電力系統(tǒng)常見電氣故障分析

竇海文

摘要：隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電氣設(shè)備在生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛。電氣設(shè)備的各種形式和類型，特別是智能電氣元件的使用，使得故障診斷方法和維修技術(shù)越來越困難。電氣設(shè)備在運(yùn)行中難以避免故障，因此必須采取科學(xué)合理的方法和手段來消除故障。文章針對(duì)電力系統(tǒng)常見電氣故障分析進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，內(nèi)容僅供 參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);常見電氣;故障;分析

1故障排除應(yīng)具備的基礎(chǔ)

1.1具備一定的理論知識(shí)

為了了解電氣故障，必須依靠專業(yè)理論來解釋。有時(shí)，沒有理論的指導(dǎo)，這項(xiàng)工作根本無法進(jìn)行。一旦發(fā)現(xiàn)故障，維修相對(duì)簡單。

1.2了解現(xiàn)場設(shè)備工藝流程，電氣控制原理

電氣控制的工作原理和生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際情況，過程直接決定故障分析的原因和效果，對(duì)電氣控制特性的了解是故障排除的依據(jù)。例如，站點(diǎn)是點(diǎn)或連續(xù)控制，不管有反饋、直流還是交流、中繼系統(tǒng)還是plc、復(fù)合系統(tǒng)還是單一系統(tǒng)，越已知，排斥路徑越寬。

1.3了解各電器元件在系統(tǒng)中具體布局及作用

電氣原理圖與實(shí)際連接配線并不一定一致，但要結(jié)合工作現(xiàn)場，把原理中元件一一對(duì)應(yīng)，找到在現(xiàn)場中的位置，這樣在故障檢測時(shí)能有針對(duì)性地選擇測試，防止誤判斷，縮小范圍，進(jìn)一步找到故障原因。

2電氣設(shè)備故障的特征量及監(jiān)測

2.1監(jiān)測方法

不同的電力設(shè)備和任務(wù)的狀態(tài)監(jiān)測方法不同。變壓器故障的主要原因是內(nèi)部絕緣老化。根據(jù)變壓器的機(jī)電特性，采用局部放電、油中氣體分析、振動(dòng)分析、極化譜和恢復(fù)電壓法對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。交流型旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的故障類型不同，因此采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和小波分析相結(jié)合的方法對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。斷路器狀態(tài)監(jiān)測主要采用跳轉(zhuǎn)輪廓法和振動(dòng)監(jiān)測法獲得斷路器狀態(tài)信息。

2.2狀態(tài)量的采集

電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測是指在設(shè)備使用壽命內(nèi)，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)檢測和判斷，預(yù)測設(shè)備狀態(tài)發(fā)展趨勢(shì)的系統(tǒng)。設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)通常反映在設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)上。首先獲取診斷對(duì)象的狀態(tài)信息，采集電力設(shè)備的電壓、電流、頻率、局部放電和磁線密度信號(hào)（包括正常信號(hào)和異常信號(hào)）。

3電力系統(tǒng)常見故障的診斷

3.1電動(dòng)機(jī)常用的檢測方法

3.1.1電壓法

主要用于測量電機(jī)的輸入電壓。對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)，任意兩相之間的電壓一般為380伏左右，對(duì)于單相異步電動(dòng)機(jī)，輸入電壓為220伏左右。如果測量中沒有電壓或差異很大，則應(yīng)進(jìn)一步檢查輸入電路。

當(dāng)電源斷開時(shí)，用歐姆計(jì)測量相關(guān)部件的電阻。如果測量到的電阻值與要求的電阻值有很大的不同，那么這部分很可能是斷層點(diǎn)。

3.1.2絕緣電阻方法

即斷開電源，用絕緣電阻表測量電氣元件和線路的相對(duì)接地和絕緣值。電氣絕緣層的絕緣電阻應(yīng)根據(jù)電壓水平確定。絕緣電阻值太小，是相線與地、相線與相線、相線與中性線之間泄漏和短路的主要原因。

3.1.3電流表法

用萬用表測量電機(jī)電流，或用夾式安培計(jì)測量，根據(jù)測量的電流值與電機(jī)額定電流的比較，可以分析電機(jī)內(nèi)部繞組的故障情況，找出問題所在。

3.1.5替換方法

該方法可用于檢測電機(jī)各部件的質(zhì)量，結(jié)果一般準(zhǔn)確，不易判斷。

3.1.6紅外溫度記錄方法

利用熱成像儀對(duì)在線電氣設(shè)備進(jìn)行檢測的方法是紅外溫度記錄法。紅外溫度記錄是工業(yè)上用于無損檢測和測試設(shè)備性能，掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的一項(xiàng)新技術(shù)。與傳統(tǒng)的溫度測量方法（如熱電偶、置于被測物體表面或物體上的熔點(diǎn)不同的蠟片等）相比，熱成像儀可以實(shí)時(shí)檢測熱點(diǎn)的溫度，在一定距離內(nèi)的數(shù)量和在線。通過掃描，也可以繪制設(shè)備。溫度梯度熱像在工作中具有較高的靈敏度，且不受電磁場的干擾，便于現(xiàn)場使用。它可以探測到在-20-2000大范圍內(nèi)的電氣設(shè)備的熱故障，揭示導(dǎo)體接頭或?qū)Ь€夾的熱，以及電氣設(shè)備中的局部熱點(diǎn)等。

