電氣絕緣故障診斷技術(shù)

電氣絕緣緣故障診診斷技術(shù)術(shù)第一章緒緒論論一故障診斷斷技術(shù)的的產(chǎn)生及及其作用用二故障診斷斷技術(shù)在在國(guó)內(nèi)外外的發(fā)展展三故障診斷斷技術(shù)的的構(gòu)成與與發(fā)展趨趨勢(shì)四電氣設(shè)備備故障診診斷技術(shù)術(shù)一、故障診斷斷技術(shù)的的產(chǎn)生及及其作用用電力設(shè)備備：導(dǎo)電材料料（銅，鋁鋁），導(dǎo)磁材料料（硅鋼片片），結(jié)構(gòu)材料料（鑄鐵，，鋼板）），絕緣材料料（固體，，液體，，氣體））絕緣決定電力力設(shè)備的的壽命。電力設(shè)備備運(yùn)行中中60%-80%的事故是是由絕緣緣故障導(dǎo)導(dǎo)致的。。一、電力設(shè)備備絕緣老老化及其其特征量量絕緣系統(tǒng)統(tǒng)中的絕緣缺陷陷：1集中性缺缺陷：指缺陷陷集中于于絕緣的的某一個(gè)個(gè)或某幾幾個(gè)部分分（局部部受潮，，局部機(jī)機(jī)械損傷傷，絕緣緣內(nèi)部氣氣泡，瓷瓷介質(zhì)裂裂紋）。。---發(fā)展速度度快，危危險(xiǎn)大。2分布性缺缺陷：指由于于受潮，，過熱，，動(dòng)力負(fù)負(fù)荷及長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)間過過電壓作作用導(dǎo)致致的電氣氣設(shè)備整整體絕緣緣性能下下降（絕絕緣整體體受潮，，充油設(shè)設(shè)備的油油變質(zhì)））---發(fā)展速度度慢，危危險(xiǎn)小一、電力設(shè)備備絕緣老老化及其其特征絕緣設(shè)備備的老化：1電老化：外施電電壓放放電電量老老化壽命2熱老化：熱作用用熱熱降解解熱熱老化化壽命3機(jī)械老化化：機(jī)械應(yīng)應(yīng)力微微裂裂縫局局部部放電絕絕緣破裂裂壽壽命4環(huán)境老化化：水分，，陽(yáng)光輻輻射，化化學(xué)塵埃埃沉沉積積污穢物物污污穢放放電老老化化一、電力設(shè)備備絕緣老老化及其其特征絕緣特征征量：表征不同同絕緣系系統(tǒng)劣化化程度1直接表征絕緣緣剩余壽壽命特征征量（如如耐電強(qiáng)強(qiáng)度，機(jī)機(jī)械強(qiáng)度度）通過過破壞性性試驗(yàn)方方法得到到。2間接表征絕緣緣剩余壽壽命特征征量（絕絕緣電阻阻，介質(zhì)質(zhì)損耗角角正切，，泄漏電電流等））通過非非破壞性性試驗(yàn)方方法得到到。一、電力設(shè)備備絕緣預(yù)預(yù)防性試試驗(yàn)電力設(shè)備備制造過程程中的檢測(cè)試試驗(yàn)主要要有：型型式試驗(yàn)驗(yàn)，例行行試驗(yàn)，，出廠試試驗(yàn)。運(yùn)行前和和運(yùn)行中中的檢測(cè)試試驗(yàn)主要要有：交交接試驗(yàn)驗(yàn)，預(yù)防防性試驗(yàn)驗(yàn)，在線線監(jiān)測(cè)。。預(yù)防性試試驗(yàn)分為為：非破壞性性試驗(yàn)（目的判判斷絕緣緣狀態(tài)，，及時(shí)發(fā)發(fā)現(xiàn)可能能的劣化化現(xiàn)象））破壞性試試驗(yàn)（目的發(fā)發(fā)現(xiàn)集中中性缺陷陷）一、電力設(shè)備備絕緣預(yù)預(yù)防性試試驗(yàn)?zāi)壳半娏αυO(shè)備預(yù)預(yù)防性試試驗(yàn)主要要有：絕絕緣電阻阻測(cè)量，，直流泄泄漏電流流測(cè)量，，介質(zhì)損損耗角正正切，絕絕緣油試試驗(yàn)，微微量水分分測(cè)定，，油中溶溶解氣體體色譜分分析，局局部放電電試驗(yàn)，，直流耐耐壓試驗(yàn)驗(yàn)，交流流耐壓試試驗(yàn)。一、故障診斷斷技術(shù)的的產(chǎn)生及及其作用用概念：故障診斷斷是根據(jù)據(jù)設(shè)備運(yùn)運(yùn)行狀態(tài)態(tài)信息查查找故障障源，并并確定相相應(yīng)決策策的一門門綜合性性新興科科學(xué)。