电力系统故障诊断案例汇编

电力系统故障诊断案例汇编前言电力系统作为国民经济的基石，其安全稳定运行直接关系到社会生产与人民生活的方方面面。故障的发生难以完全避免，而快速、准确的故障诊断是缩短停电时间、减少经济损失、防止事故扩大的关键环节。本汇编旨在通过对若干典型电力系统故障案例的深度剖析，总结故障特征、诊断思路与处置经验，为电力行业一线技术人员、调度运行人员及相关专业学习者提供参考，以期共同提升电力系统故障诊断与应急处理能力。案例选取注重代表性与实用性，涵盖了不同电压等级、不同设备类型及不同故障原因的场景。一、电力系统故障诊断基础概述（一）故障诊断的基本原则电力系统故障诊断应遵循“安全第一、迅速准确、先主后次、内外结合”的原则。在确保人身与设备安全的前提下，充分利用现有监测手段和信息，快速判断故障性质、大致范围及可能原因，为后续的隔离与恢复提供依据。（二）常用故障诊断方法故障诊断方法多种多样，实际应用中往往需要综合运用。主要包括：1.基于保护与断路器动作信息的诊断：这是最直接、最常用的方法。通过分析保护装置的动作行为、动作时序以及断路器的分合状态，初步判断故障类型和故障点范围。2.基于电气量特征的诊断：利用故障录波器、PMU等设备记录的电压、电流波形、序分量、功率等电气量，结合系统参数进行分析，判断故障相别、故障类型、故障位置等。3.基于设备状态监测信息的诊断：结合变压器油色谱分析、SF6气体检测、局部放电在线监测、红外热像等设备状态监测数据，对设备内部潜在故障或隐性故障进行预警和诊断。4.基于告警信息与运行日志的诊断：汇总调度自动化系统、SCADA系统、设备在线监测系统等发出的各类告警信息，结合运行人员的日常巡检记录，进行综合研判。二、典型故障诊断案例分析（一）输电线路故障案例案例1：220kV线路单相接地故障（雷击导致）1.故障现象：某220kV变电站值班员监盘时发现，220kV甲线断路器跳闸，线路保护装置“距离I段”、“零序I段”动作信号灯亮。后台监控系统显示该线路A相电流突增后为零，A相电压降低，B、C相电压略有升高。同时，该线路走廊附近区域气象台报告当时有雷雨天气。2.故障初步判断与分析：根据保护动作类型（距离I段、零序I段）、故障相别（A相）以及当时的天气情况，初步判断为220kV甲线A相发生了瞬时性或永久性接地故障，雷击是首要怀疑原因。距离I段动作表明故障点位于线路首端至距离保护I段范围内。3.检查与诊断过程：*调度指令与信息核实：调度员立即与相关变电站核实保护动作信息，确认保护动作行为一致，无其他关联设备动作。*强送尝试：考虑到雷击故障多为瞬时性，经调度许可，值班员对220kV甲线进行一次强送。强送时，断路器再次跳闸，保护装置“距离I段”、“零序I段”再次动作。*故障性质判断：强送不成功，判断为永久性接地故障。*巡线检查：调度立即通知线路运维单位进行全线特巡，重点检查绝缘子、导线、杆塔及附属设施。巡线人员在甲线#35杆塔发现A相悬式绝缘子有明显雷击闪络痕迹，并有一片绝缘子击穿。4.诊断结果：220kV甲线#35杆塔A相绝缘子因雷击发生闪络击穿，导致永久性单相接地故障。5.处理措施：线路运维单位立即组织抢修，更换了受损绝缘子。经试验合格后，再次送电成功。6.经验总结与启示：*雷雨季节是输电线路故障的高发期，应加强对线路防雷设施的检查与维护。*保护装置的正确动作是故障诊断的重要依据，其动作行为应与故障类型、故障点位置相符。