3.2常見故障的診斷

3.2.1振動(dòng)

對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械，異常振動(dòng)是機(jī)械內(nèi)部缺陷的表征。旋轉(zhuǎn)機(jī)械的大部分故障都可以從振動(dòng)中表現(xiàn)出來。低頻振動(dòng)時(shí)振動(dòng)體的振動(dòng)強(qiáng)度與位移成正比;中頻振動(dòng)時(shí)振動(dòng)強(qiáng)度與速度成正比（ 電機(jī)振動(dòng)的主要頻率范圍） ; 高頻振動(dòng)時(shí)振動(dòng)體的振動(dòng)強(qiáng)度與加速度成正比。

3.2.2異常聲響

（1）電力變壓器的異常聲響

根據(jù)異常情況的不同，發(fā)生異常的原因主要有：

①聲音均勻持續(xù)，但比平時(shí)明顯增大。電網(wǎng)發(fā)生單相接地或諧振過電壓、變壓器過負(fù)荷，使變壓器電流超過額定值。

②聲音比平時(shí)高，而且有很明顯的噪音。內(nèi)夾、鐵芯壓縮螺釘?shù)染o固部件松脫，使硅鋼片在電磁應(yīng)力作用下產(chǎn)生共振，從而增強(qiáng)振動(dòng)。

③本音與“爆裂”放電聲或不均勻爆裂聲混合，多因繞組或拉線外殼閃閃放電，接地或不接地金屬零件靜電放電不良，變壓器內(nèi)部絕緣破裂，產(chǎn)生嚴(yán)重放電。此時(shí)應(yīng)立即關(guān)閉并通知檢查。

有一種“咯咯聲”的聲音，就像開水在聲音里沸騰。變壓器內(nèi)部有短路或與分離器開關(guān)接觸不良，造成嚴(yán)重局部過熱，導(dǎo)致油溫急劇上升、沸騰。它必須立即退出運(yùn)行進(jìn)行大修。

（2）其它電氣設(shè)備的異常聲響

①電壓互感器的聲音異常

電壓互感器中有游離放電、靜電放電等原因引起聽得見的“噼啪、咝”之類聲音，因螺栓、螺帽等的松動(dòng)引起的共振聲等。

②電流互感器的聲音異常

當(dāng)電流互感器開路時(shí)，會(huì)發(fā)出比正常時(shí)大得多的“嗡嗡”聲。

③絕緣子的電暈放電聲

端子金具上突出部分的電暈放電，被污染的絕緣表面產(chǎn)生的沿面放電會(huì)發(fā)出可聽得見的聲音，還有其它如絕緣子、套管的龜裂和內(nèi)部缺陷等原因。

3.3溫度異常

3.3.1鐵心過熱點(diǎn)

①早期特征是鐵心的渦流和局部區(qū)域的溫度過高。

②可通過紅外熱成像準(zhǔn)確測量。

3.3.2繞組局部過熱點(diǎn)

①電機(jī)和變壓器的繞組由于匝間短路、股線斷裂造成內(nèi)部放電，因絕緣磨損造成局部漏電流增大，導(dǎo)致局部過熱是較常見的故障。其先兆是局部溫升，出現(xiàn)絕緣分解的異味等。

②局部過熱的測量主要有： 分布測點(diǎn)溫度測量（如熱電偶、光纖溫度傳感器） 、紅外熱成像、絕緣分解物監(jiān)測等手段。

3.3.3變壓器絕緣油油溫異常

導(dǎo)致變壓器油溫異常的主要原因如下：

（1）變壓器內(nèi)部故障產(chǎn)生的熱急劇增加，熱不平衡，油循環(huán)死角。

（2）變壓器繞組的互轉(zhuǎn)短路、線圈放電、鐵芯和夾板循環(huán)、內(nèi)部鉛結(jié)加熱、甚至鐵芯點(diǎn)火，都導(dǎo)致變壓器溫度異常升高。

（3）冷卻裝置散熱異常的。冷卻裝置的異常運(yùn)行或故障，如潛水泵的關(guān)閉、風(fēng)扇的損壞、散熱管的污染和散熱器的冷卻效果不佳等，均導(dǎo)致溫度升高。

結(jié)束語

電力設(shè)備的有條件維護(hù)是電力系統(tǒng)發(fā)展的需要。本文對(duì)上述幾種診斷方法進(jìn)行了總結(jié)和實(shí)踐，希望對(duì)電氣設(shè)備的開發(fā)和實(shí)施有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]楊斌， 章立軍， 郭云.等.電氣設(shè)備診斷現(xiàn)場實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2018， 4.

[2] 汪永華， 陳化鋼， 戴建新.氣運(yùn)行與檢修[M].北京：中國水利水電出版社， 2017， 3.

[3]郭濤， 陳冬雪.怎樣查找和處理電氣故障[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2018， 7.