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发电机、变压器类电力设备的状态监测与故障诊断 |
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作者：广东省电力试验研究所 来源：互联网 时间：2006-2-6 | |
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摘 要：针对发电机、变压器类电力设备普遍采用的预防性定期检修方式所存在的弊端，分析了发展状态监测和故障诊断技术的意义，并对该技术在国内外的发展现状和存在问题进行了介绍。最后指出，发电机、变压器类电力设备的状态监测和故障诊断技术，可以迅速、连续地反映设备的运行状态，预示运行设备存在的潜伏性故障，是保障电力设备安全经济运行的有力措施，应大力推广。
关键词：发电机；变压器；状态监测；故障诊断
State monitoring and fault diagnosis for electric power equipments such as generators and transformers
LIU Xiangping1, MENG Yuchan2
(1.Guangdong PowerTest & Research Institute, Guangzhou 510600, China;
2.Xian Thermal Power Research Institute, Xian, Shaanxi 710032, China)
Abstract:In view of the disadvantages of the commonly used prophylactic repair mode for such power equipments as generators and transformers, the significance of developing state monitoring and fault diagnosis technique is analyzed, and the stateoftheart and existing problems of the technique are described. It is concluded that this technique can rapidly and continuously reflect the operation status of equipments and predict the latent faults in them; hence it is effective in ensuring the safe and economic operation of power equipments and worth spreading.
Keywords:generator;transformer;state monitoring;fault diagnosis
发电机、变压器类电力设备的状态监测和故障诊断技术日益受到普遍关注，越来越多的单位和部门已在或正在积极应用和开发该项技术，并有全面推广之势。在这种情况下，全面、客观地认识该技术，了解其目前技术状态，比较、认识该技术和现行预防性检修体系的优劣性及关系，对正确开发、应用和推广这一新技术，更好地保障电力生产的可靠安全性将具有一定意义。
1发展状态监测和故障诊断技术的意义
发电机、变压器类电力设备素有发、输电心脏之称，其运行可靠性直接影响电力工业的正常生产。但是，这些设备在运行中，由于不可避免地受到电、热、机械和环境等各种因素的影响，其性能不断劣化，使运行状态不佳，甚至发生各种故障，引起局部乃至大面积停电，造成巨大的直接和间接经济损失和社会影响。
据国外报道，电气设备在服役期内，其故障发生率和运行时间、方式之间有着宏观规律。将设备故障率和使用寿命的关系绘制成曲线，其形状为两边高，中间低，形成一浴盆状，称为设备故障发生的“浴盆”曲线，见图1。
从图1可见，在电力设备的整个服役期内，设备故障率分为初期故障率、稳定期故障率、劣化期故障率。对于发电机、变压器等大型电气设备，投运初期，由于各部件磨合不善，一些制造、安装和调试过程中遗留的问题逐渐暴露，同时，操作和维护也有一个适应期，所以故障率略高。发电机通过168 h试运行，变压器经过4～30 d至半年后，随着对暴露问题的处理及运行人员对设备性能的逐步熟悉和掌握，设备故障率会逐渐降低，事故率进入稳定期。该期间一般约15～20年。在设备服役后期，由于绝缘老化现象明显，泄漏电流增加，绝缘电阻下降，油中溶解气体组分变化，局部放电增加等原因，故障率会明显增加。
为了及时发现和排除故障，减少和避免事故的发生，长期以来，电力系统工作者不断地研究、总结，改变了过去的事故维修模式，实施各种可行、有效的定期预防性试验和检修方式。与事故维修相比，这种体制曾经适应了我国生产力的发展，发挥过积极作用，不管是在思维还是在效果上都取得了很大进步。但它对设备运行中的突发性事故常常措手不及，造成惨重损失。而且定期计划维修也存在一定程度的盲目性和强制性，缺少针对性和科学性，常对设备的稳定造成干扰。
由于预防性试验大多是离线进行的，试验时需停机、停电，造成较大的经济损失。而一些重要设备轻易不能停运，致使定期试验无法按照计划进行；即使可停运待检设备，也往往因为运行中与停运后的设备状态差异，不同程度地影响到试验结果的准确性。另一方面，对于正常的设备，若按计划采用定期检测和维修，又造成不必要的人力和物力的极大浪费。甚者，可能因检查维修，造成维修过度，即造成“维修干扰”。如某厂的1台300 MW水-氢-氢发电机，维修前绝缘状态良好，维修后，绝缘水平明显降低。经查，是由于进行耐压试验，使绝缘受到损害。泄漏电流的测试，也可造成绝缘恶化或损伤。又如某局进行变压器的例行检查维修，由于工作人员的疏忽，将工具遗留在变压器内，造成重大事故。同时，定期检测和维修，不是连续和实时监测，无法避免设备在两次试验间隔期可能发生的故障。
状态监测与故障诊断技术，采取对潜伏性故障的早期、连续监测，与离线检测相结合，应用现代分析、电子和计算机等技术，进行综合分析，预测设备可能发生的故障，以期做到预知维修和有效维修，将对电力设备的运行起到重要的安全保障作用。
2状态监测和故障诊断技术的发展
在20世纪60年代至70年代，一些工业发达国家即开始状态监测和故障诊断技术的研究。因受到当时工业技术水平的限制，加之电力设备潜伏性故障初期发展速度慢，征兆信号微弱，生产运行环境中又存在许多电磁干扰，能够监测的特征量与设备状态不完全吻合，可变因素和影响因素太多等原因，使状态监测和故障诊断技术的发展和应用受到阻碍。到20世纪80年代至90年代，传感技术、计算机技术和光纤等高新技术的发展和应用，使电力设备的状态监测和故障诊断技术得到迅速发展。加拿大、日本、德国、美国等陆续研制了油中溶解气体在线监测系统，变压器、发电机和GIS等的局部放电、泄露电流的在线监测系统，这些技术得到了国际大电网会议的系统总结。 |
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