电力系统常见电气故障的特征量及其诊断

电力系统常见电气故障的特征量及其诊断摘要：电力系统在国民经济中占有极其重要的地位，电气设备由于在运行中受到各种因素的影响，例如电、热、机械等，导致设备的运行状态不稳定，甚至出现故障，造成巨大的经济损失和社会影响。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。本文首先对电气故障诊断的含义进行了说明，然后分析了电气设备故障的特征量及监测方法，最后详细探讨了电力系统电气故障的诊断技术。关键词：电气故障；诊断；状态量；监测；红外诊断Pickto:electricpowersystemsinthenationaleconomyoccupiesanextremelyimportantposition,theelectricalequipmentasaffectedbyvariousfactorsintheoperation,suchaselectrical,thermal,mechanicalandsoon,causestheequipmentoperationstateisnotstable,evenfailure,causehugeeconomiclossesandsocialimpact.Therefore,adoptcorrespondingmeasuresoffaultdiagnosis,foundthatequipmentfailureaheadoftime,improvethereliabilityofelectricequipmentoperationisimminent.Atfirst,thispaperillustratesthemeaningoftheelectricalfaultdiagnosis,andthenanalyzedthecharacteristicsoftheelectricalequipmentfailuresandmonitoringmethod,theelectricpowersystemfaultdiagnosistechnologyarediscussedindetail.Keywords:electricalfault;Diagnosis;Statetheamount;Monitoring;Infrareddiagnosis电气故障诊断的含义“诊断”一词原是一医学名词，指医生对收集到的病人症状（包括医生的感观所感觉到的、病人自身主观陈述以及各种化验检测所得到的结果）进行分析处理、寻求患者的病因、了解疾病的严重程度及制订治疗措施与方案的过程。设备的“故障诊断”借用了上述概念，其含义是指这样的过程：专家根据状态监测所得到的各测量值及其运算处理结果所提供的信息，采用所掌握的关于设备的知识和经验，进行推理判断，找出设备故障的类型、部位及严重程度，从而提出对设备的维修处理建议。电气设备故障的特征量及监测（一）状态量的采集电力设备状态量的监测是指在设备使用期内连续不断检查和判断设备状态，预测设备状态发展趋势的系统。通常通过设备运行状态量反映设备运行情况，首先获取诊断对象的状态信息，采集电力设备的电压、电流、频率、局部放电量以及磁力线密度等信号(包括正常信号和异常信号)。根据表征设备状态量的各种信号的不同特性而采用不同的信号采集方法，常用的采样方法有：1、一次性采样，每次只采集一个足够数据处理所需长度的信号样本。2、定时采样，按事前整定的周期进行采样。3、利用发生随机故障时的信号突变自动采样。4、根据故障诊断的特殊要求采取转速跟踪采样、峰值采样等特殊采样方式。（二）监测方法针对不同的电力设备和任务要求其状态监测方法不同。变压器故障主要由内部绝缘老化造成，因而根据变压器各种机械和电气特性，采用局部放电、油中气体分析、振动分析、极化波谱、恢复电压法等方法监测其运行状态。交流旋转电机发生故障的类型不同，故趋向于结合神经网络、小波分析等监测电机的状态。断路器状态的好坏的监测主要采用跳闸轮廓法和振动监测法获得断路器的状态信息。电力系统常见故障的诊断（一）电动机电气故障的诊断步骤1、先清洁后检查电机的不少故障，都是由于工作环境差而引起的，在检查寻找故障时，应首先把机内清洁干净，排除因污染引起的故障后，再动手进行检测。如输入电压接线柱接触不良引起打火，线圈脏污易引起匝间绝缘下降等。2、先机外后机内诊断和检查故障时，要从机外开始，逐步向内部深入检查。如遇到待修电动机时，应首先检查输入电压是否正常，连接线、插头、插座有无问题。在确认一切正常无误之后，再检查电机本身，这样既能避免盲目性，减少不必要的损失，又可大大提高检修的效率。3、先静态后动态静态是指在切断电机电源的情况下先进行检查。如插头是否接触良好，电机绕组接头有无断线及焊接不良，线圈有无烧黑及变色等。动态是指电机处于通电的工作状态。动态检查必须经过静态检查及测量后方可进行，绝对不能盲目通电，以免扩大故障，发生人身触电事故。（二）电动机常用的检测方法1、直观检查法它是检查电机的最简单方法，也是维修中必须采用的方法，该法是通过维修人员的眼、耳、手、鼻等直观感觉，用看、听、闻、摸等最基本的手段，对电机的故障现象进行检查，以便发现和排除故障。2、电压法主要用来测量电动机的输入电压，对于三相异步电动机，任意两相之间的电压一般为380V左右，对于单相异步电动机，输入电压为220V左右，若测量时无电压或相差较多，应对输入电路进行进一步检查。电阻法即断开电源后，用万用表欧姆档测量有关部位电阻值。若所测电阻值与要求的电阻值相差较大，则该部位极有可能就是故障点。一般来讲，触头接通时，电阻值趋于“0”，断开时电阻值““∞”；导线连接牢靠时连接处的接触电阻亦趋近于“0”，连接处松脱时，电阻值则为“∞”；各种绕组（或线圈）的直流电阻值也很小，往往只有几欧姆至几百欧姆，而断开后的电阻值为“∞”。4、绝缘电阻法即断开电源，用绝缘电阻表测量电器元件和线路对地以及相间绝缘值，电器绝缘层绝缘电阻应根据电压等级而确定绝缘电阻值。绝缘电阻值过小，是造成相线与地、相线与相线，相线与中性线之间漏电和短路的主要原因，若发现这种情况，应着重予以检查处理。5、电流表法用万用表测量电动机的电流，或使用钳型电流表测量，根据所测量的电流值与电动机额定电流相比较，可分析电动机内部绕组的故障情况，发现问题之所在。6、替换法是指用良好的器件替换所怀疑的器件，若故障消除，说明怀疑正确，否则应进一步检查、判断。用替换法可以检查电机中所有器件的好坏，而且结果一般都是准确无误的，很少出现难以判断的情况。红外温度记录法利用热像仪检测在线电气设备的方法是红外温度记录法。红外温度记录法是工业上用来无损探测、检测设备性能和掌握其运行状态的一项新技术，与传统的测温方式（如热电偶、不同熔点的蜡片等放置在被测物表面或体内）相比，热像仪可在一定距离内实时、定量、在线检测发热点的温度，通过扫描，还可以绘出设备在运行中的温度梯度热像图，而且灵敏度高，不受电磁场干扰，便于现场使用。它可以在－20—2000的宽量程以内的分辨率检测电气设备的热致故障，揭示出如导线接头或线夹发热，以及电气设备中的局部过热点等等。（三）常见故障的诊断1、振动对于旋转机械，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动强度与加速度成正比。异常声响（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:①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。②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。③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。④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①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“噼啪、咝”之类声音，因螺栓、螺帽等的松动引起的共振声等。②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。③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。温度异常（1）铁心过热点①早期特征是铁心的涡流和局部区域的温度过高。②可通过红外热成像准确测量。（2）绕组局部过热点①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，出现绝缘分解的异味等。②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:①变压器内部故障引起的发热剧增，发热不平衡，油循环死角。②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。③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。结语综上，电力系统中电气设备的状态监测和故障诊断技术，可以迅速、连续地反映设备的运行状态，预示