电气设备在线监测与故障诊断

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电气设备在线监测与故障诊断

东北大学继续教育学院

毕业设计(论文)设计(论文)题目:

电气设备在线监测与故障诊断

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摘要

随着我国经济的发展,社会的进步,电力系统在我国国民经济中的地位越来越重要,这也就直接对电力系统的安全可靠性,提出了更高的要求,同时,我国电力系统进行了一定程度上的改革,这也就在实际情况中促使了我国各个电力运营商,必须要在满足质量要求的基础上,以最低的成本实现最终的目标,在这其中,最重要的措施之一,就是采取合理的、科学的故障诊断手段,对电气设备进行具体的检修,从而更早的对设备的隐患进行发现,提高设备的可靠性,降低运行和维修的成本。

我国电气设备的具体检修体制,大致经历了几个阶段,无论是事后维修还是预防性定期检修,亦或是状态检修,这些基本的方式都要完全的包括在其中,而对于我国的电力系统而言,当前对电气设备所采取的维修方式,主要是事后维修和预防性定期检修的方式。早期我国所采用的事后维修方式,主要是当电气设备真正发生故障后,才对其进行具体的维修,在此时,事故基本已经造成,因此,相关部门需要承受的经济损失,往往也是最大的。在现代设备管理要求下,事后维修仅被用在对生产影响极小的非重点设备上。而从预防性定期检修的角度来看,其主要是一种完全以时间为基础的预防检修方式,在电厂通常会分为大修、小修两种形态,这种检

修的方式保持到期必修的状态,不对被检修的电气设备状态进行考虑。虽然这一种方式对我国电气设备的安全运行起到了很大的作用,但是,随着我国电气设备向大容量,互联网的方向进行发展,再加上用电部门要求的提高,这种较为传统的方式,如今己越来越无法适用于现实。在这样的情况下,本文对电气设备在线监测、故障诊断的相关问题进行研究,希望能够对现实有所裨益。

关键词:电气设备;在线监测;故障诊断

目录

摘要 (1)

第一章电气设备现状调研 (1)

1.1短路故障 (1)

1.2放电故障 (3)

1.3绝缘故障 (4)

第二章电气设备在线监测与故障诊断内容 (6)

2.1电气设备在线监测与故障诊断的方法 (6)

2.2在线监测与故障诊断的基本原则 (9)

2.3在线监测与故障诊断步骤 (12)

2.3.1故障判断的步骤 (12)

2.3.2有无异常的判断 (13)

2.3.3故障严重性判断 (15)

2.3.4故障类型的判断 (15)

第三章电气设备检修措施 (16)

3.1加强继电保护 (16)

3.2降低设备缺陷率 (19)

3.3完成绝缘改造 (20)

3.4减少短路几率 (20)

总结 (21)

参考文献 (23)

致谢 (26)

第一章电气设备现状调研

1.1短路故障

在对问题进行研究前,需要说明本文研究的背景、意义等。随着我国经济的发展,社会的进步,电力系统在我国国民经济中的地位越来越重要,这也就直接对电力系统的安全可靠性,提出了更高的要求,同时,我国电力系统进行了一定程度上的改革,这也就在实际情况中促使了我国各个电力运营商,必须要在满足质量要求的基础上,以最低的成本实现最终的目标,在这其中,最重要的措施之一,就是采取合理的、科学的故障诊断手段,对电气设备进行具体的检修,从而更早的对设备的隐患进行发现,提高设备的可靠性,降低运行和维修的成本。

想要解决的问题,主要是嵌入式系统的在线监测和故障判断,因此,对电气设备现状进行调研,较为必要。为了能够更好的完成整体研究,在合理的情况下,本文运用理论分析法、文献分析法、归纳整理法等进行研究。首先,运用文献分析法,查阅了大量关于电力设备检测与维修方面的理论内容,掌握了在现代社会背景下,合理的对电力设备检测与维修问题进行研究的相关方法,着力提升了本文的深度性。其次,运用归纳整理法,在查阅了相关人士对电力设备检测与维修问题进行研究的文献、期刊的基础上,通过归纳整理法,重点对参考文献进行了全面的分析、整理,这也就使得本文更具理论性。最后,运用理论分析法,在理论的基础上使本文研究具备理论依据。

从短路故障的角度来看,目前,在我国的电力工程建设施工中,

各种电气设备的正常运行,是十分重要的,这是因为,电气设备能够在现实中,有效的对电力输送的具体质量进行保障。但是,在电气设备的具体运行过程中,由于其在现实中,会受到各方面因素的影响,这也就会导致其在运行时期,出现很多问题。毫无疑问,这些问题的发生不仅仅对人们的正常生活有着严重的影响,更可能在现实中造成经济方面损失,从而影响到现代化社会经济发展建设。因此,我们就必须采取相关的检修措施,并在电气设备方面,对其进行维护,以此来保障我国电力行业的具体发展。

从某地区高压断路器的现状来看,其存在着一定程度上的短路故障。高压断路器正常运行中由于受出口短路故障的影响,遭受损坏的情况较为严重。如下图。

图1 短路故障

之所以如此,主要是因为,在现实情况下,当地电力企业一味的

节约其建设成本,因此,他们在对高压断路器进行检修的过程中,并没有做到对具体设备的质量和性能进行要求,这也就直接导致其在运行的过程中,往往会出现安全隐患。而且,如果高压断路器在长期使用中,都没有得到相应的具体维护处理,那么,其也很容易出现老化、损坏、故障等等现象。为此,对于我国电力系统而言,其必须要对高压断路器的检修进行重视。一般来说,相关人员在对高压断路器进行维护的过程中,通常都是采用定期维护的方法,以此来对其进行具体的处理,尽可能的确保高压断路器的稳定运行。但是,笔者认为,相关人员在对高压断路器进行具体维护处理的时候,还存在着一些问题,这必定就会使得相关的维护工作效果,根本无法得到很好的提高,这对于高压断路器而言,就相当于抹杀掉了其可靠性和稳定性,从而出现短路情况。

1.2放电故障

电气在具体电压的作用下,绝缘结构内部的气隙、油膜或导体的边缘,往往会产生一定程度上的放电现象,这种具体的现象,就是局部放电。在高压断路器内,存在着一定的放电故障,其中,局部放电占据了主要的地位。高压断路器刚开始,会产生一种低能量的放电,而在高压断路器内部出现这种放电时,其基本的情况往往比较复杂,同时,根据绝缘介质的不同,局部放电也能够分为两种情况,分别是气泡局部放电和油中局部放电。此外,在很多地区的高压断路器内,根据基本绝缘部位进行划分,其中,主要存在着有固体绝缘中空穴、电极尖端等等,除此之外,无论是油角间隙还是油,亦或是绝缘纸板

中的油隙和油中沿固体绝缘表面等处,都要完全的包括在其中。总的来说,高压断路器之所以会出现局部放电的情况,其原因主要如下。

当油中存在着一定程度上的气泡,或者基本的固体绝缘材料中存在着空穴、空腔,在这样的情况下,由于气体的介电常数较小,所以,在一些交流电下所承受的场强高的地区,但往往会因耐压强度低于油和纸绝缘材料,从而在气隙中,引起放电。再从现实情况中外界环境条件的影响来看。高压断路器往往会由于油处理不彻底下降,从而使油中析出了气泡,这些原因,都会直接的引起放电。金属部件或导电体之间接触不良而引起的放电。虽然对于局部放电来说,其能量密度不大,但是,如果进一步的发展,将会直接的形成放电的恶性循环,最终,直接导致设备的击穿、损坏情况,从而引起事故。

很多地区内的高压断路器都存在着具体的放电故障,而从其基本的特征来看,放电所产生的气体,根据放电能量的不同,存在着不同的形态。如果具体的放电能量密度,在一定限度之下,那么,其主要成分,基本就是氧气,其次,是甲烷,而当放电能量密度高于限度之上时,氧气就开始相应的降低,而出现乙烷,但乙炔在整体内所占的比例,往往不到局部放电的范畴,这也是局部放电区别于其他放电现象的主要标志。随着国内外高压断路器故障诊断技术的发展,人们在现实情况下,也越来越认识到,对于局部放电来说,其基本上是变压器诸多有机绝缘材料故障和事故的根源,因此,国内外都出现了多种基本的测量方法,同时,也能够进行离线测量。

1.3绝缘故障

在这一部分,以我国日照地区110KV电网变压器为例,对基本的绝缘故障进行分析。从具体的实例来看,我国日照地区110KV电网变压器的现状,还存在着一定程度上的绝缘故障。对于我国而言,应用最广泛的电网变压器,分别是油浸变压器和干式树脂变压器两种,而对于电力变压器的绝缘来说,其也就是变压器绝缘材料组成的绝缘系统,它可以说,是变压器正常工作和运行的基本条件。详细的说,变压器的使用寿命,基本是由绝缘材料(也就是油纸或树脂)的寿命而决定的。实践证明,国内大多数变压器的损坏和故障,基本都是因为绝缘系统出现了损坏。所以,想要保护变压器的正常运行,必须要加强对绝缘系统的维护,这也能够在很大程度上,对变压器的使用寿命进行保障。日照地区110KV电网变压器的类型为油浸变压器,因此,需要对其绝缘系统进行维护,延长其使用寿命。除此之外,线路设计不合理,也是电气嵌入式设备出现绝缘故障的具体原因之一,也是根本的问题之一。在实际的搭设电路的过程中,线路的具体设计是十分重要的。这其中包括是否存在计量装臵是否合理、准确,电气嵌入式设备是否老旧,电气嵌入式设备容量安装点、供电半径、导线截面是否合理等等的问题,一旦线路设计不合理,那么也会影响着其具体的供电流量,而计量装臵出现问题,也会直接导致电气嵌入式设备出现绝缘故障。除此之外,三相负荷不对称也是一个重要的问题。总而言之,以线路设计为代表的线路、设备方面的问题,有可能职级导致线路频繁出现绝缘故障的情况,这一点必须要得到相关部门的重视。