在設(shè)備帶帶電、不不停機(jī)的的情況下下，通過過使用先先進(jìn)的技技術(shù)手段段，對(duì)設(shè)設(shè)備狀態(tài)態(tài)進(jìn)行監(jiān)監(jiān)測(cè)和分分析，判判斷設(shè)備備是否存存在異常常、故障障、故障障的部位位、原因因以及故故障的惡惡化趨勢(shì)勢(shì)等，以以確定合合理的檢檢修時(shí)間間和方案案。一、故障診斷斷技術(shù)的的產(chǎn)生及及其作用用通過對(duì)電電氣設(shè)備備的試驗(yàn)驗(yàn)和各種種特性的的測(cè)量，，識(shí)別、、評(píng)估設(shè)設(shè)備在運(yùn)運(yùn)行過程程中的狀狀態(tài)，早早期發(fā)現(xiàn)現(xiàn)的故障障。狹義義而言，，“監(jiān)測(cè)測(cè)”是““診”，，“診斷斷”是““斷”。。一故障診斷斷技術(shù)的的產(chǎn)生及及其作用用故障診斷斷被動(dòng)診斷斷被動(dòng)診斷斷主動(dòng)診斷斷故障已發(fā)發(fā)生，機(jī)機(jī)組停運(yùn)運(yùn)，要求求診斷故故障原因因，以便便制定處處理方案案如：1.發(fā)電機(jī)定定子接地地保護(hù)動(dòng)動(dòng)作：2.發(fā)電機(jī)PT3U0動(dòng)作（見見分析））運(yùn)行中故故障發(fā)生生了，是是否停運(yùn)運(yùn)急需診診斷出結(jié)結(jié)果如：：CT斷線運(yùn)行的設(shè)設(shè)備有無無故障現(xiàn)場(chǎng)綜合合處理問問題的能能力故障現(xiàn)象象相關(guān)一次次設(shè)備檢檢查高壓試驗(yàn)驗(yàn)機(jī)械特性性試驗(yàn)二次回路路及二次次裝置檢檢查傳動(dòng)試驗(yàn)驗(yàn)定值檢檢測(cè)錄波波分析綜合分析電氣設(shè)備備故障的的主要原原因1.制造工藝藝存在原原始缺陷陷2.惡劣的環(huán)環(huán)境和苛苛刻的運(yùn)運(yùn)行條件件3.材料的劣劣化（（主要絕絕緣材料料）4.缺乏良好好的管理理及維護(hù)護(hù)一、故障診斷斷技術(shù)的的產(chǎn)生及及其作用用(一）故障診斷斷技術(shù)的的產(chǎn)生和和發(fā)展背背景20世紀(jì)60年代起源源于美國(guó)國(guó)。對(duì)軍軍事、航航天設(shè)備備進(jìn)行早早期異常常檢測(cè)。。經(jīng)歷過過重大事事故之后后，人們們認(rèn)識(shí)到到：現(xiàn)代代化設(shè)備備的故障障先兆必必須早期期預(yù)報(bào)，，以防患患于未然然，否則則產(chǎn)生嚴(yán)嚴(yán)重后果果。設(shè)備的重重要性、、現(xiàn)代化化、安全全性、可可靠性以以及維修修的迫切切需要，，使故障障診斷技技術(shù)應(yīng)運(yùn)運(yùn)而生。。維修的目目的人總免不不了要生生病，電電氣設(shè)備備也和人人一樣總總要發(fā)生生故障，，現(xiàn)在還還沒有永永遠(yuǎn)不出出故障的的設(shè)備。。人生了了病有時(shí)時(shí)還可以以憑借本本身的抵抵抗力自自愈，而而各種電電氣設(shè)備備有了故故障卻沒沒有自行行修復(fù)的的能力，，只有依依靠維修修人員來來修理。。維修人人員若沒沒有過硬硬的檢修修技術(shù)，，往往無無法迅速速使設(shè)備備正常運(yùn)運(yùn)行，從從而嚴(yán)重重影響生生產(chǎn)。生產(chǎn)過程程中，維維修工作作是保證證設(shè)備正正常運(yùn)行行，減少少停工損損失的重重要環(huán)節(jié)節(jié)，絕不不能忽視視。一、故障診斷斷技術(shù)的的產(chǎn)生及及其作用用(二）設(shè)備維修修方式的的變革隨著科學(xué)學(xué)技術(shù)的的不斷發(fā)發(fā)展，生生產(chǎn)設(shè)備備的維修修體制經(jīng)經(jīng)歷了三三次方式式：1.