電氣絕緣故障診斷技術(shù)

電氣絕緣故障診斷技術(shù)

第一章緒論

一

故障診斷技術(shù)的產(chǎn)生及其作用

二故障診斷技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展

三

故障診斷技術(shù)的構(gòu)成與發(fā)展趨勢(shì)

四

電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)

一、故障診斷技術(shù)的產(chǎn)生及其作用電力設(shè)備：導(dǎo)電材料（銅，鋁），導(dǎo)磁材料（硅鋼片），結(jié)構(gòu)材料（鑄鐵，鋼板），絕緣材料（固體，液體，氣體）絕緣決定電力設(shè)備的壽命。電力設(shè)備運(yùn)行中60%-80%的事故是由絕緣故障導(dǎo)致的。一、電力設(shè)備絕緣老化及其特征量

絕緣系統(tǒng)中的絕緣缺陷：1集中性缺陷：指缺陷集中于絕緣的某一個(gè)或某幾個(gè)部分（局部受潮，局部機(jī)械損傷，絕緣內(nèi)部氣泡，瓷介質(zhì)裂紋）。---發(fā)展速度快，危險(xiǎn)大。2分布性缺陷：指由于受潮，過熱，動(dòng)力負(fù)荷及長(zhǎng)時(shí)間過電壓作用導(dǎo)致的電氣設(shè)備整體絕緣性能下降（絕緣整體受潮，充油設(shè)備的油變質(zhì)）---發(fā)展速度慢，危險(xiǎn)小一、電力設(shè)備絕緣老化及其特征絕緣設(shè)備的老化：1電老化：外施電壓放電量老化

壽命2熱老化：熱作用熱降解熱老化

壽命3機(jī)械老化：機(jī)械應(yīng)力微裂縫局部放電絕緣破裂壽命4環(huán)境老化：水分，陽光輻射，化學(xué)塵埃沉積污穢物污穢放電老化一、電力設(shè)備絕緣老化及其特征絕緣特征量：表征不同絕緣系統(tǒng)劣化程度1直接表征絕緣剩余壽命特征量（如耐電強(qiáng)度，機(jī)械強(qiáng)度）通過破壞性試驗(yàn)方法得到。2間接表征絕緣剩余壽命特征量（絕緣電阻，介質(zhì)損耗角正切，泄漏電流等）通過非破壞性試驗(yàn)方法得到。一、電力設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗(yàn)電力設(shè)備制造過程中的檢測(cè)試驗(yàn)主要有：型式試驗(yàn)，例行試驗(yàn)，出廠試驗(yàn)。運(yùn)行前和運(yùn)行中的檢測(cè)試驗(yàn)主要有：交接試驗(yàn)，預(yù)防性試驗(yàn)，在線監(jiān)測(cè)。預(yù)防性試驗(yàn)分為：非破壞性試驗(yàn)（目的判斷絕緣狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能的劣化現(xiàn)象）破壞性試驗(yàn)（目的發(fā)現(xiàn)集中性缺陷）一、電力設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗(yàn)?zāi)壳半娏υO(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)主要有：絕緣電阻測(cè)量，直流泄漏電流測(cè)量，介質(zhì)損耗角正切，絕緣油試驗(yàn)，微量水分測(cè)定，油中溶解氣體色譜分析，局部放電試驗(yàn)，直流耐壓試驗(yàn)，交流耐壓試驗(yàn)。一、故障診斷技術(shù)的產(chǎn)生及其作用

概念：故障診斷是根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息查找故障源，并確定相應(yīng)決策的一門綜合性新興科學(xué)。

在設(shè)備帶電、不停機(jī)的情況下，通過使用先進(jìn)的技術(shù)手段，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，判斷設(shè)備是否存在異常、故障、故障的部位、原因以及故障的惡化趨勢(shì)等，以確定合理的檢修時(shí)間和方案。一、故障診斷技術(shù)的產(chǎn)生及其作用通過對(duì)電氣設(shè)備的試驗(yàn)和各種特性的測(cè)量，識(shí)別、評(píng)估設(shè)備在運(yùn)行過程中的狀態(tài)，早期發(fā)現(xiàn)的故障。狹義而言，“監(jiān)測(cè)”是“診”，“診斷”是“斷”。一故障診斷技術(shù)的產(chǎn)生及其作用

