電氣設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術應用

（萊鋼集團礦山建設有限公司 山東萊蕪 271199）

摘 要：變壓器與發(fā)電機等電氣設備是供電的重要基礎，電氣設備運行狀態(tài)穩(wěn)定為供電穩(wěn)定和可靠提供充足的保障，也有利于人民生活水平和國家整體生產(chǎn)水平的提升，相關人員對電氣設備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術給予了關注與重視，對變壓器、發(fā)電機等狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術進行充分的分析，并對電氣設備未來的發(fā)展情況提出展望。

關鍵詞：電氣設備；狀態(tài)監(jiān)測；故障診斷技術；應用

電氣設備是指電力系統(tǒng)中發(fā)電機、變壓器、斷路器、電力線路等一系列的總稱，根據(jù)傳感器及不同測量方式可以對電氣設備運行狀態(tài)的物理量和化學量進行反映的一種方式，即電氣設備的狀態(tài)監(jiān)測。這種電氣設備狀態(tài)監(jiān)測方式和故障診斷技術是一種新型交叉學科，目前我國電氣行業(yè)對這方面的應用研究還處于初級水平，隨著科學技術的不斷發(fā)展，信號技術、計算機網(wǎng)絡技術、傳感技術與電子技術等在人們生活及工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應用，從一定程度上使電氣設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術水平得到提升。

一.電氣設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術分析

電氣設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術主要有三個環(huán)節(jié)：首先，狀態(tài)監(jiān)測。電氣設備在正常運行中，通過對特征型號進行監(jiān)測，變換與記錄，并對相關問題進行分析與處理，并將分析結果進行詳細的記錄，為設備故障診斷提供確切的基礎數(shù)據(jù)。其次，診斷分析。診斷分析主要是對特征信號進行診斷分析和故障診斷分析這兩個方面，通過對信號進行分析處理，并將信號中有效、敏感與最直接的特征信息進行提取，為故障診斷提供依據(jù)[1]。在信號分析處理完成后，則需要對故障問題進行診斷，主要目的是對設備中的故障問題，以及故障發(fā)生原因、發(fā)生程度及具體的故障發(fā)生部位等進行診斷，同時還要對設備性能及故障發(fā)展趨勢進行預測。最后，故障的預防和處理。在經(jīng)過狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷分析，查明了故障原因及位置后，則需要根據(jù)具體故障類型和故障原因選擇針對性的處理措施，對故障發(fā)展趨勢進行預防，降低故障發(fā)生率，確保電氣設備運行狀態(tài)的正常和安全。

二.電氣設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術應用

（一）變壓器狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術

電力企業(yè)中常用變壓器是充油式變壓器，在特殊場合下也用六氟化硫變壓器和干式變壓器。變壓器狀態(tài)監(jiān)測方法一般采用局部放電監(jiān)測和紅外監(jiān)測技術、超聲定位監(jiān)測等。充油式變壓器其主要的應用方向為微水分析技術和在線油中溶解氣體。變壓器的高壓套管，是通過介質(zhì)損耗因數(shù)中的數(shù)字化在線監(jiān)測技術，對故障問題較多的有載調(diào)壓開關，采用有載故障診斷在線裝置，對觸點磨損情況及電氣回路與機械故障等問題進行檢測[2]。變壓器狀態(tài)監(jiān)測還可以對線匝繞組溫度、電壓、負載電流及風扇運行情況、油溫等進行監(jiān)測，變壓器狀態(tài)監(jiān)測主體部件主要為液體絕緣、固體絕緣、繞組、冷卻系統(tǒng)、氣體絕緣、磁路等，故障類型主要有過熱且放電故障、放電性故障、機械故障及進水受潮故障、過熱性故障等。如在某工程設備更新改造中，所用變壓器為油浸式變壓器，采用全密封結構，絕緣介質(zhì)和絕緣油不與空氣直接接觸，在運行狀態(tài)正常的情況下無需進行換油操作，有利于降低對電氣設備的維護成本，提高其使用壽命，因此該類變壓器是農(nóng)村和城市配電網(wǎng)結構中的一種理想化設備，但由于該設備容易受到外界溫度變化影響，出現(xiàn)滲油或漏油現(xiàn)象，導致油位變化或因沈樓店負壓吸入空氣，導致氣體繼電器出現(xiàn)誤動故障。