事后維修修：等到設(shè)設(shè)備無法法正常工工作時(shí)再再進(jìn)行維維修。2.預(yù)防維修修：預(yù)先制制定計(jì)劃劃，定期期進(jìn)行檢檢修和更更換。3.狀態(tài)維修修：根據(jù)設(shè)設(shè)備狀態(tài)態(tài)來確定定維修工工作的內(nèi)內(nèi)容和時(shí)時(shí)間、制制定維修修方案。。事后維修修的優(yōu)缺缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：不需要要安排計(jì)計(jì)劃。對(duì)對(duì)一些些設(shè)備，，更換比比修理更更便宜。。缺點(diǎn)：意外停停機(jī)引起起生產(chǎn)損損失?？煽赡芤鹌鹪O(shè)備的的二次損損壞，甚甚至災(zāi)難難性事故故。庫(kù)存存?zhèn)淦穫鋫浼顿Y資多。預(yù)防維修修優(yōu)缺點(diǎn)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：機(jī)機(jī)器壽命命較長(zhǎng)。。減少意意外停機(jī)機(jī)。備件庫(kù)存存較少。。缺點(diǎn)：到到期必修修,缺乏對(duì)設(shè)設(shè)備的綜綜合分析析,存在著檢檢修過量量,檢修不足足；人力力和物力力的浪費(fèi)費(fèi),降低了供供電可靠靠性;過剩維修修也會(huì)引引起人為為維修故故障。狀態(tài)維修修優(yōu)缺點(diǎn)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：減少非非計(jì)劃停停機(jī)損失失，維修修時(shí)間間間隔可以以縮短或或延長(zhǎng)，，維修費(fèi)費(fèi)用大為為減少，，備件庫(kù)庫(kù)存最小小。缺點(diǎn)：診斷的的正確與與準(zhǔn)確性性需要保保障。先進(jìn)的維維修理念念1、采用現(xiàn)現(xiàn)代故障障診斷和和狀態(tài)監(jiān)監(jiān)測(cè)技術(shù)術(shù)，發(fā)展展以狀態(tài)態(tài)監(jiān)測(cè)為為基礎(chǔ)的的預(yù)知維維修體制制。2、企業(yè)應(yīng)應(yīng)當(dāng)積極極采用先先進(jìn)的設(shè)設(shè)備管理理方法和和維修技技術(shù)，采采用以設(shè)設(shè)備狀態(tài)態(tài)監(jiān)測(cè)為為基礎(chǔ)的的設(shè)備維維修方法法，不斷斷提高設(shè)設(shè)備管理理和維修修技術(shù)的的現(xiàn)代化化水平。。狀態(tài)檢修修是我國(guó)即即將面臨臨的先進(jìn)進(jìn)設(shè)備管管理體制制開展?fàn)顟B(tài)態(tài)檢修的的研究一一般從兩個(gè)方面面進(jìn)行一類是對(duì)對(duì)設(shè)備進(jìn)進(jìn)行不間間斷實(shí)時(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的的在線監(jiān)測(cè)測(cè),用在線的的數(shù)據(jù)來來判別設(shè)備狀態(tài)態(tài)。另一類是是以離線線檢測(cè)為為主,通過各種種離線數(shù)據(jù)據(jù)分析對(duì)設(shè)備狀狀態(tài)進(jìn)行行綜合診斷斷。實(shí)現(xiàn)狀態(tài)態(tài)檢修的的前提：必須進(jìn)行行可靠的狀狀態(tài)監(jiān)測(cè)測(cè)與準(zhǔn)確的故故障診斷斷以及有效的故故障預(yù)報(bào)報(bào)。電氣設(shè)備備狀態(tài)監(jiān)監(jiān)測(cè)與故故障診斷斷的意義義1.識(shí)別有無無故障；；發(fā)現(xiàn)故障障及時(shí)報(bào)報(bào)警；2.