電氣設(shè)備故障診斷各類故障的特征量電量

電氣設(shè)備缺點(diǎn)診斷各類缺點(diǎn)的特征量〔1.電量〕序：缺點(diǎn)診斷的義務(wù)缺點(diǎn)定義為“設(shè)備在它應(yīng)到達(dá)的功能上喪失了才干〞。缺點(diǎn)包括：①使設(shè)備立刻喪失其功能的破壞性缺點(diǎn)；②降低設(shè)備功能的但沒有完全喪失功能的功能性缺點(diǎn)；③人為的誤操作停車缺點(diǎn)。產(chǎn)生缺點(diǎn)的緣由有人為誤操作、由正常磨損或疲勞使機(jī)械設(shè)備到達(dá)其自然壽命、非正常要素以及環(huán)境影響等多方面的要素。診斷技術(shù)的義務(wù)是“識(shí)別現(xiàn)狀、預(yù)測(cè)未來〞。發(fā)現(xiàn)破壞性的缺點(diǎn)，這種信號(hào)普通稱之為缺點(diǎn)信號(hào)；預(yù)防功能性缺點(diǎn)的開展，這時(shí)采集的是異常信號(hào)，它是設(shè)備部分缺陷的外在反響〔現(xiàn)狀〕。缺點(diǎn)信號(hào)和異常信號(hào)都是有用的形狀量。(1)初期缺點(diǎn)率。設(shè)備剛投入運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，初期缺點(diǎn)率較高，緣由是設(shè)備剛投入運(yùn)轉(zhuǎn)，必然會(huì)暴露一些制造、安裝、調(diào)試中遺留的問題，而且設(shè)備剛投入運(yùn)轉(zhuǎn)，操作和維護(hù)都有一個(gè)順應(yīng)過程。隨隨著對(duì)設(shè)備性能的逐漸熟習(xí)和暴露的問題的處理，缺點(diǎn)率就逐漸降低。(2)穩(wěn)定期的缺點(diǎn)率。設(shè)備在進(jìn)入穩(wěn)定期后，缺點(diǎn)率較低，而且很穩(wěn)定，這段時(shí)間設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)較正常，普通只需個(gè)別突發(fā)性的缺點(diǎn)出現(xiàn)。(3)劣化期的缺點(diǎn)率。隨著服役時(shí)間的推移，設(shè)備逐漸進(jìn)入劣化期，劣化景象逐漸顯著。以電機(jī)為例，在服役15—20年之后，絕緣老化征象明顯，如走漏電流添加、絕緣電阻下降、部分放電添加等等。在這一時(shí)期，由于劣化趨勢(shì)開展，設(shè)備缺點(diǎn)率又逐漸升高，終于進(jìn)入到危險(xiǎn)程度，如在此時(shí)不采取措施進(jìn)展維修，那么設(shè)備最終將因缺點(diǎn)而導(dǎo)致破壞和失效。設(shè)備形狀量及監(jiān)測(cè)技術(shù)形狀量是設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的各種正常和異常特征信號(hào)量的總稱。設(shè)備形狀量可以分為運(yùn)轉(zhuǎn)形狀量和消費(fèi)過程形狀量。1.運(yùn)轉(zhuǎn)形狀量設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)經(jīng)常發(fā)出聲音、振動(dòng)、溫度等多種信號(hào)。這些信號(hào)可以被覺得或丈量出來。與設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)形狀相對(duì)應(yīng)的有正常信號(hào)和異常信號(hào)，采集并識(shí)別這些信號(hào)，經(jīng)過分析可以識(shí)別和判別出設(shè)備的缺陷和缺點(diǎn)。機(jī)械量信號(hào) ①與消費(fèi)功能無直接關(guān)系的信號(hào)，如振動(dòng)、聲音、軸承溫度等；②與消費(fèi)功能有直接關(guān)系的信號(hào)，如汽輪機(jī)的汽壓、汽溫、轉(zhuǎn)速等。電磁信號(hào) 有電壓、電流、頻率、部分放電電荷、磁場(chǎng)強(qiáng)度等?；瘜W(xué)信號(hào) 如絕緣油含烴量、光滑油酸階等。2.消費(fèi)過程形狀量消費(fèi)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)是相互聯(lián)絡(luò)的。在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各消費(fèi)過程參數(shù)〔輸入、輸出等〕呈一定的比例關(guān)系。各項(xiàng)參數(shù)間比例失調(diào)，就表示設(shè)備內(nèi)部存在有缺陷3.形狀量的采集方法檢查 感官直接〔看，聽，嗅，嘗，觸〕，能檢測(cè)出定性的模糊量丈量 分為運(yùn)轉(zhuǎn)中的在線丈量和停機(jī)中的離線丈量〔可測(cè)、有量〕檢測(cè) 主要指對(duì)停機(jī)或維修解體中設(shè)備的檢查與丈量監(jiān)測(cè) 在運(yùn)轉(zhuǎn)中，對(duì)設(shè)備的某些形狀量的定期或延續(xù)的丈量通常監(jiān)測(cè)的形狀量參數(shù)監(jiān)測(cè)輸入量——輸入量泛指作用于設(shè)備、推進(jìn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和導(dǎo)致設(shè)備劣化的各種輸入量。輸入量監(jiān)測(cè)的目的在于查明異常或缺點(diǎn)的來源，同時(shí)根據(jù)實(shí)踐情況，進(jìn)一步推測(cè)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性和運(yùn)用壽命。輸入量有許多種類，如機(jī)械力〔拉力、壓力、扭力、疲勞應(yīng)力等〕、化學(xué)作用、電或磁力的作用力等等。