第二章电气设备在线监测与故障诊断内容

2.1电气设备在线监测与故障诊断的方法

本文在对现代电力系统设备检修体制进行具体分析的基础上,尝试对电气设备实行在线监测与故障诊断的方法进行明确,同时,以高压断路器为研究对象。高压断路器是电力系统中重要的电气设备,在电网中能够起到整体的控制、保护作用,因此,高压断路器的可靠性运行对于整体电力运行而言,十分重要。目前,我国针对高压断路器等等电气设备,仍然实行了定期的检修制度,其具备着较大的盲目性,同时,很容易引入新的故障隐患,同时,对设备的可靠性进行降低。因此,相关人员必须要在合理的情况下,明确电气设备在线监测与故障诊断的方法,对高压断路器状态实行具体的在线监测,实时监测断路器的运行状态,并为设备的状态检修提供依据。

而对于电子设备在线监测、故障诊断的方法而言,国内外都对其进行了一定程度上的研究,但是,却都还没能够得出明确的结论。先从国外的相关研究来看,国外学者对电气设备状态监测与故障诊断技术方法的研究,主要始于60年代。当时,很多发达国家都对电气设备状态监测较为重视,在这其中,美国充当了领军者的角色。作为开发设备诊断技术、方法最早的国家,早在1967年4月,美国政府就授权美国宇航局,使其能够领导美海军研究室,对美国机械故障预防小组进行成立。到了1976年,美国西屋公司开始对以计算机为基础的发电厂设备诊断系统进行开发,80年代,向相关的电力部门展示了一套以微处理器为核心的发电机诊断系统,这也标志着电气设备监

测的开端。除此之外,欧洲的一些工业国家也凭借着自己强横的综合国力,开始对电气设备诊断技术进行研究和开发,这也就使得电气设备在线监测与故障诊断的方法有了一定的进展。

国外对电气设备进行检测、诊断的方法各具自身特色。例如,丹麦公司创新式的凭借自身的声学领域优势,开创了振动检测诊断技术;瑞典的公司凭借自身在红外测温技术方面的优势,创造了相关的方法,使其基本的红外热像仪广泛地应用在了电力部门,甚至支持带电部件及输电线测温,除此之外,瑞典妙仪表公司的轴承监测技术,也需要完全的包括在其中。

再从国内的相关研究来看,按照国际大电网会议于1990年发表的关于电气设备绝缘诊断技术的综述性报告,其对这一领域截止80年代末的所有研究成果都进行了系统的总结,其中,中国的基本研究位列与其中。我国的设备诊断技术研究开发从70年代末期开始,到了80年代处,国内的很多大专院校,科研所等,都对电气设备诊断技术的开发进行了具体研究,同时,取得了很多的成果。其中,北京电力科学研究所与清华大学、陡河电厂进行了具体的联合,对大型汽轮发电机振动监测和故障诊断系统进行了具体的开发。此外,中国华中理工大学对汽轮发电机组地寿命管理和故障诊断专家系统进行了开发,其甚至可以对各种机组的振动故障进行诊断。华北电力科学院利用美国公司电动机诊断软件,对电动机诊断专家系统进行了开发,在电厂实测台电动机,其准确度甚至高于东北电力科学研究院研制成功变压器油色谱在线监测装臵,武汉高压研究所成功的研制了变压器

局部放电诊断装臵,上述研究成果,都获得了广泛的运用。

随着我国经济近几年的快速发展,红外线监测技术也开始在全国的电力系统中获得了广泛运用。另外,人工智能的诊断技术,也开始逐步的运用到了电力设备的故障诊断过程中。从国内外的应用实践来看,我们能给明确一点,对于电气设备来说,无论是基本的在线监测,还是具体的故障诊断,其都能够实时的对电气设备的运行状况进行掌握,同时,明确电气参数的基本特性,对突发性故障的发生进行减少,提高电气设备的安全可靠性和运行效益,对电气设备的强迫停运率进行降低,减少电气设备的维修成本和寿命周期费用,最终,对电气设备的使用寿命进行延长,增加电力系统的经济效益。但是,由于电气设备的在线监测与故障诊断技术存在着一定的难度,因此,无论是国内还是国外,除个别项目外,大都还不成熟,仍处于研究发展阶段。

在现有的研究中,笔者对电气设备在线监测与故障诊断方法进行了归纳,针对我国大多数地区110KV高压断路器的基本情况,对其检修内容进行分析。其中,涉及到的主要检测方法如下:第一,运用电气油色谱,分析高压断路器是否存在异常。第二,对高压断路器绕组的直流电阻进行检测。第三、对高压断路器铁心的绝缘电阻和铁心接地电流进行检测。第四,对高压断路器的空载损耗进行检测。第五,在高压断路器的运行过程中,进行局部放电跟踪监测。第六,运用红外测温仪器,在高压断路器的运行中进行检测。

从实际的案例来看,2015年12月,北京的房山变电站大房线线路电抗器使用宁波理工监测有限公司的MGA2000-6型变器色谱在线

监测系统,进行油屮溶解气体在线监测。其工作的主要原理,是油栗使油进入气体采集器,经过毛细管采用分离出的气体在内臵微型气体作用下,通过电磁六通阀定量管定量,然后在载气作用下进入色谱柱分离,分离后的组份经N型半导体气敏检测器把气体组分的浓度变为电讯号输出,由数据处服务器的标定数据进行定量分析和计算,从而实现变器故障的在线监测。基本的数据反馈如下表:

表1 在线监测

调度号日期状态H2CH4C2 H4C2 H6

2015.12 .1 离线 1.0 0.4 0.1 0.1 在线0.9 2.5 0.3 0.2

大房一线B相2015.12

.8

离线 2.5 1.5 4.2 0.7

在线 2.8 1.6 4.3 0.9 2015.12

.15

离线 6.5 4.4 1.4 2.7

在线 6.7 4.6 1.5 2.9

2.2在线监测与故障诊断的基本原则

对于在线监测与故障诊断来说,其存在这一定程度上的基本原则。首先,想要对电气设备进行在线监测、故障诊断,必须要对较为可靠的制度进行建立。在线监测、故障诊断本身就是是根据现今情况的不完善产生的。而关于电气设备的在线监测、故障诊断,就是根据如今电气设备监测不力的情况而制定的。而这种具体的方法,无论针对任何地区,只要有电气设备,都应该坚守此目标。在电气设备的在线监测、故障诊断过程中,建立可靠制度,无疑是其中较为关键的一

点,也是应该重点进行理解的。对于制度来说,无论在什么部门与企业,制度都很重要,尤其是对于电气设备监测、故障诊断工作来讲,制度是基础中的基础。此外,对电气设备进行在线监测,制度也是对其效果进行保障的最有效手段。所以,对电气设备进行在线监测、故障诊断,必须要遵循核相关的制度,将其引为基本原则。在现实情况中,相关领导首先要对现有的奖惩制度原则进行完善,以此来积极的调动检修人员的积极性。再者,相关管理人员还必须要合理的建立巡检制度,对各个环节的检修情况进行定期的检查,特别是易出故障的重要地区,管理人员必须要对其进行特别的状态检修,一旦出现问题,相关人员必须要及时的上报,从而保障最佳的补救时间。

其次,对于电气设备在线监测、故障诊断来说,做好检查工作,也是基本的原则之一。换句话说,想要合理的对电气设备进行监测、诊断,就必须要做好整体的检查工作。这是因为,检查工作,是故障诊断过程中必要的手续。在实践的过程中,对电气设备进行监测,做好检查工作是势在必行的。而想要做到这一点,一方面来讲,应该对相关的技术人员变动作出及时的检查,再者,对于各个电力系统的电气设备,应该全天性的进行在线监测。总的来说,检查工作是电气设备在线监测、故障诊断过程中的最大保障。

再次,对电气设备进行在线监测、故障诊断,还要求相关的技术人员必须要加强意识,相关的部门也需要在提高操作人员的技能水平基础上,提高操作人员及管理人员的责任心和综合素质。第一,应该要进行技能培训,更多的聘请理论知识过硬的专业人才,对现有的工

作人员进行知识的讲解,同时,还需要请实践技能过强的人才来加强操作人员的实践操作能力,这样才能够更好的运用先进的技能,以此来进行变电运行的维护措施。第二,领导还必须加强对操作人员及管理人员综合素质的培养,使其对工作的态度,更上一层楼,从而减少事故的发生。第三,想要防止电气设备出现问题,保证电力系统的安全,就必须要提升技术人员的意识。而提高技术员意识,就应该是电气设备在线监测、故障诊断过程中最大原则之一。电气设备技术人员是直接实施在线监测、故障诊断的群体,因此,提升技术人员自身的意识,在间接上就能直接对整个电气设备进行维护,这也能为电气设备在线监测、故障诊断的过程提供保障。另外,在提升电气设备技术人员意识的同时,还应该加强技术人员的培训教育工作,因为技术人员的具体素质也会直接的对电气设备的在线监测情况进行影响。由此可见,做好人员的培训工作,势在必行。