判斷故障障性質(zhì)、、程度和和部位；；作出故故障趨勢(shì)勢(shì)分析，，就是在在設(shè)備運(yùn)運(yùn)行中或或在基本本不拆卸卸的情況況下，通通過各種種手段，，掌握設(shè)設(shè)備運(yùn)行行狀態(tài)，，判定產(chǎn)產(chǎn)生故障障的部位位和原因因，并預(yù)預(yù)測(cè)、預(yù)預(yù)報(bào)設(shè)備備未來的的狀態(tài)。。為設(shè)備備檢修項(xiàng)項(xiàng)目、內(nèi)內(nèi)容、時(shí)時(shí)間等提提供依據(jù)據(jù)。3.分析故障障原因，，給出消除除故障的的措施。。防止發(fā)發(fā)生同類類故障。。狀態(tài)監(jiān)測(cè)測(cè)和故障障診斷的的對(duì)象由于故障障發(fā)展速速度的差差別,形成了瞬變故障障和緩變變故障兩個(gè)類型型。瞬變故障障例如相間間短路等等,發(fā)展很快快。繼電電保護(hù)裝裝置必須須在10ms～20ms內(nèi)處理這這類故障障,以避免損損失擴(kuò)大大。緩變故障障是從出現(xiàn)現(xiàn)故障征征兆發(fā)展展到故障障災(zāi)害進(jìn)程較慢慢的一類故故障現(xiàn)象象,例如絕緣緣故障、、機(jī)械系系統(tǒng)故障障等。當(dāng)出現(xiàn)故故障征兆兆時(shí),需要對(duì)故故障進(jìn)行行定位,或?qū)收险系某潭榷群桶l(fā)展展進(jìn)行監(jiān)監(jiān)測(cè),采取措施施,防止故障障狀態(tài)的的進(jìn)一步步發(fā)展和和造成重重大損失失。因此,緩變故障障是狀態(tài)態(tài)監(jiān)測(cè)和和故障診診斷的對(duì)對(duì)象。一、故障診斷斷技術(shù)的的產(chǎn)生及及其作用用(三）對(duì)設(shè)備服服役壽命命的影響響設(shè)備故障障率—使用壽命命曲線分分為三個(gè)個(gè)階段。。1.初期階段：：故障率較較高。原因：①設(shè)設(shè)備運(yùn)行、、制造、安安裝和調(diào)試試中中的的遺留問題題暴露；②相關(guān)人員員對(duì)設(shè)備的的操作和維維護(hù)還還需要有一一個(gè)適應(yīng)和和熟悉的過過程。嚴(yán)重的突發(fā)發(fā)性絕緣故故障可能導(dǎo)導(dǎo)致：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)備故障率率－－使用用壽命2.穩(wěn)定期：故故障率很低低。一般為為突發(fā)性故故障。原因：設(shè)備備制造、安安裝和調(diào)試試中的遺留留問題沒有有得到解決決。3.劣化期：故故障率開始始上升。原因：設(shè)設(shè)備逐漸老老化通過故障診診斷，可根根據(jù)設(shè)備狀狀態(tài)做出相相應(yīng)的維修修方案和采采取相應(yīng)的的措施，以以排除故障障和隱患，，使設(shè)備恢恢復(fù)原有性性能，重新新進(jìn)入低故故障率的穩(wěn)穩(wěn)定期，這這樣就延長(zhǎng)長(zhǎng)了設(shè)備的的使用壽命命。（虛線線）一、故障診斷技技術(shù)的產(chǎn)生生及其作用用絕緣事故比比例高大型電氣設(shè)設(shè)備的重要要性定期預(yù)防性性維修體制制的不足狀態(tài)監(jiān)測(cè)的的科學(xué)性一、故障診斷技技術(shù)的產(chǎn)生生及其作用用（一）國(guó)外外發(fā)展概況況1967年4月，美國(guó)宇宇航局（NASA）創(chuàng)導(dǎo)，在在海軍研究究室主持下下，成立了了美國(guó)機(jī)械械故障預(yù)防防小組。歐歐洲：英國(guó)國(guó)、瑞典等等相繼開展展此項(xiàng)研究究。亞洲：：日本等在在鋼鐵、化化工、電力力、交通等等部門積極極開展此項(xiàng)項(xiàng)工作。二、故障診斷技技術(shù)在國(guó)內(nèi)內(nèi)外的發(fā)展展簡(jiǎn)況大型化自動(dòng)化連續(xù)化高速化故障診斷技技術(shù)發(fā)展促進(jìn)（二）國(guó)內(nèi)發(fā)展概概況始于20世紀(jì)70年代末，80年代初。