發(fā)電廠電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷

田 丹

(黔西南民族職業(yè)技術(shù)學院，貴州 興義 562400)

發(fā)電廠電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷

田 丹

(黔西南民族職業(yè)技術(shù)學院，貴州 興義 562400)

電氣設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)在發(fā)電廠生產(chǎn)發(fā)電的工作運行中處于至關(guān)重要的地位，它直接影響著發(fā)電廠安全生產(chǎn)的目標。總結(jié)電氣設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷技術(shù)的經(jīng)驗，對變壓器振動故障診斷進行模擬研究是十分必要和重要的。

發(fā)電廠；電氣設(shè)備；狀態(tài)監(jiān)測； 故障診斷

1 發(fā)電廠電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)成

狀態(tài)監(jiān)測主要包括以下環(huán)節(jié)：檢測信號、采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)及狀態(tài)診斷。具體過程是：由各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集光、電、振動、化學、溫度和流量的數(shù)據(jù)，通過設(shè)備信號檢測，要經(jīng)過傳輸、轉(zhuǎn)換、采集、處理這四個環(huán)節(jié)。這些信號被數(shù)據(jù)采集單元記錄并存儲于存儲器之中。在傳輸載體的選擇上，可以用光纜和電纜。但在實際應(yīng)用中，為了提高采集信號的抗干擾能力，多選用光纜或數(shù)字信號進行傳輸。現(xiàn)階段，我國主要用三種方式來進行數(shù)據(jù)采集：信號波形的采集方式、信號峰值的采集方式、記錄峰值脈沖采集方式。在數(shù)據(jù)采集時，主要是要增強抗干擾性，把有用的信號保留或加強，從而提煉有用信號特征。根據(jù)提煉出的有用信號，選用各種分析研判的方法，如人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家診斷系統(tǒng)和模糊邏輯概念等，診斷出最后結(jié)果。

2 發(fā)電廠電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)

2.1 局部放電在線監(jiān)測技術(shù)

電氣設(shè)備中，由于設(shè)備絕緣平均工作場的結(jié)構(gòu)復雜，不均勻的電場分布，非常有可能會產(chǎn)生局部電場較高。不當?shù)墓に囂幚矸椒ê蛺毫拥倪\行條件，都會發(fā)生個別區(qū)域先出現(xiàn)局部放電，最終逐漸發(fā)展到嚴重事故程度。特別是在變壓器的油紙絕緣中存在一些有氣隙的地方，也容易產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象。變壓器放電的檢測方法主要有以下幾種：

2.1.1 超聲檢測法的應(yīng)用

變壓器油枕壁上固定著超聲傳感器，這個傳感器能夠接受到變壓器內(nèi)部的局部放電所產(chǎn)生的超聲波，可以非常準確地監(jiān)測到局部放電的大小和所在位置。壓電傳感器是超聲檢測法通常采用的超聲波傳感器，選用的是70～150KHz的頻率范圍，這樣能完全把鐵心磁噪聲和變壓器機械振動噪聲所避開。超聲檢測法還有一個好處就是它可以很少受電氣的干擾，所以它在局部放電方面得到了廣泛的應(yīng)用。雖然我國現(xiàn)階段對超聲檢測法有了較為深入的研究，但各種聲介質(zhì)對聲檢測都有一定的衰減，聲速強弱和變壓器內(nèi)部絕緣的復雜結(jié)構(gòu)，造成了檢測結(jié)果各不相同。尤其是現(xiàn)在一些超聲波的檢測傳感器在抗電磁干擾方面能力不強，靈敏度也不太高的情況下，大大增加了檢測難度。這幾年來，由于電子放大技術(shù)和聲電換能元件效能的大幅提高，靈敏度超聲檢測技術(shù)也得到了較大的發(fā)展，因而這種超聲檢測法是非常有希望得到大的發(fā)展和應(yīng)用的。

2.1.2 光測法的應(yīng)用

這種方法的原理是變壓器內(nèi)部局部放電產(chǎn)生了光輻射而形成的。在變壓器中，各種局部放電產(chǎn)生的波長是在500～700 mm。檢測法還可以測試光電轉(zhuǎn)換后的電流屬性，對局部放電能夠有效鑒別。光測法在實驗驗證理論方面取得了較大進展，尤其針對局部放電有較好的測試效果。但是由于光測法靈敏度低、價格昂貴，而且被檢測的物體還必須處于透明狀態(tài)，因而沒有廣泛推廣。

2.1.3 化學檢測法的應(yīng)用

變壓器內(nèi)的局部放電會使一些絕緣體化學反應(yīng)成一種或幾種新的物質(zhì)，而通過檢測這些物質(zhì)的構(gòu)成和濃度，也能探知到局部放電狀態(tài)。由于這種方法比較方便實用，所以被廣泛應(yīng)用于在線故障檢測當中。雖然對一些早期故障比較敏感，但對突發(fā)性故障檢測的能力明顯不足，并且這種方法截至目前還沒有形成一個統(tǒng)一的標準，也沒有建立起故障可自動識別系統(tǒng)。