再次,进行专业性管理,也是在线监测、故障诊断的基本原则之一。目前,很多电力企业,其具体对电气设备的管理、保养形同虚设,这就是极大的隐患。没有专业性管理,电气设备一旦出现问题,后果不堪设想,因此,相关部门可以多花时间,多聘请具备监测、故障诊断经验的专业性人才,对电气设备进行专业性的管理。这样就能为电气设备故障诊断的总过程再上一道保险。

最后,建立有效隐患排查制度,也是电气设备在线监测、故障诊断的原则之一。在一般情况下,对于很大一部分部门而言,隐患排查的相关规章制度都确实存在,但是其只是建立在纸面上,并没能真正

的落实,这样就会直接导致电气设备的在线监测、故障诊断处于瘫痪状态。对于相关的措施来讲,应该在部门中建立有效的排除隐患制度并真正的落实它。一些部门,隐患排查制度过于陈旧已经不适用于如今的电气设备在线监测、故障诊断,这也就是管理过程中最大的隐患之一。因此,谈到电气设备在线监测、故障诊断的原则,必须要把建立排除隐患制度放到重要位臵。

2.3在线监测与故障诊断步骤

2.3.1故障判断的步骤

在这一部分,立足于现实案例,研究电气设备故障判断的步骤。从沈阳地区110KV高压断路器常规检修内容来看,需要明确其状态检测的步骤。首先,应该明确,沈阳地区110KV高压断路器是否存在着具体的故障,如果存在故障,需要判断其性质,是电性故障还是热性故障。沈阳地区110KV高压断路器状况也需要进行考虑,例如,基础的热点温度、故障功率等等,除此之外,无论是严重程度还是发展趋势,都要完全的包括在其中。在这之后,需要针对沈阳地区110KV 高压断路器,提出相关的反事故措施,明确其能否继续运行。

在这里,需要提到过零点时差法。流经绝缘的电流i和绝缘两端的电压u是频率f为约50Hz的正弦波。过零点时差法是在时域中,通过脉冲计数来测量正弦电流、电压由负变正过零点的时差ΔT,再换算为i超前u的相位差,并进而算得介质损耗角δ的一种方法。已知正弦波的周期T=1/f,在测得过零点时差ΔT后,易知φ=2π(ΔT/T),而δ=(π/2)- =(π/2)-2π(ΔT/T)。

2.3.2有无异常的判断

判断沈阳地区110KV高压断路器是否存在故障时,不能够仅仅根据一次结果,对其进行判定,其基本的方法,是应该经过多次分析之后,将基本的分析结果以及绝对值,进行具体的比较,之后,将产气速率与产气速率的参考值作比较,如果二者具体值都超过了标准值,才能够判定其存在着故障。具体的说,根据故障的具体现象,对故障的原因进行分析,这本身是查找电气设备故障、判断其有无异常的关键。其基本的分析基础,是电工的相关理论,其中,相关的技术人员想要对电气设备的异常进行判断,就必须要对电气装臵的具体构造、原理、性能进行充分的理解,将其与故障的实际进行结合。

在对异常进行判断时,可以运用三相不平衡电流监测。经过相关人士的理论分析表明,与监测介质损耗因数或电容量的变化相比,监测流经绝缘电流的变化对发现绝缘缺陷更为灵敏。然而,电流监测装臵经常流过正常电流,当此电流发生微弱变化时,装臵很难及时发现。但若电流监测装臵同时监测三相设备的绝缘,则设备状态正常时,三相电流平衡,流经装臵的电流为零。这种情况下,若某相绝缘出现缺陷,流经该相绝缘的电流发生微弱变化,因而出现三相不平衡电流,监测装臵能很灵敏地发现此电流,从而及时发现故障。从其基本的原理来看,电容型设备ZA、ZB、ZC分别处于三相电压A、B、C 的作用下,其绝缘中流通电流A、B、C。为了检测这些电流,在每相设备的接线处分别接入检测单元(电阻、电容或电流传感器)Za、Zb、Zc,由于其阻抗值比ZA、ZB、ZC小得多,它们的接入对流经

三相绝缘的电流值几乎没有影响。检测单元的输出电压a、b、c 反映了电流A、B、C,正常情况下,这三个电压的相量和为零,即加法器无输出信号。但当某相绝缘出现故障时,电压a、b、c 的相量和不再为零,加法器有信号输出,经放大器K0放大后给出故障信息。通常,三相设备的阻抗不会完全相同,三相电压不一定完全平衡,三相检测单元的阻抗也不会完全相同,因此在绝缘状况正常时,电压a、b、c的相量和也不一定为零。为此,引入对称化单元一幅值调节装臵KA、KB、KC,以使绝缘状况正常时加法器的输出为零。当某相绝缘出现故障时,流经该相绝缘的电流发生变化,此时加法器的输出即为故障信息。

再者,对于110KV高压断路器来说,其故障产生的原因很多,最为重要的一点,就是在众多的原因中,找出最具核心性质的原因,并运用相关的方法,去对其基本的故障进行排除。例如,110KV高压断路器出现了不能运转的故障,不论是什么情况,最集中的表现是高压断路器不能工作,但其基本的故障,不一定是在高压断路器上,而可能是变压器故障,也可能是电路故障或者是设备和元件故障等。也就是说,对于一种相同的故障形式来说,其故障的具体原因往往是多种多样的。而在这些的原因中,到底是哪个方面的原因使高压断路器完全不能运转,这无疑需要经过更加深入、更加详细的分析。再例如:从高压断路器的角度来看,如果其是第一次进行使用,那么,就必须要从电源、电路、变压器等多个方面,对现有的情况进行检查分析;如果高压断路器是经过修理后的第一次使用,那么,就必须要立足于

高压断路器本身,对其进行检查分析;如果高压断路器在使用一段时间后,突然无法使用,那么,就必须要从变压器及基本的控制元件方面进行分折。

2.3.3故障严重性判断

对故障的具体严重性进行判断,具备一定程度上的必要性。同样以沈阳地区110KV高压断路器为例,当确定沈阳地区110KV高压断路器存在着具体的潜伏性故障时,那么,相关的技术人员就必须要马上行动起来,对高压断路器故障的基本严重性,进行相关的判断。其中,技术人员需要判断沈阳地区110KV高压断路器故障的严重程度,除了需要根据分析结果进行下一步动作之外,还必须要根据产气速率,从而考虑沈阳地区110KV高压断路器故障的发展趋势。

2.3.4故障类型的判断

最后,对于故障类型而言,对其进行明确,较为必要。也只有如此,才能够真正的对电气设备进行在线监测、故障诊断。当110KV 高压断路器等等电气设备真正的存在异常情况时,那么,就必须要在合理的情况下,对其基本的故障类型进行判断,其中的判断方法主要包括有特征气体法和三比值法;在此需要说明一点,那就是,在对三比值法进行运用时,需要注意-在判断高压断路器故障的性质时,必须要符合一定的条件。这就需要相关的技术人员强化思想,深化理论,加强对电气设备的研究。

《电气设备状态监测与故障诊断技术》复习提纲(附答案)

《电气设备状态监测与故障诊断技术》复习提纲 1 预防性试验的不足之处(P4) 答: 1、需停电进行试验,而不少重要电力设备,轻易不能停止运行。 2、停电后设备状态(如作用电压、温度等)与运行中不符,影响判断准确度。 3、由于是周期性定期检查,而不是连续的随时监测,绝缘仍可能在试验间隔期发生故障。 4、由于是定期检查和维修,设备状态即使良好时,按计划也需进行试验和维修,造成人力 物力浪费,甚至可能因拆卸组装过多而造成损坏,即造成所谓过度维修。 2 状态维修的原理(P4) 答:绝缘的劣化、缺陷的发展虽然具有统计性,发展的速度也有快慢,但大多具有一定的发展期。在这期间,会有各种前期征兆,表现为其电气、物理、化学等特性有少量渐进的变化。随着电子、计算机、光电、信号处理和各种传感技术的发展,可以对电力设备进行在线状态监测,及时取得各种即使是很微弱的信息。对这些信息进行处理和综合分析,根据其数值的大小及变化趋势,可对绝缘的可靠性随似乎做出判断并对绝缘的剩余寿命做出预测,从而能早期发现潜伏的故障,必要时可提供预警或规定的操作。 3 老化的定义(P12) 答:电气设备的绝缘在运行中会受到各种因素(如电场、热、机械应力、环境因素等)的作用,部将发生复杂的化学、物理变化,会导致性能逐渐劣化,这种现象称为老化。 4 电气设备的绝缘在运行常会受到哪些类型的老化作用?(P12) 答:有热老化、电老化、机械老化、环境老化、多应力老化等。 5 热老化的定义(P12) 答:由于在热的长期作用下发生的老化称为热老化。 6 什么是8℃规则?(P13) 答:根据V.M.Montsinger提出的绝缘寿命与温度间的经验关系式可知,lnL和t呈线性关系,并且温度每升高8℃,绝缘寿命大约减少一半,此即所谓8℃规则。 7 可靠性、失效与故障的定义(P21) 答:可靠性:产品在规定条件下和规定的时间区间完成规定功能的能力。 失效:产品终止完成规定功能的能力这样的事件。 故障:产品不能执行规定功能的状态。 8 典型的不可修复元件,其失效率曲线呈什么形状?有哪些组成部分?(P22) 答:典型的不可修复元件,一般为电子器件,其失效率曲线呈浴盆状,可分为三个部分:早期失效期、恒定失效期和耗损失效期。 9 寿命试验的目的和方式(26)