*对于瞬时性故障可能性较大的情况，合理的强送尝试有助于缩短停电时间，但需严格遵守调度规程。*线路巡视是查找故障点的关键环节，应结合故障特征和天气情况，有针对性地制定巡视方案。案例2：110kV线路相间短路故障（树障引发）1.故障现象：某110kV乙线在正常运行中突然跳闸，线路保护装置“速断保护”动作，三相电流均显著增大，随后为零，三相电压降低。故障发生前，该地区有持续大风天气。2.故障初步判断与分析：保护“速断保护”动作，且为三相故障特征，初步判断为线路发生了较为严重的相间短路故障。结合大风天气，树障、导线舞动或断线的可能性较大。3.检查与诊断过程：*信息收集：调度确认保护动作信息，乙线两侧变电站保护均动作跳闸。*强送决策：考虑到故障电流大，速断保护动作，故障点可能靠近电源侧或故障程度严重，决定不进行强送，直接安排巡线。*重点区域排查：线路运维人员根据线路走向图和近期树障清理记录，重点巡查线路走廊内可能因大风倒伏的树木。在乙线#12-#13杆塔之间，发现一棵因大风倾斜的大树，其枝干已搭接在两相导线上。4.诊断结果：110kV乙线#12-#13杆塔之间因大风导致树木倾倒，树枝搭接两相导线，造成相间短路故障。5.处理措施：立即对倾倒树木进行砍伐清理，确保线路走廊安全距离。经检查导线无明显损伤后，申请送电，恢复正常运行。6.经验总结与启示：*线路走廊的清障工作，特别是在大风、暴雨等恶劣天气来临前的隐患排查至关重要。*对于三相短路故障，通常故障点明显，危害较大，强送需谨慎。*加强对线路通道环境的动态监控，利用无人机巡检等技术手段可提高巡线效率和准确性。（二）变压器故障案例案例3：110kV变压器瓦斯保护动作（内部匝间短路）1.故障现象：某110kV变电站1号主变压器（容量XXMVA）在运行中，瓦斯保护（轻瓦斯、重瓦斯）同时动作，跳开变压器各侧断路器。现场检查发现瓦斯继电器内有气体积聚，油位略有下降，油温较平时略有升高。2.故障初步判断与分析：瓦斯保护是变压器内部故障的主保护，轻、重瓦斯同时动作，强烈提示变压器内部发生了故障，可能为匝间短路、相间短路、铁芯故障或分接开关接触不良等。故障点可能产生了气体，导致瓦斯继电器动作。3.检查与诊断过程：*外观检查：检查变压器本体有无漏油、变形、喷油痕迹，各阀门位置正确。*气体性质分析：取瓦斯继电器内的气体进行色谱分析和点燃试验。气体为淡黄色，有强烈臭味，不溶于水，能点燃并发出噼啪声。色谱分析结果显示，氢气（H₂）、乙炔（C₂H₂）含量显著超标，远超注意值。*电气试验：*直流电阻测试：测量各绕组直流电阻，发现高压侧绕组直流电阻不平衡率超标。*变比试验：变比误差在合格范围内，但与历史数据对比有微小变化。*绝缘电阻及介损测试：绝缘电阻降低，介损值增大。*油质化验：对本体油样进行色谱分析，结果与瓦斯继电器内气体成分一致，进一步确认内部存在故障。4.诊断结果：综合气体色谱分析（特征气体为H₂、C₂H₂）、直流电阻及绝缘试验结果，诊断为1号主变压器高压绕组发生匝间短路故障。5.处理措施：将故障变压器停运，进行吊罩大修。吊罩后检查发现，高压绕组某一饼间存在匝间绝缘击穿烧损痕迹。对受损绕组进行了修复或更换，经各项试验合格后重新投运。6.经验总结与启示：*瓦斯保护是变压器内部故障的“哨兵”，其动作应引起高度重视，严禁随意解除或忽视。*瓦斯气体的颜色、气味、可燃性及色谱分析是判断变压器内部故障性质和严重程度的关键依据。