監(jiān)測(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)形狀量——設(shè)備發(fā)出運(yùn)轉(zhuǎn)形狀量有自動(dòng)和被動(dòng)兩種方式。自動(dòng)發(fā)出的信號(hào)：主要是具有轉(zhuǎn)動(dòng)部件的設(shè)備，在運(yùn)轉(zhuǎn)中常會(huì)發(fā)出振動(dòng)、熱量或聲音、光等信號(hào)，統(tǒng)稱為一次信號(hào)。被動(dòng)發(fā)出的信號(hào)：主要針對(duì)靜止的設(shè)備或沒有運(yùn)動(dòng)部件的設(shè)備，必需采取預(yù)加一定量的輸入，迫使設(shè)備發(fā)出信號(hào)〔即二次信號(hào)〕，借以診斷設(shè)備的內(nèi)部形狀。獲得二次信號(hào)的方法有：外部刺激法、照射法、涂敷料法。監(jiān)測(cè)輸出量——確定設(shè)備的功能目的診斷的常用技術(shù)電流分析法——監(jiān)測(cè)負(fù)載電流幅值、波形并進(jìn)展頻譜分析，可診斷出電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組斷條、氣隙偏心、定子繞組缺點(diǎn)、轉(zhuǎn)子不平衡等缺陷；電流頻譜分析是診斷和監(jiān)測(cè)交流電機(jī)缺點(diǎn)的有效方法，它可以診斷交流電機(jī)籠型繞組的斷條、靜態(tài)氣隙偏心、動(dòng)態(tài)氣隙偏心、機(jī)械不平衡等缺點(diǎn)。振動(dòng)診斷——對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)展信號(hào)處置和分析；絕緣診斷——利用各種電氣實(shí)驗(yàn)和特殊診斷方法，對(duì)設(shè)備的絕緣構(gòu)造、任務(wù)性能和能否存在缺陷做出判別，并對(duì)絕緣剩余壽命作出預(yù)測(cè)；溫度診斷——對(duì)設(shè)備各部分溫度進(jìn)展檢測(cè)或紅外測(cè)試振聲診斷——對(duì)診斷的對(duì)象同時(shí)采集振動(dòng)信號(hào)和噪聲信號(hào)輸入/輸出的電量變電設(shè)備——變壓器、電壓互感器、電流互感器、斷路器、隔分開關(guān)、耦合電容器、避雷器等。電機(jī)主要指發(fā)電機(jī)和高壓電動(dòng)機(jī)。避雷器：任務(wù)電壓下流過避雷器的電流及其變化電磁式電壓互感器：任務(wù)電壓下的勵(lì)磁電流及其變化耦合電容器：任務(wù)電壓下流過絕緣的電流I0及任務(wù)電壓下的噪音干擾三相電容型設(shè)備：任務(wù)電壓下每相流過絕緣的電流I0和三相選頻電壓U0值電力變壓器及電機(jī)：電壓、電流〔空載勵(lì)磁電流、負(fù)載電流、不對(duì)稱電流等〕、頻率、有功及無功功率等特殊電磁量軸電壓：運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)軸兩端的電位差。設(shè)計(jì)和正常運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)設(shè)備其值很小。當(dāng)電機(jī)設(shè)計(jì)、調(diào)整存在問題，電機(jī)出現(xiàn)缺點(diǎn)的情況時(shí)，電機(jī)往往會(huì)出現(xiàn)較高的軸電壓，因此，對(duì)電機(jī)軸電壓的檢測(cè)和診斷能發(fā)現(xiàn)電機(jī)存在缺陷，并有助于監(jiān)視電機(jī)鐵心和繞組的劣化過程。同時(shí)，可以采取措施，防止軸電壓產(chǎn)生軸電流對(duì)軸承的損壞。軸電壓產(chǎn)生的緣由通常有：磁通脈動(dòng)，通常由磁路不對(duì)稱或磁場(chǎng)畸變引起；單極效應(yīng)；電容電流等要素。軸電壓含有交流分量、直流分量和高頻分量，必需進(jìn)展頻譜分析。軸電壓不對(duì)稱電流的出現(xiàn)能夠緣由有：①三相負(fù)荷不對(duì)稱；②發(fā)生不對(duì)稱缺點(diǎn)；軸電壓負(fù)序不對(duì)稱電流電氣實(shí)驗(yàn)是判別電氣設(shè)備性能尤其是電氣性能的主要手段。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與判別能發(fā)現(xiàn)能夠存在的電氣缺點(diǎn)隱患。軸電壓負(fù)序不對(duì)稱電流電氣實(shí)驗(yàn)丈量結(jié)果轉(zhuǎn)子繞組匝間短路是發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的一種常見缺點(diǎn)。嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響發(fā)電機(jī)的無功出力；不對(duì)稱的匝間短路會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組振動(dòng)加??；能夠進(jìn)一步導(dǎo)致轉(zhuǎn)子繞組對(duì)地絕緣損壞，開展為接地缺點(diǎn)。采用微分探測(cè)線圈，安裝在定轉(zhuǎn)子間氣隙或固定于定子槽內(nèi)，由于探測(cè)線圈的感應(yīng)電勢(shì)正比于轉(zhuǎn)子各槽漏磁密波的微分，從感應(yīng)電勢(shì)波形圖可以判別對(duì)應(yīng)各槽有無匝間短路。利用霍爾效應(yīng)制造的霍爾元件可以丈量交流和直流磁場(chǎng)的磁通密度。軸電壓負(fù)序不對(duì)稱電流電氣實(shí)驗(yàn)丈量結(jié)果感應(yīng)電勢(shì)的微分探測(cè)〔用于丈量交變磁場(chǎng)〕例：發(fā)電機(jī)軸電壓的丈量600MW發(fā)電機(jī)軸電壓的丈量

