7、电气设备故障诊断综述

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1、电气设备的故障诊断1设备试验的重要意义 预防性试验是电力设备运行与维护工作的 一个重要环节，是保证电力系统安全运行的有效 手段之一。电力设备绝缘预防性试验是指对已经 投运的设备按照规定的试验条件、试验项目和试 验周期所进行的检查、试验和监测。它是判断设 备能否继续投入运行，预防发生事故或设备损坏 以及保证设备安全运行的重要措施。因此，我国 规定，凡电力系统的设备，应根据电力设备预 防性试验规程的要求进行预防性试验，防患于 未然。2产生缺陷的原因 电气设备在制造、运输和检修过程中，有可能因发 生意外事故而残留有潜伏性缺陷；在长期运行过程中，又 受到电场的作用、导体发热的作用、机械力损伤与化学腐

2、蚀作用以及大气条件的影响等，在这些外界因素的影响下 ，可能逐渐产生缺陷，使其绝缘性能变坏，这就是通常所 说的劣化。劣化的绝缘有的是可逆的，有的是不可逆的。 可逆：绝缘受潮，烘干后可以恢复其绝缘性能。绝缘在各 种因素的长期作用下发生一系列的物理、化学变化，导致 绝缘性能和机械性能等不断下降，我们称这种劣化为老化 。 设备劣化是指设备降低或丧失了规定的功能。设 备劣化包括设备工作异常、性能降低、突发故障 、设备损坏和经济价值降低等状态表现的总称。3预防性试验的分类 按对被试设备绝缘的危险性进行分类： 1、非破坏性试验 2、破坏性试验 按照停电与否进行分类： 1、常规停电预防性试验 2、在线监测 按

3、测量的信息分类： 1、电气法 2、非电气法 4 破坏性试验： 交流耐压试验，直流耐压试验 非破坏性试验： 测量绝缘电阻、测量泄露电流、测量介质 损耗因数、测量电压分布等5绝缘电阻、吸收比试验一、绝缘电阻试验使用范围 绝缘电阻试验是电气设备绝缘试验中一种最简单、最常 用的试验方法。当电气设备绝缘受潮，表面变脏，留有表面 放电或击穿痕迹时，其绝缘电阻会显著下降。绝缘电阻测量 和吸收比测量可以发现绝缘的贯通的集中性缺陷，绝缘整体 受潮或有贯通性的局部受潮。根据绝缘等级的不同，测试要 求的区别，常采用的兆欧表输出电压有100v、250V、500V、1000V、2500V、5000V、10000V等。

4、二、绝缘电阻试验的主要参数及技术指标电气设备的绝缘，不能等值为单纯的电阻，其等值电 路往往是电阻电容的混合电路。很多电气设备的绝缘都是多 层的，如图1-1为双层电介质的一个简化等值电路。 6工程上用“吸收比”来反映绝缘状态是否良好，吸收比一般用K表示 ，其定义为：K R60s / R15s （11）式中 R60S为t=60s测得绝缘电阻值，R15S为t=15s时测得的绝缘电 阻值，如果绝缘严重受潮，则吸收比K将约等于1。对于电容量较大的绝缘试品，K可采用下式表示： K R10min / R1min （12）式中 R10min为t=10min时测得的绝缘电阻值，R1min为t=1min时 测得的

5、绝缘电阻值，K在工程上称为极化指数。当绝缘状况良好时，K值较大，其值远大于1，当绝缘受潮时，K值 将变小，一般认为如K1.3时，就可判断绝缘可能受潮。 绝缘电阻和吸收比测量可发现绝缘贯通的集中性缺 陷，绝缘整体受潮，贯通性的局部受潮。 三、试验设备 工程上进行绝缘电阻试验所采用的设备为兆欧表，输出电压是脉动 的直流电压。兆欧表有三个接线端子：线路端子（L），接地端子（E） ，屏蔽（或保护）端子（G），被试品接在L和E之间，G用以消除绝缘试品表面泄漏电流的影响，其试验原理接线如图13所示。 7五、测量绝缘电阻的规定（一）测试规定 （1）试验前应拆除被试设备电源及一切外连线，并将被试物短接后 接地