电气设备状态监测与故障诊断

电气设备状态监测与故障诊断 发表时间:2018-07-05T16:32:13.820Z 来源:《电力设备》2018年第9期作者:官韵[导读] 摘要:我国经济的快速发展离不开电力行业的大力支持,同时经济的发展带动电力行业的不断进步。 (国网重庆市电力公司江津区供电分公司 402260)摘要:我国经济的快速发展离不开电力行业的大力支持,同时经济的发展带动电力行业的不断进步。在电力工程中,输变电设备是电网的重要组成部分,输变电设备的可用性与稳定性直接影响到电网的安全运行。及时发现并排除输变电设备的潜伏性故障是电网企业关注的一项重要课题。随着我国电力工业的发展,一方面,电网规模不断发展,输变电设备数量激增,用户对供电可靠性要求不断提高;另一 方面,设备的信息化程度越来越高,设备状态监测技术日益成熟,设备运行数据与测试数据激增,基于大数据的电气设备在线监测与故障诊断技术地发展已经逐渐成为焦点,借助信息技术对设备进行故障诊断势在必行。 关键词:电气设备;状态监测;故障诊断引言 电力行业的快速发展和技术水平的提升在我国经济建设上发挥很大的作用。在电力行业中,电气设备就是电力系统中电力线路、变压器、发电机、断路器等的统称。依据不同测量方式和传感器来反映设备实际运行状态的化学量和物理量的一种方式就是设备状态监测,主要就是为了能够检测是否具备正常运行的设备状态。这种电气设备的状态监测与故障诊断技术属于新型的交叉科学,实际应用的时候还是处于初级研究阶段,由于不断发展科学技术,逐渐运用信号技术、数据仓库技术、计算机网络技术、电子技术、传感技术等,从而一定程度上提高了电气设备的状态监测与故障诊断技术的整体水平。 1电气设备状态监测与故障诊断系统功能 1.1数据浏览功能 在系统的状态监测与故障诊断系统中,需要通过网络技术来实现数据的浏览,用户在监控系统过程中,可以通过联网计算机实现对设备运行相关数据的查询和分析。其主要是由于在设备的运用过程中,通过传感器可以将设备运行的状态发送到计算机中,通过处理器的分析功能,可以实现对数据的整理和反馈,从而可以实现对设备运行状态的监控和诊断。 1.2信号变送和评估诊断 电器设备在线运行参数采用各种传感器进行采集,例如电压、电流、湿度、温度、压力等,将各项参数转换为电信号送入到后续单元,是在线监测系统是否准确的前提;对采集的信号通过先进的评估算法对设备运行状态进行评估,给出评估结果,为制定检修策略提供依据。 1.3智能诊断功能 在电气设备运行中,通过系统可以实现对设备的数据收集,而用户将专家系统、神经网络以及人工智能等手段应用于设备的监控中,可以实现对设备运行状态的综合诊断,降低了人力资源的使用率,同时提升了设备诊断的质量和效率。 2电气设备状态监测与故障诊断技术的方法 2.1电气设备在线状态监测与故障诊断技术 第一,局部放电监测技术。局部放电监测技术、超声波监测法及电容器祸合监测法、电容器祸合监测法。第二,油色谱监测技术。现阶段比较常用的UI中设备绝缘检测方式就是油中气体分析法。第三,介损监测技术。这种技术主要应用在电容型设备中,电容型设备实际上就是部分或者全部绝缘,依据电容式设计设备绝缘结构,主要目的就是用来检测设备介电特性。合理应用测量方式能够在一定程度上克服上述问题,也就是说在相同变电站中安装容性设备,并且对比分析容性设备绝缘情况,可以及时获得出现大变化容性设备。在对比分析相同电容型设备电容量比值和介损值的时候,需要合理利用介损差值变化量来对设备绝缘情况进行判断。 2.2发电机状态监测与故障诊断 发电机状态监测与故障诊断在实际应用的时候主要作用就是检测设备初始阶段的问题和缺陷,以便于能够有计划的对设备进行维修,最大限度降低设备停机概率。在设备运行使用的过程中尽可能缩短发电机维修时间以及延长无故障时间,可以在一定程度上降低维修发电机的费用,从而增加设备可用性。现阶段发电机就是在运行中利用发电机射频监视仪、发电机状态监视器以及发电机光纤测漏仪进行状态检测,上述系统可以监测和报警发电机内部故障,引导相关操作人员能够及时了解以及重视设备实际运行情况,为操作人员进一步调整负荷进行指导以及检测是否出现停机问题。国内现阶段也开始研究氢冷发电机,依据化学量分析方式来诊断氢气中杂质成分,以此来判断设备故障。发电机设备状态检测以及系统故障诊断的时候需要采集和观测很多机械、电气、物理、化学特征和数据,形成相应的数据处理系统,为监测提供正确的缺陷和异常数据信息。利用早期故障预报来判断和分析计算机故障情况,并且提供相对合理的检修方案。诊断发电机故障的时候主要包括以下几方面:定子类故障:绕组振动故障、引出线套管故障、绝缘故障、铁心故障;转子类故障:绕组故障、本体及护环故障、绝缘故障以及油系统故障、氢系统故障、水系统故障。 2.3真空断路器控制回路电气特性的在线监测 真空断路器控制回路电气特性的在线监测主要是针对断路器控制回路电流、电压的监测。如果真空断路器的分间速度过高,那么在触头接触时整个机构就会承受过大的冲击力与机械应力,严重时会对真空断路器的一些部件产生损坏,大大缩短真空断路器的使用寿命;真空断路器的机械特性参数对真空断路器的使用乃至整个电力系统的稳定运行都有至关重要的意义。电磁铁是触发断路器完成开关动作的关键元件,因此对控制回路电流、电压信号的监测中,最直观有效的方法就是对分、合闸电磁铁线圏电流、电压进行监测。分、合闸电磁铁作为真空断路器动作过程中的第一级控制元件,是操动机构中最重要的部件。它主要传递执行断路器发出的动作命令,以电磁力的形式触发断路器的机械传动机构,从而完成分、合闸动作。然而,断路器如果长期运行,分、合闸电磁铁随着动作时间和频率的增大就会出现各种故障,例如铁芯卡涩、匝间短路、接触不良等故障,甚至会进一步发展成严重的断路器拒合、拒分、误合、误分等故障,严重影响断路器的动作性能。在断路器的分、合闸动作过程中,操动机构任何运行状态或者健康状况的变化都有可能引起电磁铁线圈电流的变化,因此,线圈电流信号中包含着丰富的操动机构状态信息。这些信息能准确反映电磁铁本身以及操动机构其他运动部件的工作状况,如铁芯有无卡滞、脱扣、传动机构的变动情况、阻间短路或者接触不良等等,从而为在线监测和故障的针对性诊断提供了重要依据。 2.4系统的发展与展望

电气设备在线监测与故障诊断

网络教育学院 本科生毕业论文(设计) 题目:电气设备在线监测与故障诊断 学习中心: 层次:专科起点本科 专业: 年级:年春/秋季 学号: 学生: 指导教师: 完成日期:年月日

内容摘要 文中分析了电气设备的在线监测和故障诊断,论述了高压断路器、变压器、金属氧化物避雷器、电容型设备在线监测技术,探讨了电气设备在线监测的意义与维修意义,在线监测技术是在被测设备处于运行的条件下,对电气设备的状况进行连续或定时的监测,电气设备的故障诊断的方法,探讨了电气设备的状态监测和故障诊断技术的发展概况和电气设备的在线监测的发出趋势和存在的不足。 关键词:电气设备;在线监测;故障诊断;发展趋势;技术不足

目录 内容摘要 ........................................................................................................................... I 1 绪论 . (1) 1.1 课题的背景及意义 (1) 1.2 国内外研究和发展动态 (1) 1.2.1 在线监测与故障诊断技术发展概况 (1) 1.2.2 在线监测与故障诊断技术发展方向 (2) 1.3 本文的主要内容 (2) 2 电气设备的在线监测 (4) 2.1 概述 (4) 2.2 高压断路器的在线监测 (4) 2.3 变压器的在线监测 (4) 2.4 金属氧化物避雷器的在线监测 (5) 2.5 电容型设备的在线监测 (5) 3 电气设备的故障诊断 (6) 3.1 系统的基本框架 (6) 3.2 故障诊断方法 (6) 3.3 远程故障诊断系统 (7) 4 在线监测和故障诊断技术存在的问题 (8) 4.1 在线监测装置的稳定性 (8) 4.2 在线监测与诊断系统的标准化 (8) 4.3 电气设备剩余寿命预测技术 (9) 5 结论 (10) 参考文献 (11) 附录 (12)