（二）發(fā)電機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術

發(fā)電機狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術應用主要是對設備在初始階段中存在的問題及缺陷進行檢測，便于定期對設備展開維修工作，降低電氣設備的停機概率，在電氣設備的運行過程中可以有效縮短發(fā)電機的維修時間，使無故障時間延長，在一定程度上降低了發(fā)電機的維修費用，提高設備可用性。目前發(fā)電機運行狀態(tài)監(jiān)測主要是通過發(fā)電機狀態(tài)監(jiān)視器、發(fā)電機光纖測漏儀及射頻監(jiān)視儀等來實現(xiàn)的，對發(fā)電機內(nèi)部故障問題進行監(jiān)測并報警，從而使操作人員可以對設備的實際運行狀況進行及時了解并予以重視[3]?，F(xiàn)階段國內(nèi)對氫冷發(fā)電機展開了研究工作，根據(jù)化學量的分析方式對氫氣中的雜志成分進行診斷，從而對設備的故障問題進行判斷。發(fā)電機的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷主要是通過對多種電氣、化學特征、數(shù)據(jù)、機械、物理特征信息進行采集和觀測，并將其綜合形成數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，為發(fā)電機的狀態(tài)監(jiān)測提供異常數(shù)據(jù)信息和正常缺陷。在早期故障預測中對計算機的故障問題進行判斷與分析，并提出合理的維修方案。發(fā)電機故障診斷類型主要包括定子類故障和轉(zhuǎn)子類故障兩種，其中定子類故障主要為絕緣故障、引出線套管故障、鐵心故障和繞組振動故障燈，而轉(zhuǎn)子類故障則包括絕緣故障、水系統(tǒng)故障、氫系統(tǒng)故障、油系統(tǒng)故障、本體和護環(huán)故障、繞組故障等[4]。

（三）在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術應用

在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術主要內(nèi)容是信號監(jiān)測、采集數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)處理和故障診斷等，其基本步驟是根據(jù)傳感器來對設備的實際運行狀態(tài)進行檢查，并及時對信號進行傳輸、采集、轉(zhuǎn)換及處理，在存儲器中將單元信息進行存儲。其中傳送載體主要是通過電纜或是光纜實現(xiàn)，為了使抗干擾能力提高，需要對數(shù)字信號及光纜信號進行合理應用，來對數(shù)據(jù)進行傳輸。數(shù)據(jù)采集的主要方式有信號峰值采集、信號波形采集，并對超過閥值脈沖記錄來對數(shù)據(jù)進行處理，可以有效抑制干擾，將信號特征進行提取，增強或保留有用的信號，根據(jù)該信號來實現(xiàn)對故障問題的診斷[5]。目前，在線狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術主要有局部放電監(jiān)測、油色譜監(jiān)測和介損監(jiān)測技術。其中局部放電監(jiān)測技術主要是由超聲波監(jiān)測法、電容器禍合監(jiān)測法構成。油色譜監(jiān)測技術，是目前UI設備中常用的一種絕緣檢測方式，也被稱為油中氣體分析法。而介損監(jiān)測技術在電容性設備狀態(tài)監(jiān)測中常用的一種技術方法，其中電容性設備是指全部絕緣或部分絕緣，根據(jù)電容性設備的絕緣結構，對設備的介電特性進行檢測。在相同變電站中對容性設備進行安裝，通過對容性設備的絕緣情況進行對比和分析，可以及時獲取容性設備的大變化，將電容性設備的介損值和電容量比值進行對比和分析，對介損差值的變化量進行合理利用，可以準確判斷設備的絕緣情況。