6、放电1min，电容量较大的应至少放电2min，以免触电。 （2）校验兆欧表是否指零和无穷大。 （3）用干燥清洁的柔软布擦去被试物的表面污垢，必要时可先用汽 油洗净套管的表面积垢，以消除表面的影响。 （4）接好线，如用手摇式兆欧表时，应用恒定转速（120r/min）转 动摇柄，兆欧表指针逐渐上升，待1min后读取其他绝缘电阻值。 （5）在测量吸收比时，为了在开始计算时就能在被试物上加上全部 试验电压，应在兆欧表达到额定转速时再将表笔接于被试物，同时 计算时间，分别读取15s和60s的读数。 （6）试验完毕或重复进行试验时，必须将被试物短接后对地充分放 电。这样除可保证安全外，还可提高测试的准确性

7、。 （7）记录被试设备的铭牌、规范、所在位置及气象条件等。 8（二）测试时注意事项（1）对于同杆双回架空线或双母线，当一路带电时，不得测量另一 回路的绝缘电阻，以防感应高压损坏仪表和危及人身安全。对于平行 线路，也同样要注意感应电压，一般不应测其绝缘电阻。在必须测量 时，要采取必要措施才能进行，如用绝缘棒接线等。 （2）测量大容量电机和长电缆的绝缘电阻时，充电电流很大，因而 兆欧表开始指示数很小，但这并不表示被试设备绝缘不良，必须经过 较长时间，才能得到正确的结果。使用手摇式兆欧表测量大容量设备 的绝缘电阻时，试验结束时手不能停，耍先断开L线与被测设备之间 的联接，再停止转动摇表，并立即对被测

8、设备放电和接地，防止被试 设备对兆欧表反充电损坏兆欧表和被测设备所带高电压电人。 （3）如所测绝缘电阻过低，应进行分解试验，找出绝缘电阻最低的 部分。 （4）一般应在干燥、晴天、环境温度不低于50C时进行测量。在阴 雨潮湿的天气及环境湿度太大时，不应进行测量。 （5）测量绝缘的吸收比时，应避免记录时间带来的误差。由上述可 知，变压器、发电机等设备绝缘的吸收比，是用兆欧表在加压15s和 60s时记录其绝缘电阻值后计算求得的。9第二节 泄漏电流和直流耐压试验 一、泄漏电流测量泄漏电流所用的设备要比兆欧表复杂，一般用高压整流设 备进行测试。由于试验电压高，所以就容易暴露绝缘本身的弱点 ，用微安表直测

9、泄漏电流，这可以做到随时进行监视，灵敏度高 。并且可以用电压和电流、电流和时间的关系曲线来判断绝缘的 缺陷。因此，它属于非破坏性试验。 1、泄漏电流的特点 （1）试验电压高，并且可随意调节。 （2）泄漏电流可由微安表随时监视，灵敏度高，测量重复性也较好 。 （3）根据泄漏电流测量值可以换算出绝缘电阻值，而用兆欧表测出 的绝缘电阻值则不可换算出泄漏电流值。 （4）可以用电压和电流、电流和时间的关系曲线及测量吸收比来判 断绝缘缺陷。 （5）测量原理当直流电压加于被试设备时，其充电电流（几何电流和吸收电流 ）随时间的增加而逐渐衰减至零，而泄漏电流保持不变。故微安 表在加压一定时间后其指示数值趋于恒定

10、，此时读取的数值则等 于或近似等于漏导电流即泄漏电流。 102、影响测量结果的主要因素 （一）高压连接导线由于接往被测设备的高压导线是暴露在空气中的，当其表面场 强高于约20kV/cm时（决定于导线直径、形状等），沿导线表面的 空气发生电离，对地有一定的泄漏电流，这一部分电流会结果回来 而流过微安表，因而影响测量结果的准确度。一般都把微安表固定在升压变压器的上端，这时就必须用屏蔽 线作为引线，也要用金属外壳把微安表屏蔽起来。 （二）表面泄漏电流泄漏电流可分为体积泄漏电流和表面泄漏电流两种。表面泄漏 电流的大小，只要决定于被试设备的表面情况，如表面受潮、脏污 等。为真实反映绝缘内部情况，在泄漏电

11、流测量中，所要测量的只 是体积电流。但是在实际测量中，表面泄露电流往往大于体积泄漏 电流，这给分析、判断被试设备的绝缘状态带来了困难，因而必须 消除表面泄漏电流对真实测量结果的影响。消除影响的办法实施被试设备表面干燥、清洁、且高压端导线 与接地端要保持足够的距离；另一种是采用屏蔽环将表面泄漏电流 直接短接，使之不流过微安表。 11（三）温度与绝缘电阻测量相似，温度对泄漏电流测量结果有显著影响。 所不同的是温度升高，泄漏电流增大。 （四）电源电压的非正弦波形在进行泄漏电流测量时，供给整流设备的交流高压应该是正弦 波形。如果供给整流设备的交流低压不是正弦波，则对测量结果是 有影响的。影响电压波形的

