發電廠電氣設備狀態監測和故障診斷

田 丹

(黔西南民族職業技術學院，貴州 興義 562400)

發電廠電氣設備狀態監測和故障診斷

田 丹

(黔西南民族職業技術學院，貴州 興義 562400)

電氣設備在線監測技術在發電廠生產發電的工作運行中處于至關重要的地位，它直接影響著發電廠安全生產的目標。總結電氣設備狀態檢測與故障診斷技術的經驗，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。

發電廠；電氣設備；狀態監測； 故障診斷

1 發電廠電氣設備狀態監測與故障診斷系統的構成

狀態監測主要包括以下環節：檢測信號、采集數據、處理數據及狀態診斷。具體過程是：由各種數據采集設備采集光、電、振動、化學、溫度和流量的數據，通過設備信號檢測，要經過傳輸、轉換、采集、處理這四個環節。這些信號被數據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。但在實際應用中，為了提高采集信號的抗干擾能力，多選用光纜或數字信號進行傳輸。現階段，我國主要用三種方式來進行數據采集：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。在數據采集時，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，如人工智能神經網絡、專家診斷系統和模糊邏輯概念等，診斷出最后結果。

2 發電廠電氣設備狀態監測技術

2.1 局部放電在線監測技術

電氣設備中，由于設備絕緣平均工作場的結構復雜，不均勻的電場分布，非常有可能會產生局部電場較高。不當的工藝處理方法和惡劣的運行條件，都會發生個別區域先出現局部放電，最終逐漸發展到嚴重事故程度。特別是在變壓器的油紙絕緣中存在一些有氣隙的地方，也容易產生局部放電現象。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部的局部放電所產生的超聲波，可以非常準確地監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用。雖然我國現階段對超聲檢測法有了較為深入的研究，但各種聲介質對聲檢測都有一定的衰減，聲速強弱和變壓器內部絕緣的復雜結構，造成了檢測結果各不相同。尤其是現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，由于電子放大技術和聲電換能元件效能的大幅提高，靈敏度超聲檢測技術也得到了較大的發展，因而這種超聲檢測法是非常有希望得到大的發展和應用的。

2.1.2 光測法的應用

這種方法的原理是變壓器內部局部放電產生了光輻射而形成的。在變壓器中，各種局部放電產生的波長是在500～700 mm。檢測法還可以測試光電轉換后的電流屬性，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，因而沒有廣泛推廣。

2.1.3 化學檢測法的應用

變壓器內的局部放電會使一些絕緣體化學反應成一種或幾種新的物質，而通過檢測這些物質的構成和濃度，也能探知到局部放電狀態。由于這種方法比較方便實用，所以被廣泛應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一的標準，也沒有建立起故障可自動識別系統。

2.1.4 脈沖電流法的應用

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，它有統一的標準，也被廣泛的應用到檢測局部放電的各個領域。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點是比較靈敏，比較穩定，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生不穩定的現象。測試頻率較低，測試容易出現不準確的現象。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。然而隨著在線監測技術的不斷發展，射頻檢測法在局部放電檢測領域得到了很好的發展和應用。

2.1.6 超高頻局部放電檢測法的應用

這種檢測的方法是一種新的局部放電檢測方法，它應用的原理是在變壓器局部放電時，產生超高頻的信號，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據。

在實際在線檢測中，往往幾種檢測方法聯合在一起使用，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 油色譜監測技術

這種分析油中氣體的方法也是設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，把電氣設備中的油和材料進行老化和分解，產生一些低分子氣體，如氫氣、一氧化碳和二氧化碳等。當設備內部發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 介損監測技術

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

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位移、松動和變形時，就會脫離正常振動信號的狀態，而出現高頻成分，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。變壓器鐵心發生故障變化時，信號的能量分布也會相應的發生變化。

3.2 變壓器振動故障診斷方法應用

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明顯變化時，就可判斷變壓器發生了故障，須進行檢測來確定故障損傷程度。

4 結語

我國目前電氣設備在線檢測研究還處于初級階段，實踐運行經驗還比較缺乏，所以，許多監測系統還不夠完善和精確，還要繼續積累有益經驗，確立統一標準，廣泛開展實踐，建立與專家體系相應的檢測標準。

[1] 盛兆順，尹琦嶺.設備狀態監測與故障診斷技術及應用[M].化學工業出版社，2015.

[2] 陳家斌.電氣設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