發電廠電氣設備狀態監測與故障診斷方法分析

羅睿

摘 要：為保證電力系統安全穩定運行，電氣設備的安全運行是非常關鍵的一步。發電廠的電氣設備的狀態監測和故障診斷技術在發電廠的生產和運行中起著至關重要的作用。通過總結狀態監測和故障診斷分析方法，實現電廠電氣設備的狀態維護，提高設備運行的安全性和可靠性具有重要意義。為了將技術提高到一個新的階段，不僅需要正確的處理方法，還需將電器設備分類找出各自對應的最合適的方法。

關鍵詞：發電廠；電氣設備；狀態監測；故障診斷

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.148

1 狀態監測與故障診斷

電力系統是國家的主要經濟收入的重要組成部分，在電器的運轉過程中受到任何的干擾和影響都可能導致電氣設備的狀態不穩定，甚至產生設備故障也因此會產生巨大的經濟損失。狀態維護的關鍵因素有狀態監測和故障診斷技術。狀態監測主要包括以下環節：檢測信號，收集數據，處理數據和狀態診斷。隨著微處理器的興起和新的抗干擾傳輸技術，電力設備狀態監測技術迅速發展。如：溶解氣體監測系統用于發電設備的油，局部放電和泄漏監測系統。這些設備的成功開發使得可以在線監控發電廠設備的全部狀態。

在過去十年中，一些新的理論和方法，如：主成分分析，小波變換，數據挖掘算法，非線性理論，模式識別等已成功應用于故障診斷。通過對數據的分析，找出其規律，然后根據數據方法的描述做出推斷，及時分析和處理發現的缺陷，避免產生重大故障。

2 電氣設備狀態監測技術

電氣設備狀態監測技術主要分有局部放電在線監測技術，油色譜監測技術和介電損耗監測技術這三種。

2.1 局部放電在線監測技術

發電廠電氣設備大都結構復雜，絕緣水平也不盡相同，因為不均勻的電場分布導致較高的局部電場。制造工藝的粗糙，惡劣的運行條件都會導致局部放電現象，繼而逐漸發展成為嚴重的故障。以變??壓器為例的局部放電監測方法如下：超聲波檢測，測光，化學檢測，脈沖電流法，射頻檢測法等。例如超聲檢測法的應用：超聲波傳感器位于變壓器油枕壁上，變壓器內部局部放電產生的超聲波可由傳感器接收?？梢苑浅＞_地監測局部放電的大小和位置。壓電傳感器是通常用于超聲波測試的超聲波傳感器，并且選擇70至150KHz的頻率范圍。這完全避免了變壓器的核心噪聲和機械振動噪聲。超聲波測試方法的另一個優點是它可以較少受到電干擾，因此它已被廣泛用于局部放電。迄今，一些超聲波檢測傳感器并不會對電磁產生很強的干擾，靈敏度低，會大大增加檢測的困難。在過去數十年中，電子放大技術、聲電轉換元件的效率都有了顯著提升，靈敏度超聲檢測技術也發展的日新月異。

2.2 油色譜監測技術

油色譜是一種非常復雜的檢測方法，通常用于設備絕緣測試。其主要原則是電和熱會使電氣設備中的油和材料老化或者分解，產生一些氫氣、一氧化碳和二氧化碳等低分子氣。當裝置內部發生放電故障時，這些氣體的產生速率加快。不同類型的故障會產生類型不同的氣體，故障的程度不同產生氣體的水平也不同。

2.3 介損監測技術

判斷電氣設備絕緣性能的重要指標是電氣設備的介電損耗。介電損耗監測主要用于電容器件。在確定介電損耗時，主要基于介電損耗因子tanδ。在分析交流電壓作用下電氣設備的絕緣性能時，可以將其視為并聯或串聯電路進行分析。該方程可用于通過分析介電損耗相量圖來表示介電損耗。

3 電廠電氣設備故障診斷方法

電氣設備故障有三個主要特征：分別是隱性、顯性和區域性。許多電氣設備故障沒有明顯的外部性能，通過例行檢查很難找到它們，而一些電氣故障具有明顯的外部特征。它可以在日常檢查過程中及時發現和采取。許多電氣設備具有多個部件，這些部件需要對這些區域進行大量檢查以確定故障的確切位置并增加對電氣設備進行故障排除的難度。

3.1 狀態分析法

狀態分析方法是指基于電氣設備的故障狀態進行分析和診斷的方法。電氣設備運行過程主要分為這幾個階段，也叫做運行狀態，比如電動機。該操作可分為幾個過程，例如啟動，運行，正向旋轉，反向旋轉，制動和停止。在一些電氣設備運行的狀態下，故障頻率非常高，設備在一定狀態下的運行狀態是電氣設備故障分析的主要依據。

3.2 圖形分析法

每一套電氣設備都由相應的設計圖紙設計完成。這些設計可在電氣設備故障排除中發揮重要作用。電氣設備有原理圖、施工圖、系統圖和位置圖等，諸如此類許多類型的圖紙，例如。在電氣設備的故障診斷中，有必要對圖紙進行綜合分析，以掌握圖紙的關系。

3.3 單元分析法

多個單元的運轉組合而成一套完整電氣設備，每個單元運行特定的功能。電氣設備一旦發生了故障，則表示其中一個單元功能已丟失。在對電氣設備進行故障排除時，設備的功能應分為幾個特定的??單元，以便在較短的時間內準確確定故障的位置。

4 變壓器振動故障分析

4.1 振動信號診斷法

當電力變壓器的鐵芯產生移位，松動和變形等故障時，變壓器不再是正常振動信號的狀態。而出現高頻成分，不同振動程度的鐵心位移、松動和變形與高頻的變化成正比。當變壓器磁芯改變時，信號的能量分布相應地改變。

4.2 變壓器振動故障診斷方法的應用

基于對振動信號故障診斷方法，若對時域信號頻譜進行分析，明顯看出各分量幅值出現明顯變化，因此判斷變壓器是否出現故障，通過進行測試確定其損壞程度。

5 結論

在這個階段，電氣設備在線監測的應用研究仍然缺乏實踐經驗。許多監測系統還不夠完善，需要繼續優化改進，建立相應的檢測標準體系，進行實踐和應用研究。通過總結狀態監測和故障診斷分析方法，實現電廠電氣設備的狀態維護，提高設備運行的安全性和可靠性具有重要意義。受限于狀態監測的準確性，電氣設備故障在實際診斷過程中，還有賴于豐富的運行檢修管理經驗。因此在總結了前人的經驗，同時遵守規定原則的條件下診斷維修，才能提高進行電氣設備故障診斷時的效率，保障電氣故障診斷的質量。保證電氣設備的穩定運轉。

參考文獻：

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