故障診斷被動(dòng)診斷被動(dòng)診斷主動(dòng)診斷故障已發(fā)生，機(jī)組停運(yùn)，要求診斷故障原因，以便制定處理方案如：1.發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)動(dòng)作：2.發(fā)電機(jī)PT3U0動(dòng)作（見分析）

運(yùn)行中故障發(fā)生了，是否停運(yùn)急需診斷出結(jié)果如：CT斷線運(yùn)行的設(shè)備有無故障現(xiàn)場(chǎng)綜合處理問題的能力故障現(xiàn)象相關(guān)一次設(shè)備檢查高壓試驗(yàn)機(jī)械特性試驗(yàn)二次回路及二次裝置檢查傳動(dòng)試驗(yàn)定值檢測(cè)錄波分析綜合分析電氣設(shè)備故障的主要原因1.制造工藝存在原始缺陷2.惡劣的環(huán)境和苛刻的運(yùn)行條件3.材料的劣化（主要絕緣材料）4.缺乏良好的管理及維護(hù)

一、故障診斷技術(shù)的產(chǎn)生及其作用(一）故障診斷技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展背景

20世紀(jì)60年代起源于美國(guó)。對(duì)軍事、航天設(shè)備進(jìn)行早期異常檢測(cè)。經(jīng)歷過重大事故之后，人們認(rèn)識(shí)到：現(xiàn)代化設(shè)備的故障先兆必須早期預(yù)報(bào)，以防患于未然，否則產(chǎn)生嚴(yán)重后果。

設(shè)備的重要性、現(xiàn)代化、安全性、可靠性以及維修的迫切需要，使故障診斷技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。維修的目的人總免不了要生病，電氣設(shè)備也和人一樣總要發(fā)生故障，現(xiàn)在還沒有永遠(yuǎn)不出故障的設(shè)備。人生了病有時(shí)還可以憑借本身的抵抗力自愈，而各種電氣設(shè)備有了故障卻沒有自行修復(fù)的能力，只有依靠維修人員來修理。維修人員若沒有過硬的檢修技術(shù)，往往無法迅速使設(shè)備正常運(yùn)行，從而嚴(yán)重影響生產(chǎn)。生產(chǎn)過程中，維修工作是保證設(shè)備正常運(yùn)行，減少停工損失的重要環(huán)節(jié)，絕不能忽視。一、故障診斷技術(shù)的產(chǎn)生及其作用(二）設(shè)備維修方式的變革

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)設(shè)備的維修體制經(jīng)歷了三次方式：

1.事后維修：等到設(shè)備無法正常工作時(shí)再進(jìn)行維修。

2.預(yù)防維修：預(yù)先制定計(jì)劃，定期進(jìn)行檢修和更換。

3.狀態(tài)維修：根據(jù)設(shè)備狀態(tài)來確定維修工作的內(nèi)容和時(shí)間、制定維修方案。事后維修的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：不需要安排計(jì)劃。對(duì)一些設(shè)備，更換比修理更便宜。缺點(diǎn)：意外停機(jī)引起生產(chǎn)損失?？赡芤鹪O(shè)備的二次損壞，甚至災(zāi)難性事故。庫存?zhèn)淦穫浼顿Y多。預(yù)防維修優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：機(jī)器壽命較長(zhǎng)。減少意外停機(jī)。備件庫存較少。缺點(diǎn)：到期必修,缺乏對(duì)設(shè)備的綜合分析,存在著檢修過量,檢修不足；人力和物力的浪費(fèi),降低了供電可靠性;過剩維修也會(huì)引起人為維修故障。狀態(tài)維修優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：減少非計(jì)劃停機(jī)損失，維修時(shí)間間隔可以縮短或延長(zhǎng)，維修費(fèi)用大為減少，備件庫存最小。缺點(diǎn)：診斷的正確與準(zhǔn)確性需要保障。先進(jìn)的維修理念1、采用現(xiàn)代故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，發(fā)展以狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的預(yù)知維修體制。2、企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極采用先進(jìn)的設(shè)備管理方法和維修技術(shù)，采用以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的設(shè)備維修方法，不斷提高設(shè)備管理和維修技術(shù)的現(xiàn)代化水平。

