有關(guān)高壓電氣設(shè)備故障分析

摘要：本文通過(guò)對(duì)高壓電氣設(shè)備的概念、高壓電氣設(shè)備故障產(chǎn)生的原因以及高壓電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行分析。以保障用電設(shè)備的安全運(yùn)行，減少事故造成的影響，盡可能防患于未然，消滅事故于萌芽狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：高壓電氣;設(shè)備故障;原因;在線監(jiān)測(cè);故障診斷

Abstract: based on the concept of high voltage electrical equipment, high voltage electrical equipment fault the causes and high voltage electrical equipment on-line monitoring and fault diagnosis system for analysis. In order to ensure the safe operation of electric equipment, reduce the impact of accident, as far as possible to prevent, eliminate accidents in the bud.

Keywords: high voltage electrical; Equipment failure; Reason; Online monitoring; Fault diagnosis

1高壓電氣設(shè)備的概述

高壓電氣設(shè)備是電力安全生產(chǎn)、傳輸變換、控制調(diào)節(jié)的前提和保障。因?yàn)殡娏δ茉词且粋�(gè)具有嚴(yán)重危害性的能源,它無(wú)形無(wú)色,不能接觸。但電力能源又是一個(gè)受人喜愛(ài)的能源,它潔凈強(qiáng)勁,使用方便。為了讓它服務(wù)于人類(lèi)的社會(huì)生產(chǎn)與生活,人們用聰明的才智創(chuàng)造了各種各樣的高壓電氣設(shè)備,使電力能源得到約束和控制。沒(méi)有高壓電氣設(shè)備的存在,我們就沒(méi)有辦法掌控電力能源去運(yùn)行工作;沒(méi)有高壓電氣設(shè)備的保駕,我們就不能安心享受電力能源的方便服務(wù)。所以,高壓電氣設(shè)備是電力能源利用的前提和保障。電力能源的利用必須要滿足人們?cè)诟鞣N復(fù)雜情況下的安全掌控,高壓電氣設(shè)備就是為適應(yīng)各種復(fù)雜情況下的安全掌控而被創(chuàng)造出來(lái)的,成為替代人們面對(duì)危害能源,變害為利的電氣裝置。然而,復(fù)雜情況的適應(yīng)必然帶來(lái)復(fù)雜的高壓電氣設(shè)備類(lèi)別和結(jié)構(gòu)型式。從事電力職業(yè)就必須將這些復(fù)雜的高壓電氣設(shè)備分門(mén)別類(lèi)地熟悉掌握,才能正確地駕御使用。但是,在我們現(xiàn)行的電力職業(yè)教育的教材中,高壓電氣設(shè)備專(zhuān)業(yè)的分類(lèi)內(nèi)容卻存在不合理、不規(guī)范的問(wèn)題:第一,有的沒(méi)有高壓電氣設(shè)備歸類(lèi)總領(lǐng),只有設(shè)備分類(lèi)的結(jié)構(gòu)介紹,造成不完全概念。

2高壓電氣設(shè)備故障產(chǎn)生的原因和判斷

電力系統(tǒng)包括的主要電力設(shè)備包括變壓器、斷路器、互感器、避雷器、并聯(lián)電容器、絕緣子、接地裝置、電動(dòng)機(jī)、架空電力線路和電力電纜線路等。對(duì)于電力設(shè)備常見(jiàn)的故障而言，其異常故障形態(tài)有異常振動(dòng)、疲勞、腐蝕、蠕變、磨損、脆性及塑性斷裂、絕緣劣化等。異常振動(dòng)故障形態(tài)在轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械中高達(dá)1/3，靜止設(shè)備腐蝕與裂紋比例也很大，兩者約在一半，電力設(shè)備中，絕緣劣化的比例也超過(guò)了60%，要針對(duì)概率最大的故障形態(tài)設(shè)置監(jiān)測(cè)裝置加以診斷以有效提高故障診斷的可靠性。

電氣設(shè)備高壓故障的產(chǎn)生原因有很多，通常包括負(fù)載及電纜絕緣下降、擊穿短路；嚴(yán)重超載熱擊穿短路；控制電源電壓嚴(yán)重下降、元器件誤動(dòng)；控制回路電器老化損壞、性能下降、保護(hù)失準(zhǔn)、誤動(dòng)作；控制紛路受潮、破損、老化擊穿短路等。在出現(xiàn)各種突發(fā)事故狀態(tài)時(shí)，控制回路應(yīng)能夠快速、準(zhǔn)確地使斷路器跳閘，切斷電源，避免事故持續(xù)與擴(kuò)大�，F(xiàn)場(chǎng)維護(hù)監(jiān)測(cè)人員應(yīng)在自動(dòng)跳閘后及時(shí)對(duì)事故部位和類(lèi)型作出判斷并作出維修的方案。應(yīng)能根據(jù)信號(hào)燈及信號(hào)繼電器標(biāo)示確定是事故跳閘或誤動(dòng)作跳閘，根據(jù)各類(lèi)繼電器的動(dòng)作標(biāo)示判斷引起跳閘的原因，拉開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)等相關(guān)的開(kāi)關(guān)，檢查跳閘后設(shè)備是否受損，用電阻表檢測(cè)開(kāi)關(guān)、電纜的絕緣值，測(cè)試斷路器觸頭接觸電阻值，要檢查斷路器、回路元件動(dòng)作是否失常，要根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判斷故障性質(zhì)類(lèi)型和故障對(duì)設(shè)備的損害程度，并向用戶通報(bào)事故情況，按規(guī)定職責(zé)修復(fù)或更換設(shè)備并消除故障。

3高壓電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)