电气设备故障诊断资料

电气故障诊断 一、电气设备的状态及检测技术 1、电气设备的状态 (1)正常状态:设备具备其应有的功能,没有缺陷或缺陷不明显,缺陷严重程度仍处于容限范围内。 (2)异常状态:缺陷有了进一步的发展,设备状态发生变化,性能恶化,但仍能维持工作。(3)故障状态:缺陷发展到使设备性能和功能都有所丧失的程度。 (4)事故状态:功能完全丧失,无法进行工作状态。 2、电气设备的状态检测 (1)判断设备所处的状态; (2)根据其状态决定对待的方式。 二、电气设备的现代检测技术 1、现代故障诊断技术的构成: (1)故障诊断机理的研究:(理化原因等) (2)故障诊断信息学的研究:(数据采集与分析) (3)诊断逻辑和数学原理方面的研究:(诊断与决策) 2、现代故障诊断四项技术: (1)检测技术(采集信号、参数) (2)信号处理技术(提取状态信息) (3)识别技术(分析、判断) (4)预测技术(决策和预测) 3、故障诊断与状态监测的关系 (1)工况监测:对反映设备或系统工作状态的信息进行全面监测和分析,实时掌握设备基本工作状态。 (2)状态监测:又称简易诊断,通过监测结果与设定阈值之间的对比,仅对设备运行状态作出正常、异常或故障的判断,而对故障的性质、严重程度等不予或无法进行更深入的诊断。

4、故障诊断的成功因素 (1)故障信息源 (2)诊断方法 5、故障诊断技术的发展趋势(与当代前沿科技相融合) (1)人工智能技术:人工神经网络、专家系统等; (2)前沿数学:小波分析、模糊数学、分析几何等; (3)信息融合技术:证据理论等。 6、故障诊断的关注点 (1)故障阶段:尚未发展造成事故的阶段; (2)其目的是:防患于未然; (3)作用阶段:继电保护动作之前。 三、电气设备的传统检测技术 如果把有故障的电气设备比作病人,电工就好比医生。由中医诊断学的经典四诊(望、闻、问、切),结合电气设备故障的特殊性和诊断电气故障的成功经验,电气设备的检测技术归纳为“六诊”要诀,另外引申出电气设备诊断特殊性的“九法”、“三先后”要诀。 “六诊”、“九法”、“三先后”是行之有效的电气设备诊断的思想方法和工作方法。 事物往往是千变万化的和千差万别的,电气设备出现的故障是五花八门,“六诊”、“九法”、“三先后”电气故障诊断要诀,只是一种思想方法和工作方法,切记不能死搬硬套。检修人员要善于透过现象看本质,善于抓住事物的主要矛盾。 (一)“六诊”检测法 “六诊”------口问、眼看、耳听、鼻闻、手模、表测六种诊断方法,简单地讲就是通过“问、看、听、闻、摸、测”来发现电气设备的异常情况,从而找出故障原因和故障所在的部位。前“五诊”是凭借人的感官对电气设备故障进行有的放矢的诊断,称为感官诊断,又称直观检查法。同样,由于个人的技术经验差异,诊断结果也有所不同。可以采用“多人会诊法”求得正确结论。“表测”即应用电气仪表测量某些电气参数的大小,经过与正常数值对比,来确定故障原因和部位。 (1)口问 当一台设备的电气系统发生故障后,检修人员首先要了解详细的“病情”。即向设备操作人员了解设备使用情况、设备的病历和故障发生的全过程。 如果故障发生在有关操作期间或之后,还应询问当时的操作内容以及方法、步骤。总的来讲,了解情况要尽可能详细和真实,这些往往是快速找出故障原因和部位的关键。 例如:当维修人员巡查时,操作人员反应前处理一台打水离心泵不能启动,需要及时处理。这时维修人就要询问,水罐是否有水,上班和本班是否曾经运行,具体使用情况,是否运行一段时间后停止,还是未运行就不能开启。还要询问故障历史等等。了解具体情况后,到现场进行处理就会有条理,轻松解决问题。 (2)眼看 1)看现场 根据所问到的情况,仔细查看设备外部状况或运行工况。如设备的外形、颜色有无异常,熔丝有无熔断:电气回路有无烧伤、烧焦、开路、短路,机械部分有无损坏以及开关、刀闸、按钮插接线所处位置是否正确,改过的接线有无错误,更换的元件是否相符等:还要观察信

设备状态监测与故障诊断

1.设备监测目的意义 保障设备安全,防止突发故障。 保障设备精度,提高产品质量和经济效益。 推进设计理念和维修制度的革新。 避免设备事故、人员伤亡、环境污染。维护社会稳定。 2.故障分类 按故障对机械工作能力的影响分类:完全性故障局部性故障 按故障发生速度及演变过程分类:突发性故障渐进性故障 按其发生的原因分类:磨损性故障错用性故障先天性故障 按造成的后果分类:危害性故障安全性故障 3.故障规律 浴盆曲线:磨合期,正常使用期,耗损期 4.故障发生的原因 宏观上分析1.设计错误2 原材料缺陷3 制造过程的缺陷4 运转缺陷 微观上分析:疲劳,磨损,断裂,腐蚀 5.零件磨损的一般规律 磨合阶段,正常磨损阶段,急剧磨损阶段 6.零件变形失效 塑性变形失效,弹性变形失效,蠕变变形失效,翘曲变形失效 7.断裂失效 塑性断裂,脆性断裂 8.状态监测与故障诊断的技术方法 1.振动、噪声诊断技术 2. 油液分析技术 3. 温度检测技术 4. 无损检测技术9.振动的危害 降低机器及仪表的精度,引起机械设备及土木结构的破坏 10.机械振动的分类 按振动系统本身的特点分类: 离散系统连续系统 按振动系统所受的激励类型分类: 自由振动强迫振动自激振动参数振动按系统的响应(振动规律)分类: 确定性振动随机振动 按描述系统运动的微分方程分类:线性振动非线性振动 11.机械振动要研究的内容和步骤 1. 建立物理力学模型 2.建立数学模型 3.方程的求解 4.结果的阐述

12. 随机振动 非确定而又具有统计规律,它们的规律不能用时间的确定性函数来描述,但又具有一定的统计规律性。平稳随机过程与各态历经过程 13. 自相关函数 ∑=∞ →+= +n k k k T x t x t x n t t R 1 1 1 11)()(1 ),(lim ττ 同一点不同的两个时间函数乘积 称为随机过程 X(t)于时刻 t 1与 t 1+ τ的自相关函数。它是时差 的函数,在一般情况下,它也依赖于采样时刻 t 1,反映这两个时刻的随机变量的X k (t 1)与X (t1+τ)统计联系。 非平稳随机过:统计特性依赖于采样时刻的过程 : 平稳随机过程:统计特性不依赖于采样时刻的过程 正常运行状态:齿轮箱的振动(噪声)是大量的、无序的、 大小接近相等的随机冲击结果,具有较宽而均匀的频谱。 异常运行状态:随机振动(噪声)中将出现有规则、周期性的 脉冲,其大小比随机冲击大的多 14. 各态历经过程 对于各态历经过程,可以分别计算:均值、均方值、峭度方差 均值dt t x T T T x )(1 lim ?∞ →= μ 描述振动的稳定分量 均方值dt t x T T T x )(1 22 lim ?∞ →= ψ 描述振动的的能量 歪度dt t x T T T x )(1 3lim ?∞ →= α 峭度dt t x T T T x )(1 4lim ?∞ →= β 反映信号中大幅值成分的影响 方差2 220 2 ])([1 lim x x x T T x dt t x T μψμσ-=-=?∞ → 描述振动的波动 分量 15. 互相关函数 ?+= ∞ →T T y x dt t y t x T R 0 )()(1 )(lim ττ不同两个点不同时间函数乘积

在线监测与故障诊断

河海大学物联网工程学院 在线监测与故障诊断 学习报告 授课班号 专业 学号 学生姓名 指导教师

目录 一:在线监测 1.1 相关概念 (3) 1.2 在线监测系统的构成 (4) 1.3 在线监测系统的分类 (5) 二:故障诊断 2.1 相关概念 (5) 2.2 故障诊断系统的分类 (6) 2.3 故障诊断技术的发展历程 (7) 2.4 常用的故障诊断算法 (7) 三:相关应用及其未来展望 (10)

一:在线监测 1.1 相关概念 1.1.1 状态监测 对运转中的设备整体或其零部件的技术状态进行检查鉴定,以判断其运转是否正常,有无异常与劣化征兆,或对异常情况进行追踪,预测其劣化趋势,确定其劣化及磨损程度等,这种活动就称为状态监测(Condition Monitoring)。状态检测的目的在于掌握设备发生故障之前的异常征兆与劣化信息,以便事前采取针对性措施控制和防止故障地发生,从而减少故障停机时间与停机损失,降低维修费用和提高设备有效利用率。 对于在使用状态下的设备进行不停机或在线监测,能够确切掌握设备的实际特性有助于判定需要修复或更换的零部件和元器件,充分利用设备和零件的潜力,避免过剩维修,节约维修费用,减少停机损失。特别是对自动线、程式、流水式生产线或复杂的关键设备来说,意义更为突出。 1.1.2 设备状态监测的分类 设备状态监测按其监测的对象和状态量划分,可分为两方面的监测: ①机器设备的状态监测。指监测设备的运行状态,如监测设备的振动、温度、油压、油 质劣化、泄漏等情况。 ②生产过程的状态监测。指监测由几个因素构成的生产过程的状态,如监测产品质量、 流量、成分、温度或工艺参数量等。 上述两方面的状态监测是相互关联的。例如生产过程发生异常,将会发现设备的异常或导致设备的故障;反之,往往由于设备运行状态发生异常,出现生产过程的异常。 设备状态监测按监测手段划分,可分为两类型的监测: ①主观型状态监测。即由设备维修或检测人员凭感官感觉和技术经验对设备的技术状态进行检查和判断。这是目前在设备状态监测中使用较为普及的一种监测方法。由于这种方法依靠的是人的主观感觉和经验、技能,要准确的做出判断难度较大,因此必须重视对检测维修人员进行技术培训,编制各种检查指导书,绘制不同状态比较图,以提高主观检测的可靠程度。