狀態(tài)三檢修是我三國(guó)即三將面三臨的三先進(jìn)三設(shè)備三管理三體制開展三狀態(tài)三檢修三的研三究一三般從兩個(gè)三方面進(jìn)行一類三是對(duì)三設(shè)備三進(jìn)行三不間三斷實(shí)三時(shí)動(dòng)三態(tài)的在線三監(jiān)測(cè),用在三線的三數(shù)據(jù)三來判別設(shè)備三狀態(tài)三。另一三類是三以離三線檢三測(cè)為三主,通過三各種離線三數(shù)據(jù)三分析對(duì)設(shè)三備狀三態(tài)進(jìn)三行綜合三診斷。實(shí)現(xiàn)三狀態(tài)三檢修三的前提：必須三進(jìn)行可靠三的狀三態(tài)監(jiān)三測(cè)與準(zhǔn)確三的故三障診三斷以及有效三的故三障預(yù)三報(bào)。電氣三設(shè)備三狀態(tài)三監(jiān)測(cè)三與故三障診三斷的三意義1.識(shí)別三有無三故障三；發(fā)現(xiàn)三故障三及時(shí)三報(bào)警；2.判斷三故障三性質(zhì)三、程三度和三部位三；作三出故三障趨三勢(shì)分三析，三就是三在設(shè)三備運(yùn)三行中三或在三基本三不拆三卸的三情況三下，三通過三各種三手段三，掌三握設(shè)三備運(yùn)三行狀三態(tài)，三判定三產(chǎn)生三故障三的部三位和三原因三，并三預(yù)測(cè)三、預(yù)三報(bào)設(shè)三備未三來的三狀態(tài)三。為三設(shè)備三檢修三項(xiàng)目三、內(nèi)三容、三時(shí)間三等提三供依三據(jù)。3.分析三故障三原因三，給出三消除三故障三的措三施。三防止三發(fā)生三同類三故障三。狀態(tài)三監(jiān)測(cè)三和故三障診三斷的三對(duì)象由于三故障三發(fā)展三速度三的差三別,形成三了瞬變?nèi)收先途徣児嗜蟽蓚€(gè)三類型三。瞬變?nèi)收侠缛嚅g三短路三等,發(fā)展三很快三。繼三電保三護(hù)裝三置必三須在10三ms～20三ms內(nèi)處三理這三類故三障,以避三免損三失擴(kuò)三大。緩變?nèi)收鲜菑娜霈F(xiàn)三故障三征兆三發(fā)展三到故三障災(zāi)三害進(jìn)程三較慢的一三類故三障現(xiàn)三象,例如三絕緣三故障三、機(jī)三械系三統(tǒng)故三障等三。當(dāng)出三現(xiàn)故三障征三兆時(shí),需要三對(duì)故三障進(jìn)三行定三位,或?qū)θ收先某倘群腿l(fā)展三進(jìn)行三監(jiān)測(cè),采取三措施,防止三故障三狀態(tài)三的進(jìn)三一步三發(fā)展三和造三成重三大損三失。因此,緩變?nèi)收先菭钊龖B(tài)監(jiān)三測(cè)和三故障三診斷三的對(duì)三象。一、故障三診斷三技術(shù)三的產(chǎn)三生及三其作三用(三）對(duì)設(shè)三備服三役壽三命的三影響設(shè)備三故障三率—使用三壽命三曲線三分為三三個(gè)三階段三。1.初期三階段三：故三障率三較高三。原因三：①三設(shè)備三運(yùn)行三、制三造、三安裝三和調(diào)三試三中三的遺三留問三題暴三露；②相三關(guān)人三員對(duì)三設(shè)備三的操三作和三維護(hù)三還需三要有三一個(gè)三適應(yīng)三和熟三悉的三過程三。嚴(yán)重三的突三發(fā)性三絕緣三故障三可能三導(dǎo)致三：初期階段安定階段初期階段惡化階段注意階段危險(xiǎn)階段破壞點(diǎn)危險(xiǎn)水平注意水平實(shí)施修復(fù)故障率使用壽命設(shè)備三故障三率－三－使三用壽三命2.穩(wěn)定三期：三故障三率很三低。三一般三為突三發(fā)性三故障三。原因三：設(shè)三備制三造、三安裝三和調(diào)三試中三的遺三留問三題沒三有得三到解三決。3.劣化三期：三故障三率開三始上三升。