發(fā)電機(jī)冷卻方式為水氫氫，即定子線圈采用水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子線圈采用氫內(nèi)冷，定子鐵芯及其它構(gòu)造件采用氫氣外表冷卻。

為了防止軸電壓，在勵(lì)磁端的軸承環(huán)和用來阻止氫走漏的油密封安裝處，利用聚脂玻璃疊片做成絕緣板，絕緣板有絕緣電阻丈量引線引出機(jī)外，為日后丈量絕緣板好壞提供了方便

一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

發(fā)電機(jī)組由于某些緣由引起發(fā)電機(jī)組軸上產(chǎn)生了電壓，假設(shè)在安裝或運(yùn)轉(zhuǎn)中，沒有采取足夠的措施，當(dāng)軸電壓足以擊穿軸與軸承間的油膜時(shí)，便發(fā)生放電，會(huì)使光滑冷卻的油質(zhì)逐漸劣化，嚴(yán)重者會(huì)使軸瓦燒壞，被迫停機(jī)呵斥事故。所以在安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)中，丈量檢查發(fā)電機(jī)組的軸及軸承間的電壓是非常必要的。二產(chǎn)生軸電壓的緣由

1.發(fā)電機(jī)磁通的不對(duì)稱

2.高速蒸汽產(chǎn)生的靜電

由于在發(fā)電機(jī)同軸的汽輪機(jī)軸封不好，沿軸的高速蒸汽走漏或蒸汽在汽缸內(nèi)高速放射等緣由使軸帶電荷。這種性質(zhì)的軸電壓有時(shí)很高，當(dāng)人觸及時(shí)感到麻手，但它不易傳導(dǎo)至勵(lì)磁機(jī)側(cè)，在汽機(jī)側(cè)也有能夠破壞油膜和軸瓦，通常在汽機(jī)軸上接引接地炭刷來消除。U1：汽端軸對(duì)地電壓