电气设备绝缘在线监测装置

电气设备绝缘在线监测 装置 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

电气设备绝缘在线监测装置 摘要:在线监测系统的原理、结构及在实际中的应用。 关键词:在线监测绝缘色谱分析单元 前言 在40 年代,因电网电压等级低、容量小,电气设备发生故障所带来的损失和影响不大因此人们采用事故后维修制,即设备损坏后,停电进行维修。此后,电网容量逐渐增大,电压等级也随之提高,设备故障所产生的影响也相应增大,因此,从事故后维修制逐渐发展到预测性维修制。从50年代起,由于110KV~220KV电压等级的电网已有相当规模,设备故障所产生的影响也更大,用户对供电的可靠性要求也相应提高,于是从预测性维修制逐渐演变为维修预防制。在预测性维修制逐渐演变为维修预防制的过渡中,人们逐渐探索定期对某些设备的绝缘停电作非破坏性和破坏性试验研究,逐渐总结出了对某些设备的预防性试验试行标准,并逐渐形成了局部预防性维修体系;从60年代起,各国相继制定出了比较规范的停电预防性试验标准,从而进入了预防性维修制时代,并将这种观念一直延续至今。 进入预防性维修制时代后,人们逐渐认识和发现定期停电进行预防性试验的缺陷和不足。当一台大型电气设备的某一元件的绝缘有缺陷时,往往反映不灵敏,即使整体预防性试验合格,仍然时有故障发生。例如我局1998年站街变206开关CT在高压试验中合格,但却发生了爆炸的事故。由于现行的预防性试验电压太低,无法真实反映运行电压下的绝缘性能和整个工作情况,因此必需对现行的预防性维修制进行根本的变革,其发展方向必然是采用在线监测及诊断技术,并探索以在线监测为基础的状态检修制。

电气设备状态监测与故障诊断

电气设备状态监测与故障诊断 1前言 1.1状态监测与故障诊断技术的含义 电气设备在运行中受到电、热、机械、环境等各种因素的作用,其性能逐渐劣化,最终导致故障。特别是电气设备中的绝缘介质,大多为有机材料,如矿物油、绝缘纸、各种有机合成材料等,容易在外界因素作用下发生老化。电气设备是组成电力系统的基本元件,一旦失效,必将引起局部甚至广大地区的停电,造成巨大的经济损失和社会影响。 监测”一词的含义是为了特殊的目的而进行的注视、观察与校核。设备的状态监测是利用各种传感器和测量手段对反映设备运行状态的物理、化学量进行检测,其目的是为了判明设备是否处于正常状态。诊断”一词原是一医学名词,指医生对收集到的病人症状(包括医生的感观所感觉到的、病人自身主观陈述以及各种化验检测所得到的结果)进行分析处理、寻求患者的病因、了解疾病的严重程度及制订治疗措施与方案的过程。设备的故障诊断”借用了上述概念,其含义是指这样的过程:专家根据状态监测所得到的各测量值及其运算处理结果所提供的信息,采用所掌握的关于设备的知识和经验,进行推理判断,找出设备故障的类型、部位及严重程度,从而提出对设备的维修处理建议。简言之,状态监测”是特征量的收集过程,而故障诊断”是特征量收集后的分析判断过程。 广义而言,诊断”的含义概括了状态监测”和故障诊断”:前者是诊”;后者是断”。 1.2状态监测与故障诊断技术的意义 电气设备特别是大型高压设备发生突发性停电事故,会造成巨大的经济损失和不良的社会影响。提高电气设备的可靠性,一种办法是提高设备的质量,选用优质材料及先进工艺,优化设计,合理选择设计裕度,力求在工作寿命内不发生故障。但这样会导致制造成本增加。此外,设备在运行中,总会逐渐老化,而大型设备不可能象一次性工具那用过即丢”。因此,另一方面,必须对设备进行必要的检查和维修,这构成了电力运行部门的重要工作内容。 早期是对设备使用直到发生故障,然后维修,称为事故维修。但是,如前所

智能状态监测与故障诊断教程文件

智能状态监测与故障诊断 测控一班 高青春 20091398

第一章 绪论 在现代化的机械设备的生产和发展中,滚动轴承占很大的地位,同时它的故障诊断与监测技术也随着不断地发展,国内外学者对轴承的故障诊断做了大量的研究工作,各种方法与技巧不断产生、发展和完善,应用领域不断扩大,诊断精度也不断提高。时至今日,故障诊断技术己成为一门独立的跨学科的综合信息处理技术,它以可靠性理论、信息论、控制论、系统论为理论基础,以现代测试仪器和计算机为技术手段,总的来说,轴承故障诊断的发展经历了以下几个阶段:第一段:利用通用的频谱分析仪诊断轴承故障。第二阶段:利用冲击脉冲技术诊断轴承故障。第三阶段:利用共振解调技术诊断轴承故障。第四阶段:以计算机为中心的故障诊断。 国外的滚动轴承的故障诊断与监测技术要先于中国,而且这项技术的发展趋势啊已经趋向智能化状态,因为它机械化迅速,技术和设备都比较先进些,目前的技术也比较完善。但是总体来看,这其中的距离在不断拉近,我们相信不久的将来,中国也会使机械完善大国,也会完善和提高技术的精密度和准确度。【2】【3】

1.1轴承监测与故障诊断的意义 滚动轴承是机械各类旋转机械中最常用的通用零件部件之一,也是旋转机械易损件之一,在机械生产中的作用不可取代,据统计旋转机械的故障有30%是由轴承故障引起的,它的好坏对机器的工作状态影响极大,轴承的缺陷会导致机器剧烈振动和产生噪音,甚至会引起设备的损坏,因此,对重要用途的轴承进行状态监测与故障诊断是非常必要的【3】而且,可以生产系统的安全稳定运行和提高产品质量的重要手段和关键技术,在连续生产系统中,如果某台设备因故障而不能继续工作,往往会影响全厂的生产系正常统运行,从而会造成巨大的经济损失,甚至可能导致机毁人亡的严重后果。未达到设计寿命而出现故障的轴承没有被及时的发现,直到定期维修时才被拆下来报废,使得机器在轴承出现故障后和报废前这段时间内工作精度降低,或者未到维修时间就出现严重故障,导致整部机器陷于瘫痪状态。因此,进行滚动轴承工作状态及故障的早期检测与故障诊断,对于设备安全平稳运行具有重要的实际意义。【14】 1.2滚动轴承故障的分类: 滚动轴承的故障多种多样,有生产过程中产生的也有使用过程中后天造成一系列故障,其失效形式有: 1.2.1疲劳剥落: 指滚动体或滚道表剥落或脱皮在表面上,形成不规则 凹坑等甚至会一定深度下形成能裂纹,继扩展到接触表面发生剥落坑,最后大面积剥落,造成失效。【12】

(完整word版)电力设备在线监测与故障诊断

电力设备在线监测与故障诊断 第一章: 1、预防性维修的局限性。P2-3 a)经济角度分析:定期试验和大修均需停电,引起电量损失;定期大修和更换部件的 投资,造成巨大的人、财、物的浪费。 b)技术角度分析:试验条件不同于运行条件,多数项目是在低电压下进行检查,很可 能发现不了绝缘缺陷和潜在的故障;绝缘的劣化、缺陷的发展有一定的潜伏和发展 时间,而预试是定期进行的,常常不能及时准确地发现故障,从而出现漏报、误报 或早报。 2、状态维修的具体内容及必要性。P3 具体内容:对运行中电气设备的绝缘状况进行连续的在线监测,随时获得能反映绝缘状态变化的信息。 必要性:预防性维修存在一定的局限性(内容同1),同时状态维修还具有以下优点:可更有效地使用设备,提高利用率;降低备件的库存量以及更换部件与维修所需的时间;有目标地进行维修,可提高维修水平,使设备运行更安全、可靠;可系统地对设备制造部门反馈的质量信息,用以提高产品的可靠性。 3、在线监测系统的技术要求。P7 1)系统的投入和使用不应改变和影响电气设备的正常运行; 2)系统应能自动地连续进行监测、数据处理和存储; 3)系统应具有自检和报警功能; 4)系统应具有较好的抗干扰能力和合理的检测灵敏度; 5)监测结果应具有较好的可靠性和重复性以及合理的准确度; 6)系统应具有在线标定其监测灵敏度的功能; 7)系统应具有故障诊断功能。 第二章: 1、监测系统可由哪些基本部分组成,在线监测系统组成框图及整个监测系统可归纳为哪些子系统?P9-10 信号的变送、信号的处理、数据采集、信号的传输、数据处理、诊断。 可归纳为三个子系统:信号变送系统、数据采集系统、处理和诊断系统。 2、监测系统的分类。P10(分别按使用场所分,按监测功能分,按诊断方式分) 根据使用场所分为便携式和固定式,根据监测功能可分为单参数和多参数,按诊断方式可分

