力。对所有传动部件进行清洁、除锈，并添加专用润滑脂。重新进行机械特性调试，各项参数均恢复正常。*经验总结：*断路器的机械特性是其可靠运行的关键，应定期进行测试，特别是操作次数较多或运行年限较长的设备。*液压操动机构的密封性能和油质管理至关重要，定期检查油位、油色，及时发现渗漏油现象。*加强对操动机构传动部分的维护保养，定期润滑，防止卡涩和锈蚀。（三）电缆中间接头局部放电故障诊断1.故障现象某20kV配电线路在运行中，后台电缆在线监测系统报警，显示某段电缆A相中间接头处局部放电量持续超标，且有上升趋势。2.诊断过程与分析*在线监测数据复核：调取该中间接头的历史监测数据，确认局部放电信号特征明显，放电量从初始的几十pC升至数百pC。*超声波检测：技术人员携带超声波检测仪到现场，在该中间接头位置检测到明显的异常放电声，声音特征与典型的内部局部放电相符。*红外热像检测：对中间接头进行红外测温，初期温度与环境温差不明显，但随着放电量增大，接头处温度有轻微升高迹象。*停电检查：为避免故障扩大，安排停电检查。剥开中间接头外护套后发现，内部绝缘层有明显的树枝状放电痕迹，部分区域已碳化。3.故障原因该中间接头在施工制作过程中，可能由于工艺不规范，导致半导电阻水层处理不当，存在尖端或气隙。长期运行后，在电场作用下，气隙或尖端处发生局部放电，逐步侵蚀绝缘，最终导致绝缘性能下降，放电量增大。4.处理措施与经验总结*处理措施：立即更换该中间接头，严格按照工艺标准重新制作，确保各环节处理到位。更换后进行局部放电测试和耐压试验，均合格。*经验总结：*电缆中间接头是电缆线路的薄弱环节，其制作工艺直接影响运行可靠性。在线监测系统能有效捕捉早期局部放电信号。*超声波检测和红外热像技术是现场查找局部放电故障点的有效辅助手段，多种技术结合可提高诊断准确性。*加强对电缆接头制作工艺的质量管控和验收，严格执行施工规范。三、故障诊断工作的挑战与展望尽管电力设备故障诊断技术取得了长足进步，但在实际应用中仍面临诸多挑战：如早期微弱故障信号的提取与识别、复杂故障模式的准确诊断、海量监测数据的有效分析与价值挖掘、以及不同设备间诊断标准的统一与优化等。展望未来，随着物联网、大数据、人工智能、数字孪生等技术的深度融合，电力设备故障诊断将朝着更智能化、精准化、预测化的方向发展。例如，基于深度学习的故障模式识别算法能够自动识别复杂的故障特征；结合设备全生命周期数据的健康状态评估与寿命预测模型，能够为设备的状态检修提供更科学的决策支持；数字孪生技术则可以实现设备运行状态的实时模拟与故障推演，极大提升故障诊断的效率和准确性。四、结论电力设备故障诊断是保障电网安全稳定运行的基石。通过对典型故障案例的深入分析，我们不仅能够总结经验教训，更能深化对故障机理和诊断技术的