电力系统常见电气故障分析

电力系统常见电气故障分析

随着现代工业和科学技术的飞速发展，电气设备在生产中的应用越来越广泛。电气设备的各种形式和类型，特别是智能电气元件的使用，使得故障诊断方法和维修技术越来越困难。电气设备在运行中难以避免故障，因此必须采取科学合理的方法和手段来消除故障。文章针对电力系统常见电气故障分析进行了详细的阐述，内容仅供参考。

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1故障排除应具备的基础

1.1具备一定的理论知识

为了了解电气故障，必须依靠专业理论来解释。有时，没有理论的指导，这项工作根本无法进行。一旦发现故障，维修相对简单。

1.2了解现场设备工艺流程，电气控制原理

电气控制的工作原理和生产现场的实际情况，过程直接决定故障分析的原因和效果，对电气控制特性的了解是故障排除的依据。例如，站点是点或连续控制，不管有反馈、直流还是交流、中继系统还是plc、复合系统还是单一系统，越已知，排斥路径越宽。

1.3了解各电器元件在系统中具体布局及作用

电气原理图与实际连接配线并不一定一致，但要结合工作现场，把原理中元件一一对应，找到在现场中的位置，这样在故障检测时能有针对性地选择测试，防止误判断，缩小范围，进一步找到故障原因。

2电气设备故障的特征量及监测

2.1监测方法

不同的电力设备和任务的状态监测方法不同。变压器故障的主要原因是内部绝缘老化。根据变压器的机电特性，采用局部放电、油中气体分析、振动分析、极化谱和恢复电压法对变压器运行状态进行监测。交流型旋转电动机的故障类型不同，因此采用神经网络和小波分析相结合的方法对其状态进行监测。断路器状态监测主要采用跳转轮廓法和振动监测法获得断路器状态信息。

2.2状态量的采集

电力设备状态监测是指在设备使用寿命内，对设备状态进行连续检测和判

断，预测设备状态发展趋势的系统。设备的运行状态通常反映在设备的运行状态上。首先获取诊断对象的状态信息，采集电力设备的电压、电流、频率、局部放电和磁线密度信号（包括正常信号和异常信号）。

3电力系统常见故障的诊断

3.1电动机常用的检测方法

3.1.1电压法

主要用于测量电机的输入电压。对于三相异步电动机，任意两相之间的电压一般为380伏左右，对于单相异步电动机，输入电压为220伏左右。如果测量中没有电压或差异很大，则应进一步检查输入电路。

当电源断开时，用欧姆计测量相关部件的电阻。如果测量到的电阻值与要求的电阻值有很大的不同，那么这部分很可能是断层点。

3.1.2绝缘电阻方法

即断开电源，用绝缘电阻表测量电气元件和线路的相对接地和绝缘值。电气绝缘层的绝缘电阻应根据电压水平确定。绝缘电阻值太小，是相线与地、相线与相线、相线与中性线之间泄漏和短路的主要原因。

3.1.3电流表法

用万用表测量电机电流，或用夹式安培计测量，根据测量的电流值与电机额定电流的比较，可以分析电机内部绕组的故障情况，找出问题所在。

3.1.5替换方法

该方法可用于检测电机各部件的质量，结果一般准确，不易判断。

3.1.6红外温度记录方法

利用热成像仪对在线电气设备进行检测的方法是红外温度记录法。红外温度记录是工业上用于无损检测和测试设备性能，掌握设备运行状态的一项新技术。与传统的温度测量方法（如热电偶、置于被测物体表面或物体上的熔点不同的蜡片等）相比，热成像仪可以实时检测热点的温度，在一定距离内的数量和在线。通过扫描，也可以绘制设备。温度梯度热像在工作中具有较高的灵敏度，且不受电磁场的干扰，便于现场使用。它可以探测到在-20-2000大范围内的电气设备的热故障，揭示导体接头或导线夹的热，以及电气设备中的局部热点等。

3.2常见故障的诊断

3.2.1振动

对于旋转机械，异常振动是机械内部缺陷的表征。旋转机械的大部分故障都可以从振动中表现出来。低频振动时振动体的振动强度与位移成正比;中频振动时振动强度与速度成正比（电机振动的主要频率范围）; 高频振动时振动体的振动强度与加速度成正比。

3.2.2异常声响

（1）电力变压器的异常声响

根据异常情况的不同，发生异常的原因主要有：

①声音均匀持续，但比平时明显增大。电网发生单相接地或谐振过电压、变压器过负荷，使变压器电流超过额定值。

②声音比平时高，而且有很明显的噪音。内夹、铁芯压缩螺钉等紧固部件松脱，使硅钢片在电磁应力作用下产生共振，从而增强振动。

③本音与“爆裂”放電声或不均匀爆裂声混合，多因绕组或拉线外壳闪闪放电，接地或不接地金属零件静电放电不良，变压器内部绝缘破裂，产生严重放电。此时应立即关闭并通知检查。

有一种“咯咯声”的声音，就像开水在声音里沸腾。变压器内部有短路或与分离器开关接触不良，造成严重局部过热，导致油温急剧上升、沸腾。它必须立即退出运行进行大修。

（2）其它电气设备的异常声响

①电压互感器的声音异常

电压互感器中有游离放电、静电放电等原因引起听得见的“噼啪、咝”之类声音，因螺栓、螺帽等的松动引起的共振声等。

②电流互感器的声音异常

当电流互感器开路时，会发出比正常时大得多的“嗡嗡”声。

③绝缘子的电晕放电声

端子金具上突出部分的电晕放电，被污染的绝缘表面产生的沿面放电会发出可听得见的声音，还有其它如绝缘子、套管的龟裂和内部缺陷等原因。

3.3温度异常

3.3.1铁心过热点

①早期特征是铁心的涡流和局部区域的温度过高。

②可通过红外热成像准确测量。

3.3.2绕组局部过热点

①电机和变压器的绕组由于匝间短路、股线断裂造成内部放电，因绝缘磨损造成局部漏电流增大，导致局部过热是较常见的故障。其先兆是局部温升，出现绝缘分解的异味等。

②局部过热的测量主要有：分布测点温度测量（如热电偶、光纤温度传感器）、红外热成像、绝缘分解物监测等手段。

3.3.3变压器绝缘油油温异常

导致变压器油温异常的主要原因如下：

（1）变压器内部故障产生的热急剧增加，热不平衡，油循环死角。

（2）变压器绕组的互转短路、线圈放电、铁芯和夹板循环、内部铅结加热、甚至铁芯点火，都导致变压器温度异常升高。

（3）冷却装置散热异常的。冷却装置的异常运行或故障，如潜水泵的关闭、风扇的损坏、散热管的污染和散热器的冷却效果不佳等，均导致温度升高。

结束语

电力设备的有条件维护是电力系统发展的需要。本文对上述几种诊断方法进行了总结和实践，希望对电气设备的开发和实施有一定的参考价值。

参考文献

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[2] 汪永华，陈化钢，戴建新.气运行与检修[M].北京：中国水利水电出版社，2017， 3.

[3]郭涛，陈冬雪.怎样查找和处理电气故障[M].北京：化学工业出版社，2018，7.