原因三：三設(shè)備三逐漸三老化通過三故障三診斷三，可三根據(jù)三設(shè)備三狀態(tài)三做出三相應(yīng)三的維三修方三案和三采取三相應(yīng)三的措三施，三以排三除故三障和三隱患三，使三設(shè)備三恢復(fù)三原有三性能三，重三新進(jìn)三入低三故障三率的三穩(wěn)定三期，三這樣三就延三長(zhǎng)了三設(shè)備三的使三用壽三命。三（虛三線）一、故障三診斷三技術(shù)三的產(chǎn)三生及三其作三用絕緣三事故三比例三高大型三電氣三設(shè)備三的重三要性定期三預(yù)防三性維三修體三制的三不足狀態(tài)三監(jiān)測(cè)三的科三學(xué)性一、故障三診斷三技術(shù)三的產(chǎn)三生及三其作三用（一三）國(guó)三外發(fā)三展概三況19三67年4月，三美國(guó)三宇航三局（NA三SA）創(chuàng)三導(dǎo)，三在海三軍研三究室三主持三下，三成立三了美三國(guó)機(jī)三械故三障預(yù)三防小三組。三歐洲三：英三國(guó)、三瑞典三等相三繼開三展此三項(xiàng)研三究。三亞洲三：日三本等三在鋼三鐵、三化工三、電三力、三交通三等部三門積三極開三展此三項(xiàng)工三作。二、故障三診斷三技術(shù)三在國(guó)三內(nèi)外三的發(fā)三展簡(jiǎn)三況大型三化自動(dòng)三化連續(xù)三化高速三化故障三診斷三技術(shù)三發(fā)展促進(jìn)（二三）國(guó)內(nèi)三發(fā)展三概況始于20世紀(jì)70年代三末，80年代三初。三國(guó)內(nèi)三一些三重點(diǎn)三大學(xué)三（西三交、三東電三等）三相繼三成立三了故三障診三斷研三究室三。目三前，三國(guó)內(nèi)三大部三分20三0M三W以上三機(jī)組三裝有三狀態(tài)三監(jiān)測(cè)三系統(tǒng)三。故障三診斷三技術(shù)三成為三生產(chǎn)三領(lǐng)域三的研三究熱三點(diǎn)應(yīng)用三領(lǐng)域三廣泛三：航三天、三軍事三、電三力、三化工三、交三通、三機(jī)械三制造三等。電力三診斷三對(duì)象三：火三力水三力發(fā)三電機(jī)三組、三電力三（in三d三et三ai三l）三變壓三器、三電動(dòng)三機(jī)等三。一、故障三診斷三技術(shù)三的產(chǎn)三生及三其作三用（一三）構(gòu)成:獨(dú)立三的跨三學(xué)科三綜合三信息三處理三技術(shù)由以三下三三部分三組成三：1.故障三診斷三機(jī)理三的研三究：即三故障三診斷三物理三、化三學(xué)過三程的三研究三。例三：氧三化、三疲勞三等原三因研三究。2.故障三診斷三信息三學(xué)的三研究：故三障信三號(hào)的三采集三、選三擇、三處理三和分三析過三程。三例：三傳感三器采三集設(shè)三備運(yùn)三行中三的的三信號(hào)三（振三動(dòng)、三轉(zhuǎn)速三），三時(shí)、三頻域三分析三，識(shí)三別評(píng)三價(jià)設(shè)三備的三狀態(tài)三和故三障。三、故障三診斷三技術(shù)三構(gòu)成三與發(fā)三展趨三勢(shì)3.診斷三邏輯三和數(shù)三學(xué)原三理的三研究通過三邏輯三方法三、模三型方三法、三推論三方法三及人三工智三能方三法等三，根三據(jù)可三觀測(cè)三的設(shè)三備故三障表三征來三確定三下一三步的三檢測(cè)三部位三，最三終分三析判三斷故三障發(fā)三生的三部位三和產(chǎn)三生故三障的三原因三等。三、故障三診斷三技術(shù)三構(gòu)成三與發(fā)三展趨三勢(shì)診斷三過程三采用三四項(xiàng)三技術(shù)三：1.檢測(cè)三技術(shù)三：準(zhǔn)三確采三集反三映設(shè)三備狀三態(tài)的三信號(hào)三和參三數(shù)。2.信號(hào)三處理三技術(shù)三：將三信號(hào)三經(jīng)過三各種三變換三，把三放映三設(shè)備三狀態(tài)三的真三正信三息提三取出三來。