状态监测与故障诊断的基本图谱

状态监测与故障诊断的基本图谱 一、常规图谱 常规图谱又称稳态图谱,是在转速相对稳定、没有大幅度变化情况下的有关图谱,因此其不含开停车信息。 1. 机组总貌图 机组总貌图显示了机组的总貌,可了解机型、转子支撑方式、轴承位置、运行转速等,主要是查看探头的位置及位号。 2. 单值棒图 较为形象、直观地显示实时振动值,并可知低报、高报报警值及转速。 3. 多值棒图 多值棒图显示实时通频值及各主要振动分量的振动值,可大致了解机组运行是否正常。 正常运转状态下的多值棒图通常是:一倍频最大、且与通频相差不大,二倍频小于一倍频的一半,0.5倍频微量或无,可选频段很小,残余量不大。 其中: (1)通频值~即总振动值,为各频率振动分量相互矢量迭加后的总和。 (2)一倍频~为转子实际运行转速n下的频率f,又称工频、基频、转频, f = n/60 [Hz];转子动不平衡及轴弯曲、轴承不良(偏心)、热态对中不良、支承刚度异常、在临界转速区运行、电机气隙偏心等,都会引起一倍频振动分量的增大,发生概率依次降低。 (3)二倍频~二倍工频,转子热态不对中、裂纹、松动、水平方向上支承刚度过差等,都会引起二倍频振动分量增大,绝大多数是轴系不对中。 (4)0.5倍频~0.5倍工频,又称半频,油膜涡动会引起该频率段增大,轴承工作不良也会引起该段频率增大;旋转失速、摩擦也都有可能。 (5)可选频段~由用户根据机组常见故障自己定义的频段,一般可选择(0.4~0 .6)倍工频或(0.3~0 .8)倍工频,用来监测是否发生亚异步振动,如油膜涡动、旋转失速、密封流体激振、进汽(气)脉动、摩擦、松动等。主要是轴承因紧力、接触、摇摆、油档及油温等问题引起的油膜失稳、摩擦、旋转失速、进汽脉动。 (6)残余量~除上述频率成分外,剩余频率成分振动分量的总和,该部分振值高时,转子有可能发生摩擦、高频气流脉动等。 4. 波形图 波形图显示了振动位移与时间的关系,又称幅值时域图。 波形图显示了振幅、周期(即频率)、相位,特别是波形的形状和状态。 图中:① 振幅为正峰与负峰之间的位移量,比较各周期对应的峰高,即可知振幅值是否稳定;② 二个亮点之间为一个旋转周期,波形图的周期数可以选取,想了解波形重复性

电气设备故障诊断方法

电气设备故障诊断方法 电气故障现象是多种多样的,例如,同一类故障可能有不同的故障现象,不同类故障能是同种故障现象,这种故障现象的同一性和多样性,给查找故障带来了复杂性。但是,故障现象是查找电气故障的基本依据,是查找电气故障的起点,因而要对故障现象仔观察分析,找出故障现象中最主要的、最典型的方面,搞清故障发生的时间、地点、环境等。 1.直接感知有些电气故障可以通过人的手、眼、鼻、耳等器官,采用摸、看、闻、听等段,直接感知故障设备异常的温升、振动、气味、响声、色变等,确定设备的故障部位。 2.仪器检测许多电气故障靠人的直接感知是无法确定部位的,而要借助各种仪器、仪表,对故障设备的电压、电流、功率、频率、阻抗、绝缘值、温度、振幅、转速等等进行量,以确定故障部位。例如,通过测量绝缘电阻、吸收比、价质损耗,判定设备绝缘是否受潮;通过直流电阻的测量,确定长距离线路的短路点、接地点等。 利用眼睛、鼻子、耳朵、手等感觉器官,来进行直接观察,观察温度、声音、颜色、气味有否异常,以判断电源装置的运行情况。通过这种直观,将一些明显的故障能立即诊断出来,或者能帮助我们分析和掌握故障发生的部位、危及范围、严重程度以及元器件损坏情况。就是对那些隐蔽而复杂的故障,通过我们所直接观察到的各种现象,也能为进行诊断和分析提供重要依据,因此,直观是诊断故障的十分重要的第一步。 1.听一听有没有异常的声音。 2.嗅一嗅有没有异常气味,特别是有没有出现绝缘材料烧焦的气味。一般电气部件都由绝缘材料组成,当绝缘材料被通过的大电流(超过额定电流数倍)烧伤或烧焦后,会发出一种刺鼻的臭味,追踪气味的发生处,能帮助我们查找故障源。 3.查一查是否出出异常的温度。各种电源设各,不管是静止型还是旋转型,只要流过电流,就会产生热量,这种热量,使温度上升,但只要不超过额定温升是允许的。电源装置能持续正常的运行,这种温度基本处于饱和状态,变化不会很大。如果发现某元器件或某部位的温度突然升高,发热发烫,出现反常情况,表明可能出现故障或者有故障隐患存在,此时可根据热源去寻找故障点。检测电源装置的温度,通常采用如下几种方法。 (1)用手去摸一摸,赁感觉和经给来判断温度是否发生了异常。平时,要有意识地经常去体验设备的温度,掌握装置正常运行情况下的温度,因此,只要用手去摸一摸(但必须注意安全),就能知道温度是否超出了允许的最高温度。根据经验,在通常情况下,能够用手摸设备耐受10s左右的温度约为60度。 (2)对一些十分重要的部件或者特别需要监视的部位,可以安放温度计,用温度计来检测和监视它们的温度。 (3)对另外一些需要监视温度的部件或部位,但不便安放温度计,也不能用手摸它。在这种情况下,可以贴上示温片或涂上示温涂料,根据它们的颜色随着温度的变化而发生变化的性能,就可以知道温度是否出现了异常。 4.看一看有没有出现冒烟的情况,是否有被烧焦、烧黄或被烧得发黑的元器件。当过载和短路引起的大电流通过元器件(或零部件)时,轻者将远件烧得发烫,烤得变黄。重者将元器件(或零部件)烧得冒烟、发焦、发黑。对这种情况,可根据损坏的元器件,找出故障点,分析出故障原因。 5.看一看熔断器是否熔断。如果发现熔断器熔断,则应检查一下是哪一相的被熔断。再细细地看一下熔芯被烧断的情况和被熔断的程度。便如,对那些玻璃管熔断器,有的熔芯看上去是被慢慢地熔断的,在被熔断分开的两个断点处显得比较粗壮,头上呈现椭圆形,玻璃管仍然很透明,并且没有任何被损坏的痕迹,也没有任何发黑发黄的现象。这些多数是由于过负

西南交通大学电气设备状态监测期末复习

第一章 1、电介质的定义 电介质是指在电场作用能产生极化的一切物质。广义上说来,电介质不仅包括绝缘材料,而且包括各种功能材料,如压电、热释电、光电、铁电等材料。 2、电介质的分类方法 (1)根据正负电荷在分子中的分布特性,可把电介质分为三类:?非极性电介质?极性电介质?离子型。(2)根据实际应用情况,按照电介质的凝聚形态,可将其分为四种基本类型:固体电介质、液体电介质、气体电介质、真空绝缘 3、不同类型电介质在绝缘特性上的差异 4、常用的气体、液体、固体电介质的特点及其适用场合 液体电介质又称绝缘油,在常温下为液态,在电气设备中起绝缘、传热、浸渍及填充作用,(特点):流动性,击穿后有自愈性,电气强度比气体的高,用液体电介质制造的高压电气设备体积小,节省材料,液体电介质可燃,易氧化变质,产生水分、酸、油泥等导致电气性能变坏。(适用场合):主要用在变压器、油断路器、电容器和电缆等电气设备中。 气体电介质应具有绝缘强度高、化学及热稳定性好、对结构材料的腐蚀作用很小、不燃、不爆、液化温度低、热导率高、在电弧条件下耐分解、不产生有毒及腐蚀性分子等特性。?此外,还要求成本低,净化维护方便。 真空绝缘(特点):采用真空作为开关灭弧介质,成本低、维修费用低、无爆炸危险,另外,由于灭弧室具有高真空度,空气分子十分稀薄,真空间隙的绝缘强度比常温下的空气和SF6高得多。(适用场合):主要应用于中压开关设备上,具有优良的绝缘性能和灭弧性能。5、SF6气体在电气绝缘领域的应用及其优缺点 SF6气体综合性能优异,具有很高的绝缘强度和灭弧性能,广泛应用于高压断路器、电容器、电缆、变压器及气体绝缘变电站(GIS)放电后的分解对含Si02的瓷和玻璃等无机材料有强的腐蚀性;密度大,在检修充SF6电气设备时易引起工作人员窒息;价格较贵。 6、电气设备对不同电介质的具体要求 液体介质的要求:(1)电气性能好,例如绝缘强度高、电阻率高、介质 损耗及介电常数小(电容器则要求介电常数高)(2)散热及流动性好,即粘度低、导热好、物理及化学性质稳定、不易燃、无毒及其它一些特殊要求. 对气体电介质的要求应具有绝缘强度高、化学及热稳定性好、对结构材料的腐蚀作用很小、不燃、不爆、液化温度低、热导率高、在电弧条件下耐分解、不产生有毒及腐蚀性分子等特性。此外,还要求成本低,净化维护方便。 7、为什么要用组合绝缘结构8、典型的电气设备组合绝缘有那些