2.1.4 脈沖電流法的應(yīng)用

這種檢測局部放電的方法其實是一種比較早的檢測識別方法，它主要是通過幾個組件上所引起的局部放電而導致產(chǎn)生了脈沖電流，以電流的大小來判斷實際放電量的多少。在國際上，它有統(tǒng)一的標準，也被廣泛的應(yīng)用到檢測局部放電的各個領(lǐng)域。它的傳感器可按窄帶和寬帶兩種進行劃分。窄帶電流傳感器的優(yōu)點是比較靈敏，比較穩(wěn)定，不易受外界因素的干擾。但這種傳感器在輸出的波形方面還存在著一定的不足。寬帶電流傳感器優(yōu)點是分辨識別比較高，但它也有許多缺點與不足，如：抗干擾能力不好，極易受到外界因素的干擾而產(chǎn)生不穩(wěn)定的現(xiàn)象。測試頻率較低，測試容易出現(xiàn)不準確的現(xiàn)象。測試的樣品電容比較大時，受阻抗的影響比較大，也影響靈敏度。

2.1.5 射頻檢測法的應(yīng)用

這種方法主要從變壓器的中點處測量信號源，并且不需要改變電力系統(tǒng)的原有運行方式，可以提高局部放電的測算頻率。但這種方法也有它的缺點，如對局部放電的總和測算不詳細，易受外來因素的干擾。然而隨著在線監(jiān)測技術(shù)的不斷發(fā)展，射頻檢測法在局部放電檢測領(lǐng)域得到了很好的發(fā)展和應(yīng)用。

2.1.6 超高頻局部放電檢測法的應(yīng)用

這種檢測的方法是一種新的局部放電檢測方法，它應(yīng)用的原理是在變壓器局部放電時，產(chǎn)生超高頻的信號，并且能進行信號的定位和檢測，有很強的抗干擾特征。它的主要優(yōu)點有：當只考慮噪聲對靈敏度的影響時，會檢測到更高的靈敏度。在考慮變壓器使用情況時，產(chǎn)生的電磁干擾會有比較低的頻率。用這種傳感器可以測量到比較真實的局部放電的物理數(shù)據(jù)。

在實際在線檢測中，往往幾種檢測方法聯(lián)合在一起使用，有物理征兆識別、故障部位定位等幾個部分，主要還是以檢測電脈沖和超聲波信號為主。在不同的部位放置五個超聲波傳感器，最終從電聲信號中超聲波型牲，從而測算出放電量的大小，確定局部放電點的準確方位。

2.2 油色譜監(jiān)測技術(shù)

這種分析油中氣體的方法也是設(shè)備絕緣檢測中常用到的方法，是很成熟的檢測方法。它主要原理是用電和熱，把電氣設(shè)備中的油和材料進行老化和分解，產(chǎn)生一些低分子氣體，如氫氣、一氧化碳和二氧化碳等。當設(shè)備內(nèi)部發(fā)生放電故障或潛在故障時，就會加快氣體的生成速度，以這些氣體的生成速率，就會探知設(shè)備故障的種類及嚴重程度。因為不同種類、不同程度的故障會產(chǎn)生不同類型、不同含量的氣體。通過對這些氣體進行分析研究，就會達到判斷故障類別的目的。

2.3 介損監(jiān)測技術(shù)

它主要用于電容類型的設(shè)備上。電容型設(shè)備的主要特點是絕緣的覆蓋率較高，有的甚至是全部絕緣。檢測的介電質(zhì)的特性，也可用相對測量法加以克服。由于外界環(huán)境的變化會導致測量結(jié)果的波動，所以，相對測量值是保持穩(wěn)定的，真實反映設(shè)備的絕緣情況。

3 變壓器振動故障分析

3.1 振動信號診斷法

在電力變壓器的鐵心出現(xiàn)位移、松動和變形時，就會脫離正常振動信號的狀態(tài)，而出現(xiàn)高頻成分，且鐵心的位移、松動和變形的振動程度與高頻多少是成正比的。變壓器鐵心發(fā)生故障變化時，信號的能量分布也會相應(yīng)的發(fā)生變化。

3.2 變壓器振動故障診斷方法應(yīng)用

基于振動信號故障診斷方法，若對時域信號頻譜分析，可以得出各分量幅值出現(xiàn)明顯變化時，就可判斷變壓器發(fā)生了故障，須進行檢測來確定故障損傷程度。

4 結(jié)語

我國目前電氣設(shè)備在線檢測研究還處于初級階段，實踐運行經(jīng)驗還比較缺乏，所以，許多監(jiān)測系統(tǒng)還不夠完善和精確，還要繼續(xù)積累有益經(jīng)驗，確立統(tǒng)一標準，廣泛開展實踐，建立與專家體系相應(yīng)的檢測標準。

[1] 盛兆順，尹琦嶺.設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)及應(yīng)用[M].化學工業(yè)出版社，2015.

[2] 陳家斌.電氣設(shè)備各故障檢測診斷方法及實例[M].中國水利水電出版社，2016.

Electrical equipment condition monitoring and fault diagnosis of power plant

TIAN Dan

(Guizhou Southwest Vocational and Technical College, Xingyi 562400, China)

On-line monitoring technology of electrical equipment is of vital importance in the operation of power generation production. It directly affects the goal of safe production of power plants. It is necessary and important to summarize the experience of electrical equipment condition detection and fault diagnosis technology, and to simulate the vibration diagnosis of transformer.

Power plant; Electrical equipment; Condition monitoring; Fault diagnosis

2017-04-23

田丹 (1986-)，女，碩士研究生。

TM62

B

1674-8646(2017)12-0056-02