U2：大軸電壓

U3：勵(lì)磁端對(duì)地電壓

U4：軸承絕緣板對(duì)大軸

U5：軸承絕緣板對(duì)機(jī)座

U6：油密封安裝絕緣板對(duì)大軸電壓

U7：油密封安裝絕緣板對(duì)機(jī)座電壓在20MW(發(fā)電機(jī)電壓20.3KV,無功0MVAR,勵(lì)磁電壓150DC,勵(lì)磁電流1700A)和605MW(發(fā)電機(jī)電壓20.3KV,無功100MVAR,勵(lì)磁電壓316DC,勵(lì)磁電流3532A)負(fù)荷下用Fluke87分別丈量以上電壓U1U2U3U4U5U6U720MW57mv12.46v12.20v7.3v5.39v6.5v6.06v605MW64.2mv14.42v14.38v9.33v5.63v9.4v5.12vU2=U3=U4+U5，絕緣良好部分放電部分放電是發(fā)生在電極之間不完全連同的放電。部分放電來源于設(shè)備絕緣的部分缺陷，例如固體絕緣的空隙、液體絕緣的氣泡與雜質(zhì)；不同絕緣層之間配合失調(diào)；絕緣體或?qū)w的棱角、毛刺，導(dǎo)體間存在接觸不良的部位等，在外加電壓的作用下產(chǎn)生的放電景象。這種放電反響過程會(huì)產(chǎn)生帶電離子相互碰撞，同時(shí)也沖擊到絕緣介質(zhì)引起絕緣資料出現(xiàn)白痕或樹枝狀放電痕跡。部分放電能促使絕緣油的分解，使絕緣性能降低，當(dāng)進(jìn)一步降低時(shí)就會(huì)產(chǎn)生絕緣擊穿景象。部分放電反響了絕緣或?qū)w間的電氣性能的缺陷，可作為識(shí)別缺點(diǎn)的有效的特征量。部分放電安裝應(yīng)到達(dá)以下要求。監(jiān)測(cè)有害的部分放電鑒別發(fā)生放電的類型診斷電氣設(shè)備絕緣老化或缺陷形狀變壓器部分放電表示發(fā)電機(jī)部分放電例如在實(shí)驗(yàn)室條件下，采用高壓電機(jī)定子線圈為試樣，模擬了大型發(fā)電機(jī)中常見的典型放電：大型發(fā)電機(jī)定子線圈絕緣內(nèi)部放電；主絕緣與鐵心之間的槽放電；繞組端部防暈層不良呵斥的放電，以及由于繞組定、轉(zhuǎn)子漏水、滲油使端部絕緣受潮和污染產(chǎn)生的端部放電等。圖1、圖2、圖3給出了采用寬頻部分放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集到這幾種放電的時(shí)域波形。內(nèi)部放電波形端部放電波形電暈放電波形發(fā)電機(jī)部分放電例如對(duì)秦嶺發(fā)電廠某機(jī)組進(jìn)展了放電監(jiān)測(cè)

從監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出，電機(jī)內(nèi)部存在較大的干擾，干擾信號(hào)的幅度比放電信號(hào)大上百倍。現(xiàn)場(chǎng)采集到放電信號(hào)的時(shí)域及頻域波形。可見，信號(hào)的主要頻率分量在低頻1MHz以下。采用30階FIR的RLS自順應(yīng)濾波器進(jìn)展數(shù)字信號(hào)處置，該濾波器的噪聲抑制率為40db。發(fā)電機(jī)部分放電例如對(duì)秦嶺發(fā)電廠某機(jī)組進(jìn)展了放電監(jiān)測(cè)

從監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出，電機(jī)內(nèi)部存在較大的干擾，干擾信號(hào)的幅度比放電信號(hào)大上百倍。自順應(yīng)濾波器消除干擾后得到放電波形的分析結(jié)果采用自順應(yīng)濾波器消除干擾后，在整個(gè)頻域上信號(hào)的各個(gè)頻率分量幅值相當(dāng)且幅值較小，闡明無危害性放電存在。轉(zhuǎn)子斷條的簡(jiǎn)單分析直接起動(dòng)的交流電機(jī)起動(dòng)電流大〔5-7Ie〕，在很短的起動(dòng)過程中，籠型繞組或阻尼繞組接受很高的熱引力和機(jī)械應(yīng)力，致使籠條或?qū)l和端環(huán)在很高的應(yīng)力下疲勞斷裂。直接起動(dòng)的大電流還會(huì)在繞組端部產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，使發(fā)生變形和產(chǎn)生振動(dòng)，呵斥絕緣的機(jī)械損傷和磨損。在冷卻效果較差時(shí)，起動(dòng)電流產(chǎn)生的熱應(yīng)力較大，當(dāng)在重載或頻繁起動(dòng)情況下，籠條、端環(huán)焊接處是經(jīng)常發(fā)生開焊和斷裂的部位。轉(zhuǎn)子斷條的發(fā)生開展過程：在即將斷裂的部位經(jīng)常出現(xiàn)過熱、很高的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力；到達(dá)疲勞極限時(shí)，籠條斷裂，并產(chǎn)生電??；在延續(xù)起動(dòng)時(shí)，相鄰的籠條經(jīng)過更大的電流，并將接受更大的機(jī)械和熱應(yīng)力；呵斥更多籠條斷裂，缺點(diǎn)擴(kuò)展，產(chǎn)生較大的單邊磁拉力，使電