電力設(shè)備的監(jiān)測(cè)與診斷經(jīng)歷了不同的發(fā)展階段。最簡(jiǎn)單的是針對(duì)個(gè)別設(shè)備、個(gè)別參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。進(jìn)而發(fā)展到對(duì)多臺(tái)設(shè)備、多種參數(shù)直至整個(gè)發(fā)電廠、變電站的電氣部分進(jìn)行監(jiān)測(cè)與診斷，形成分布式的計(jì)算機(jī)輔助監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)。當(dāng)前，建立地區(qū)性遠(yuǎn)程集成分布式監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)已提上日程。最高一級(jí)的監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)（或稱(chēng)運(yùn)行分析中心）設(shè)立在地區(qū)電業(yè)局或地區(qū)電力試驗(yàn)研究所內(nèi)，通過(guò)公用通信網(wǎng)和各發(fā)電廠、變電站的監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)相聯(lián)系，能對(duì)整個(gè)地區(qū)的重要發(fā)、變電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)與診斷，隨時(shí)掌握其運(yùn)動(dòng)工況，為推行預(yù)知性維修決策提供依據(jù)。隨著無(wú)人值守變電站的推廣，建立遠(yuǎn)程集成分布式監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)更日顯迫切性。

離線監(jiān)測(cè)較為簡(jiǎn)單,可使用通用側(cè)試儀器,配置費(fèi)用也較低,監(jiān)測(cè)的要求及判據(jù)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),可操作性強(qiáng)。而在線監(jiān)測(cè)可以給用電客戶和企業(yè)避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)在線監(jiān)測(cè)周期可將在線監(jiān)測(cè)分為不定期或按要求作定期的間隔性測(cè)試和實(shí)時(shí)地或準(zhǔn)實(shí)時(shí)地對(duì)設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試和監(jiān)視。

建立發(fā)電廠發(fā)電及輸變電站電氣設(shè)備地區(qū)性、集成、分布監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)，可使地區(qū)電業(yè)主管部門(mén)對(duì)所屬各發(fā)電廠主要電力設(shè)備的運(yùn)行工況進(jìn)行監(jiān)測(cè)與診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障早期隱患，避免突發(fā)性事故；還可使這些設(shè)備從定期維修過(guò)渡到狀態(tài)維修，提高電力設(shè)備監(jiān)督的技術(shù)水平，確保發(fā)電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

最新推出的MD3000系列變電站電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)正是應(yīng)電力系統(tǒng)的需求而開(kāi)發(fā)的集計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、在線監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通訊完整系統(tǒng)。MD3000系列變電站電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)包括高壓變壓器在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、高壓斷路器在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、避雷器再?lài)樐惚O(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、高壓電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)軟件及通訊網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)等構(gòu)成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下所示：

變電站電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

變電站電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)主要包括位于電業(yè)局地區(qū)電力試驗(yàn)研究所的MIS系統(tǒng)、數(shù)據(jù)融合與信息分析中心及位于現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)診斷子系統(tǒng)三部分構(gòu)成，合法的瀏覽者可以在遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的辦公室查看其區(qū)內(nèi)各變電站的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和診斷分析結(jié)果；對(duì)于被列為預(yù)警的設(shè)備可以遠(yuǎn)方進(jìn)行會(huì)診，判斷是否必要進(jìn)行維護(hù)�，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)采用分布式機(jī)構(gòu)，通過(guò)高速的現(xiàn)場(chǎng)通信總線，將各監(jiān)測(cè)終端連接到用于監(jiān)測(cè)診斷的主PC機(jī)。系統(tǒng)功能采用分層次設(shè)計(jì)，監(jiān)測(cè)終端只有完成原始信號(hào)的采集和預(yù)處理；住PC機(jī)完成數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)融合，從而獲取設(shè)備的運(yùn)行狀況。其中高壓變壓器的在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括：變壓器油中溶解氣體在線分析系統(tǒng)（由MD3001A實(shí)現(xiàn)）、變壓器有載分接開(kāi)關(guān)在線凈油機(jī)（由MD3002實(shí)現(xiàn)）、電容型套管的絕緣特性在線監(jiān)測(cè)終端（由MD3004實(shí)現(xiàn)）、鐵心絕緣特性在線監(jiān)測(cè)終端（由MD3004實(shí)現(xiàn)）；其中斷路器在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括：斷路器SF6氣體在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)（由MD3003A實(shí)現(xiàn)）、斷路器電氣信號(hào)在線監(jiān)測(cè)終端（由MD3005實(shí)現(xiàn)）；電容型設(shè)備在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、避雷器在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)及高壓電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)都由MD3004實(shí)現(xiàn)。

4結(jié)語(yǔ)

目前,高壓電氣設(shè)備種類(lèi)繁多,故障類(lèi)型五花八門(mén),先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)于正確的了解和確定電氣設(shè)備的故障類(lèi)型以及對(duì)設(shè)備的維修都是十分重要的, 隨著電力工業(yè)以及現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展,我國(guó)的電網(wǎng)規(guī)模在飛速擴(kuò)展,尤其是近些年來(lái)電力可靠性管理的重視程度與日俱增。然而對(duì)于高壓電氣設(shè)備維修管理來(lái)說(shuō),運(yùn)用高可靠性的監(jiān)測(cè)技術(shù)和方法,在我國(guó)還亟待深化和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫寶欽. 電力設(shè)備狀態(tài)檢修策略及其實(shí)際應(yīng)用[J]. 吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào), 2007, (01) .

[2]蔣策.電力設(shè)備傳統(tǒng)檢修的弊端與狀態(tài)檢修方式應(yīng)用[J]. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2007(10).

[3]鄧難民.電力設(shè)備狀態(tài)檢修處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].華電技術(shù), 2008(12).

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