12、主要是三次谐波。 （五）加压速度对被试设备的泄漏电流本身而言，它与加压速度无关，但是用 微安表所读取的数值并不一定是真实的泄漏电流值，而可能是保护 吸收电流在内的合成电流。 (六)微安表接在不同位置时在测量接线中，微安表接的位置不同，测得的泄漏电流的数值 也不同，因而对测量结果有很大影响 （七）试验电压极性（1）电渗透现象使不同极性试验电压下油纸绝缘电气设备的泄 漏电流测量值不同。电渗透现象是指在外加电场作用下，液体通过 多孔固体的运动现象，它是胶体中常见的电动现象之一。 12（2）试验电压极性对引线电晕电流的影响在不均匀、不对称电场中，外加电压极性不同，其放电过程及 放电电压不同的现象，称为

13、极性效应。 3、测量时的操作规定（1）按接线图接好线，并由专人认真检查接线和仪器设备，当 确认无误后，方可通电及升压。（2）在升压过程中，应密切监视被试设备、实验回路及有关表 记。微安表的读数应在升压过程中，按规定分阶段进行，且需要有 一定的停留时间，以避开吸收电流。（3）在测量过程中，若有击穿、闪络等异常现象发生，应马上 降压，以断开电源，并查明原因，详细记录，待妥善处理后，再继 续测量。（4）实验完毕、降压、断开电源后，均应对被试设备进行充分 放电。（5）若是三相设备，同理应进行其它两项测量。（6）按照规定的要求进行详细记录。134、测量中的问题在电力系统交接和预防性实验中，测量泄漏电流时

14、，常遇到的 主要异常情况如下。 （一）从微安表中反映出来的情况 （1）指针来回摆动。这可能是由于电源波动、整流后直流电压的脉 动系数比较大以及试验回路和被试设备有充放电过程所致。若摆 动不大，又不十分影响读数，则可取其平均值；若摆动很大，影 响读数，则可增大主回路和保护回路中的滤波电容的电容量。必 要时可改变滤波方式。 （2）指针周期性摆动。这可能是由于回路存在的反充电所致，或者 是被试设备绝缘不良产生周期性放电造成的。 （3）指针突然冲击。若向小冲击，可能是电源回路引起的；若向大 冲击，可能是试验回路或被试设备出现闪络或产生间歇性放电引 起的。 （4）指针指示数值随测量时间而发生变化。若逐渐

15、下降，则可能是 由于充电电流减小或被试设备表面绝缘电阻上升所致；若逐渐上 升，往往是被试设备绝缘老化引起的。 （5）测压用微安表不规则摆动。这可能是由于测压电阻断线或接触 不良所致。 （6）指针反指。这可能是由于被试设备经测压电阻放电所致。 （7）接好线后，未加压时，微安表有指示。这可能是外界干扰太强 或地电位抬高引起的。14（一）试验电压的确定 进行直流耐压试验时，外施电压的数值通常应参考该绝缘的交 流耐压试验电压和交、直流下击穿电压之比，但主要是根据运行经 验来确定。 （二）实验电压的极性电力设备的绝缘分为内绝缘和外绝缘，外绝缘对地电场可以近 似用棒板电极构成的不对称、极不均匀电场中，气体

16、间隙相同时 ，由于极性效应，负棒正极的火花放电电压是正棒负极的火花 放电电压的2倍多。 应指出，直流耐压试验的时间可比交流耐压试验的时间（1min ）长些。直流耐压试验结果的分析判断，可参阅交流耐压试验分析 判断的有关原则。 测量绝缘电阻及直流泄漏电流通常不能发 现的设备整体老化及局部缺陷。 15第三节 电气设备的介质损失角正切值试验电介质就是绝缘材料。当研究绝缘物质在电场作用下所发生的 物理现象时，把绝缘物质称为电介质； 当绝缘物上加交流电压时，可以把介质看成为一个电阻和电容 并联组成的等值电路，如图1-4（a）所示。根据等值电路可以作出 电流和电压的相量图，如图1-4（b）所示。由相量图可知，介质损 耗由电导产生，阻性电流和容性电流间数值比较大时，电流间的夹 角就越大，故称为介质损失角， 其正切值为 ：介质损耗为：16第三节 电气设备的介