3.識(shí)別三技術(shù)三：根三據(jù)掌三握的三故障三征兆三信息三和參三數(shù)，三判斷三故障三并找三出原三因。4.預(yù)測(cè)三技術(shù)三：對(duì)三已識(shí)三別出三來的三故障三進(jìn)行三預(yù)測(cè)三，預(yù)三測(cè)故三障的三發(fā)展三趨勢(shì)三和設(shè)三備的三剩余三壽命三。三、故障三診斷三技術(shù)三構(gòu)成三與發(fā)三展趨三勢(shì)故障三診斷三與狀三態(tài)監(jiān)三測(cè)的三關(guān)系狀態(tài)三監(jiān)測(cè)三（Co三nd三it三io三n三mo三ni三to三ri三ng）：三監(jiān)測(cè)三和分三析設(shè)三備的三系統(tǒng)三工作三狀態(tài)三信息三。實(shí)三時(shí)掌三控設(shè)三備基三本工三作狀三態(tài)。通過三監(jiān)測(cè)三結(jié)果三與設(shè)三定閾三值之三間的三對(duì)比三，僅三對(duì)設(shè)三備運(yùn)三行狀三態(tài)作三出正三常、三異常三或故三障的三判斷三，而三對(duì)故三障性三質(zhì)、三嚴(yán)重三程度三等不三予或三無法三進(jìn)行三更加三深入三的診三斷。狀態(tài)三監(jiān)測(cè)+故障三診斷設(shè)備三診斷三、故障三診斷三技術(shù)三構(gòu)成三與發(fā)三展趨三勢(shì)故障三診斷三技術(shù)三的發(fā)三展趨三勢(shì)信息三采集三：盡三可能三多的三采集三反映三設(shè)備三故障三狀態(tài)三的信三息量三。真三實(shí)、三足夠三、準(zhǔn)三確。診斷三方法三：根三據(jù)數(shù)三量較三為有三限的三狀態(tài)三信息三，采三用先三進(jìn)的三診斷三方法三、技三術(shù)，三準(zhǔn)確三判斷三和區(qū)三分故三障。同一三故障三在表三現(xiàn)形三式常三常呈三現(xiàn)多三樣性三，不三同故三障的三表現(xiàn)三形式三卻具三有相三似性三、模三糊性三。三、故障三診斷三技術(shù)三構(gòu)成三與發(fā)三展趨三勢(shì)它的三發(fā)展三越來三越呈三現(xiàn)出三一種三與當(dāng)三代前三沿科三學(xué)相三融合三的發(fā)三展趨三勢(shì)。1）與三人工三神經(jīng)三網(wǎng)絡(luò)三、專三家系三統(tǒng)和三遺傳三算法三為代三表的三人工三智能三技術(shù)三的結(jié)三合2）與三小波三分析三、模三糊數(shù)三學(xué)相三結(jié)合3）與三信息三融合三技術(shù)三相結(jié)三合三、故障三診斷三技術(shù)三構(gòu)成三與發(fā)三展趨三勢(shì)（一三）電氣三設(shè)備主要三指電三力系三統(tǒng)中三承擔(dān)三發(fā)、三輸、三變、三配的三高壓三設(shè)備三。例三：高三壓套三管、三避雷三器、三電動(dòng)三機(jī)等三。（二三）故障三診斷三系統(tǒng)三與斷三電保三護(hù)的三區(qū)別電氣三設(shè)備三的狀三態(tài)可三分為三：1.正常三（No三rm三al）：設(shè)三備具三備其三應(yīng)有三的功三能，三沒有三缺陷三或缺三陷不三明顯三，缺三陷嚴(yán)三重程三度仍屬三于容三限范三圍內(nèi)三。四、電氣三設(shè)備三故障三診斷2.異常(a三bn三or三ma三l)：缺三陷有三了進(jìn)三一步三的發(fā)三展，三設(shè)備三狀態(tài)三發(fā)生三變化三，性三能惡三化，三但能三維持三工作三。3.故障(f三au三lt三)：缺三陷發(fā)三展到三使設(shè)三備性三能和三功能三都有三所喪三失的三程度三。4.事故(b三re三ak三do三wn三)：功三能完三全喪三失，三無法三進(jìn)行三工作三的狀三態(tài)。四、電氣三設(shè)備三故障三診斷繼電三保護(hù)：對(duì)三保