*定期进行油色谱分析等预防性试验，有助于早期发现变压器潜伏性故障。（三）发电机故障案例案例4：汽轮发电机定子绕组接地故障（绝缘老化）1.故障现象：某电厂300MW汽轮发电机在正常运行中，发电机定子接地保护动作，发出告警信号（若接地电阻值低于整定值则跳闸）。运行人员检查发现发电机中性点接地电阻柜上的接地电流指示增大。2.故障初步判断与分析：发电机定子接地保护动作，表明发电机定子绕组对铁芯（地）之间的绝缘电阻降低，发生了接地故障。可能原因包括：定子绕组绝缘老化、机械损伤、油污污染、过电压击穿等。3.检查与诊断过程：*停机检查：发电机立即减负荷停机，做好安全措施后进行检查。*绝缘电阻测量：测量发电机定子绕组各相对地绝缘电阻，发现A相对地绝缘电阻显著降低，已低于规程要求值。*直流耐压及泄漏电流试验：对A相绕组进行直流耐压试验，发现泄漏电流随电压升高而急剧增加，且在较低电压下就出现击穿现象。*内窥镜检查与局部放电检测：利用内窥镜观察定子线棒端部，发现A相某一线棒槽口处绝缘有明显的老化开裂痕迹，并有炭化现象。进一步进行局部放电检测，该区域局部放电量明显超标。*故障点定位：结合试验结果和内窥镜观察，确定故障点位于A相定子绕组某线棒槽口绝缘老化破损处。4.诊断结果：发电机A相定子绕组因长期运行导致绝缘老化，在槽口处发生绝缘破损，引起定子单相接地故障。5.处理措施：对受损线棒进行更换或绝缘修复处理。整体进行绝缘电阻、吸收比、极化指数、直流耐压及泄漏电流、交流耐压等试验，均合格后重新投入运行。6.经验总结与启示：*发电机定子绕组绝缘状况是发电机安全运行的关键，应加强对绝缘老化趋势的监测与评估。*定期进行定子绕组的预防性试验和内窥镜检查，特别是对于运行年限较长的机组。*良好的通风冷却和清洁的运行环境有助于延缓绝缘老化。三、故障诊断中的常见问题与应对策略（一）保护装置误动、拒动对诊断的影响保护装置本身的异常，如误动或拒动，会给故障诊断带来干扰。*应对策略：*加强对保护装置的日常维护、定期校验和状态评估，确保其性能可靠。*故障发生后，不仅要关注保护动作信息，还要结合电气量波形、开关状态等进行综合判断，对保护动作的合理性进行验证。*对于可疑的保护动作行为，应调取保护装置内部故障录波数据进行详细分析。（二）信息不全或信息干扰SCADA系统数据刷新延迟、告警信息淹没、遥信误发等情况可能导致诊断信息不全或失真。*应对策略：*优化自动化系统配置，提高数据采集与传输的可靠性和实时性。*建立重要告警信息分级和筛选机制，确保关键信息不被遗漏。*加强对自动化系统的运维管理，及时处理异常信息。*多渠道核实信息，如电话询问、现场检查等。（三）复杂故障与多重故障的诊断难度当系统发生复杂故障（如相继故障、跨线故障）或多重故障时，故障特征相互叠加，诊断难度显著增加。*应对策略：*调度人员和运行人员应具备清晰的系统拓扑概念和扎实的专业知识。*充分利用故障录波器记录的完整暂态数据，进行细致的波形分析和计算。*采用分层、分区、分设备的逐步排查法，先排除简单故障，再分析复杂情况。*必要时组织专家会商，共同研判。四、总结与展望电力系统故障诊断是一项综合性强、技术要求高的工作，它依赖于准确的信息、丰富的经验、科学的方法和清晰的思路。本汇编通过对输电线路、变压器、发电机等典型设备故障案例的分析，展现了故障诊断的一般流程和关键环节。随着智