（四）高壓斷路設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷

高壓斷路設備監(jiān)測主要是判斷斷路器絕緣度的合格性、載流回路的完好性、操作機構特性保持情況及斷路器開斷能力等情況進行監(jiān)測。斷路器在各項指標正常情況下，斷路器維修周期通常是取規(guī)定上限，但目前在斷路器出廠時，即使得到生產(chǎn)商的承諾，仍然會出現(xiàn)超過規(guī)定上限規(guī)定范圍的情況[6]。高壓斷路設備在工作狀態(tài)下，對故障發(fā)生時的電流大小及跳閘次數(shù)進行監(jiān)測，并分別對相關數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)計，根據(jù)故障電流總數(shù)和閘刀開斷次數(shù)來選擇維修先后順序。當高壓斷路器在檢測和診斷結果中顯示設備的運行狀態(tài)穩(wěn)定，無存在故障或無潛在故障，則可以按照監(jiān)測程序填寫評估卡，并將其納入到狀態(tài)維修范圍中。

三.電氣設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術應用時需注意的問題

在電氣設備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷中，不僅需要加強管理工作，還要重視技術應用水平。采用現(xiàn)代先進的科學技術來對電氣設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，目前紅外診斷技術是應用十分廣泛的電氣設備狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術，在應用過程中需要充分的發(fā)揮其優(yōu)勢和現(xiàn)代化特點，提高監(jiān)測和診斷的工作效率，將傳統(tǒng)監(jiān)測方法與現(xiàn)代技術進行有機結合，實現(xiàn)對電氣設備的全面監(jiān)測和診斷，確保監(jiān)測結果的科學性、可靠性與直觀性[7]。除此之外，還要加大電氣設備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷工作的管理力度，確保狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷工作的有效開展和順利開展，加強對監(jiān)測和故障診斷技術的管理，首先需要明確監(jiān)測和診斷技術人員的職責，做到分工明確，相關管理人員需要在工作開展前做好工程策劃方案，并協(xié)調(diào)工作中的所有工作人員，進行合理的安排和調(diào)配，在工作中要確保配電、試驗、檢修、變電工作人員各司其職，及時反映對設備狀態(tài)的監(jiān)測結果，對相關數(shù)據(jù)進行及時分析，得到可靠的故障診斷結果，從而確保電氣設備運行狀態(tài)的可靠性和穩(wěn)定性。

隨著目前我國的科學技術水平的不斷提高，電氣設備技術含量也在不斷提高，變電站數(shù)量增加，因此對電氣設備的監(jiān)測與維修頻率也在不斷增加，為了更好的保障電氣設備的運行穩(wěn)定，還要提高工作人員自身的技術水平和專業(yè)素質(zhì)，電力企業(yè)需要加強對技術人員的專業(yè)培訓，工作人員也要加強專業(yè)知識學習，為電力企業(yè)培養(yǎng)出綜合性和應用型的人才，提高電力企業(yè)在同行業(yè)中的市場競爭能力，促進電力企業(yè)的健康發(fā)展與可持續(xù)發(fā)展。

結語：

總之，電氣設備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術，在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，有效保障電氣設備的運行安全與穩(wěn)定，提高供電質(zhì)量和供電穩(wěn)定，滿足用戶正常的社會生活及生產(chǎn)活動用電需求。因此在電力系統(tǒng)中，需要注重對電氣設備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術，采用現(xiàn)代化先進的技術水平對電氣設備進行實時監(jiān)測與預防，維護電氣設備的使用壽命，降低故障發(fā)生率，提高電力企業(yè)經(jīng)濟效益與社會效益。

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作者簡介：

邢亮，（1981.08.11-） 男，漢族，電氣工程師，現(xiàn)從事電氣技術工作，