电气设备状态检测

电气设备状态检测期末复习 1. 答:①相对介电常数是反映电解质极化的物理量,而电介质在导电或者交变场中的极化弛豫所引起的能量损耗陈伟介质损耗,而介电常数通过影响介质损耗角的正切值来影响介质损耗。②主要是由聚乙烯和聚氯乙烯的介电常数所决定。如聚氯乙烯在20℃时的相对介电常数在3.0~3.5之间,而聚乙烯的介电常数仅为2.3。因此两者在介电常数上的差异将对电容器的介质损耗产生影响。 2 答:油纸绝缘结构中的水分会降低绝缘系统的击穿电压和增加绝缘系统的介质损耗。这主要是由于水是强极性液体,比纸和油的介电常数高很多,因此水的含量越高,便会增加绝缘系统的介质损耗。 3. 答:①电介质是指在电场作用下能产生极化的一切物质。电介质主要分成三类:非极性电介质、极性电介质和离子型电介质。非极性电介质的电偶极矩为零,其主要应用于绝缘的有机材料,如聚乙烯、聚四氟乙烯等。极性电介质具有电偶极矩,其主要应用于聚氯乙烯、纤维等材料。离子型电介质主要是由正负粒子组成,其介电常数较大,具有较高的机械性能,其主要应用于石英、云母等材料。②不善于导电的材料均可以称为绝缘体,因此电介质包含的范围更广,电介质包含绝缘体。绝缘体一定是电介质,但是电介质不一定是绝缘体。 4. 。答:极性液体电介质的介质损耗与液体的黏度有关。极性分子在黏性媒介中做热运动,在交变电场的作用下,电场力矩将使极性分子做趋向于外场方向的转动。在转动的过程中,由于摩擦发热将会引起能量的损耗。松香复合剂是一种极性液体介质,其中的矿物油是稀释剂,因此矿物油的成分增加时,复合剂的黏度将会减小,所以松弛时间减小。因此,对应于一定频率下出现的tanδ最大值的温度就会向低温移动。 5. 答:①通过化学反应动力学原理可以得到:Lnτ=a+(b/T)。其中τ为材料的绝缘寿命,T 为温度,a、b为常数。因此可以知道材料的绝缘寿命的对数值和温度的倒数呈线性关系。 ②这个关系是有一定的局限性的,主要体现在:这个关系是根据单一的一级反应得出的,而

高压电气设备状态检测的国内外研究现状

高压电气设备状态检测的国内外研究现状 1 引言 在电力系统和各种用户系统中,高压电器和开关设备均具有重要的地位和作用,各种高压和开关设备的工作原理和功能各不相同,构成供变电工程的各个组成部分。随着电力系统的发展,对发、输、供和用电的可靠性要求越来越高。对高压电气设备的状态检测显得尤为重要。目前国内外对高压电气设备状态检测主要是针对断路器、容性设备避雷器、变压器等设备进行检测。断路器中应用最多的是SF6封闭式组合电器,它主要指将断路器、隔离开关、母线和互感器等都是浸泡在高性能绝缘材料中,如真空、SF6气体等,,称为“气体绝缘开关设备”( GIS,Gas Insulated Switchgear) 。对高压电器状态检测主要指的是对各种开关设备和电器进行检测,其对整个电力系统的运行起至关重要的作用。 2. 高压电器状态检测的国内外研究现状 2.1断路器状态监测的国内外现状 高压断路器实时状态监测技术在国内发展的时间不超过10年, 由于断路器状态的好坏, 对电力系统的安全、可靠运行有着直接的影响。因此, 对断路器的状态监测也是十分必要的。目前用于评估断路器状态主要采用两种方法: 一是跳闸线圈轮廓法(TCP) , 一是振动监测法。振动监测法是通用的方法,而TCP 法则是通过考察断路器动作时, 流过跳闸/闭合线圈里的电流波形来获得断路器的状态信息。因为当断路器处于不同状态时, 会产生不同的电流波形。 2.1.1 GIS中SF6断路器状态的在线检测 GIS(Gas Insulated Switchgear)装置是20世纪60年代中期出现的一种新型开关装置。GIS具有占地面积小、故障率低等优点,已成为高压开关设备的主要发展方向。GIS技术的应用,使得其核心电力元件——SF6断路器的检修更加困难,所以必须对其中的断路器进行在线状态监测才能做到维修量最小和维护费用最低。 随着技术的不断发展,SF6开关设备运行状态在线检测手段也日益进步,激光检漏和超声局放等新技术的出现,可以在设备不停电的情况下对开关设备状态进行综合在线检测,并对故障点进行精确定位,为现场SF6 开关状态的在线检测提供了新的方法。激光成像技术是利用SF6 对红外光谱的吸收特性,使肉眼不能观察到的SF6 泄漏气体在红外视频上清晰可见,由图像快速地确认泄漏源,为检测人员提供了一种快速识别泄漏源的技术。当GIS、罐式断路器内部有局部放电发生时,其释放的能量使SF6 气体周围的温度升高,从而产生瞬时的局部过压,形成的扰动以声波的形式传播,传播到金属外壳时会在外壳上传播。在外壳上用特制的声探头可检测到传播波,这样就可以间接发现设备内部存在的局部放电。而如果在设备内部有金属微粒存在,微粒在电场力与重力作用下会在内部跳动,碰撞金属外壳,从而产生一定频率的声波,这同样可以用声探头进行检测。 2.1.2 GIS中局部放电在线监测技术 GIS以结构紧凑、可靠性高等优点逐渐成为超高压电力系统中的主流设备,但由于制造运输现场装配等多种原因不可避免地存在绝缘缺陷而影响其长期可靠性。鉴于绝缘介质在发生击穿前都会产生局部放电,因此对GIS进行局部放电监测可以发现绝缘的早期故障。。通过对GIS局部放电在线监测,可以监测到GIS 的绝缘状况,预先发现GIS 内部存在的绝缘缺陷,避免绝缘事故的发生。因此,开展GIS 在线监测技术的研究具有越来越重要的意义。GIS 的局部放电检测技术主要有:超声波检测法、化学检测法、脉冲电流法、超高频法等。

状态监测与故障诊断

状态监测与故障诊断与飞设密不可分 刚刚接触这门课的时候,我只知道这是民航飞行学院开设的课程,但还不知道这门课到底讲什么东西,对我们飞设来说到底有什么借鉴之处。经过几周的学习,我初步了解了这门课。简单说,状态监测与故障诊断和飞设之间有着密切的联系。他们是一种表里关系,是一种感知和应用的关系,两者互为支撑,共同促进了航空工业的进步发展。 状态监测与故障诊断促进了设计行业的发展。 状态监测与故障诊断为设计飞机提供了大量的、可靠的数据。 这提供了一种实验。通过对飞行器飞行状态、各个零部件的工作状态、各个系统的运行情况进行检测,我们可以获得大量的实时数据,进而进行详细的分析,即故障诊断。一方面我们可以检测出飞行器的故障来源,对飞行器进行维修。同时,我们可以统计飞行器各部分发生故障的频率和原因等,进而分析得出设计上的缺陷。这也可以作为设计飞机的依据,比如发动机轴承要用什么材质,设计寿命多长时间最为合适。再者,分析得到的数据可以对目前的设计理论进行验证,这对飞行器设计来说更为至关重要。 状态监测与故障诊断也可以给设计提出新的问题与要求。比如国内大气污染严重,飞机的空调系统收到了巨大的影响。这就要求飞机设计时采取某些措施来防止这些问题发生。 设计行业也促进了状态监测与故障诊断的发展。 飞行器设计理论可以指导状态监测与故障诊断的实际应用。 应用已经提出验证的的理论,我们可以初步分析出各部件的特性,这样便可以某些易损坏或是极度危险的零部件进行重点监控,这样不但更具可行性,而且还大大节约了人力物力,降低航空公司的运营成本。比如发动机是飞行器的核心部分之一,构建复杂,极易出现故障,所以要重点监测。 同时已有的理论基础可以为状态监测提供必要的手段,使其具有可行性。最简单的就是发动机的涡轮叶片,我们可以通过测量转子的惯性矩来分析判断叶片是否有松动,这样方便可行。 在理论方面,飞行器设计理论也在指导状态监测与故障诊断的发展,经过传感器采集的数据杂乱无章而且数目极为庞大。如果没有现有理论的指导,我们很难得到数据处理的方向方法,这样就得不到有价值的数据,更不要说进行故障诊断了。而应用现有理论我们可以有方向,有目的的对数据进行处理,这样我们就可以判断出是哪一方面有问题,到底有什么样的问题。 总之,状态监测与故障诊断给了我一个新的视角去看待问题,从另一个角度认识飞设这个专业。打个比方,过去我们专业所关注的是从已知到要求的问题,我们知道各种数据,所做的是对数据的分析与应用。而状态监测与故障诊断则是从要求到已知的问题,是一个反问题,我们要做的是我们如何才能得到我们所需要的数据,如何才能保证所得导数据的可靠性等。 除此之外,还有就是这门课的感受吧。 这门课也进行大半了,但是自己并没有达到自己想要的水平。总感觉有些遗憾。很多东西还是一知半解,还不能应用。我想一方面与专业基础有关系,很多基础性东西我们不懂不会,这就对理解内容造成了困难,先是听不懂,然后就不想听了,紧接着更听不懂了,直至彻底放弃掉。当然这也和上课态度以及这门课是拓展课有关吧。有的人说这门课对我没用,但我想说大

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