國(guó)國(guó)內(nèi)一些重重點(diǎn)大學(xué)（（西交、東東電等）相相繼成立了了故障診斷斷研究室。。目前，國(guó)國(guó)內(nèi)大部分分200MW以上機(jī)組裝裝有狀態(tài)監(jiān)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。。故障診斷技技術(shù)成為生生產(chǎn)領(lǐng)域的的研究熱點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域廣廣泛：航天天、軍事、、電力、化化工、交通通、機(jī)械制制造等。電力診斷對(duì)對(duì)象：火力力水力發(fā)電電機(jī)組、電電力 （indetail）變變壓器器、電動(dòng)機(jī)機(jī)等。一、故障診斷技技術(shù)的產(chǎn)生生及其作用用（一）構(gòu)成:獨(dú)立的跨學(xué)學(xué)科綜合信信息處理技技術(shù)由以下三部部分組成：：1.故障診斷機(jī)機(jī)理的研究究：即故障診診斷物理、、化學(xué)過程程的研究。。例：氧化化、疲勞等等原因研究究。2.故障診斷信信息學(xué)的研研究：故障信號(hào)號(hào)的采集、、選擇、處處理和分析析過程。例例：傳感器器采集設(shè)備備運(yùn)行中的的的信號(hào)（（振動(dòng)、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速），時(shí)時(shí)、頻域分分析，識(shí)別別評(píng)價(jià)設(shè)備備的狀態(tài)和和故障。三、故障診斷技技術(shù)構(gòu)成與與發(fā)展趨勢(shì)勢(shì)3.診斷邏輯和和數(shù)學(xué)原理理的研究通過邏輯方方法、模型型方法、推推論方法及及人工智能能方法等，，根據(jù)可觀觀測(cè)的設(shè)備備故障表征征來確定下下一步的檢檢測(cè)部位，，最終分析析判斷故障障發(fā)生的部部位和產(chǎn)生生故障的原原因等。三、故障診斷技技術(shù)構(gòu)成與與發(fā)展趨勢(shì)勢(shì)診斷過程采采用四項(xiàng)技技術(shù)：1.檢測(cè)技術(shù)：：準(zhǔn)確采集集反映設(shè)備備狀態(tài)的信信號(hào)和參數(shù)數(shù)。2.信號(hào)處理技技術(shù)：將信信號(hào)經(jīng)過各各種變換，，把放映設(shè)設(shè)備狀態(tài)的的真正信息息提取出來來。3.識(shí)別技術(shù)：：根據(jù)掌握握的故障征征兆信息和和參數(shù)，判判斷故障并并找出原因因。4.預(yù)測(cè)技術(shù)：：對(duì)已識(shí)別別出來的故故障進(jìn)行預(yù)預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)測(cè)故障的發(fā)發(fā)展趨勢(shì)和和設(shè)備的剩剩余壽命。。三、故障診斷技技術(shù)構(gòu)成與與發(fā)展趨勢(shì)勢(shì)故障診斷與與狀態(tài)監(jiān)測(cè)測(cè)的關(guān)系狀態(tài)監(jiān)測(cè)（（Conditionmonitoring）：監(jiān)測(cè)和和分析設(shè)備備的系統(tǒng)工工作狀態(tài)信信息。實(shí)時(shí)時(shí)掌控設(shè)備備基本工作作狀態(tài)。通過監(jiān)測(cè)結(jié)結(jié)果與設(shè)定定閾值之間間的對(duì)比，，僅對(duì)設(shè)備備運(yùn)行狀態(tài)態(tài)作出正常常、異常或或故障的判判斷，而對(duì)對(duì)故障性質(zhì)質(zhì)、嚴(yán)重程程度等不予予或無法進(jìn)進(jìn)行更加深深入的診斷斷。狀態(tài)監(jiān)測(cè)+故障診斷設(shè)備診斷三、故障診斷技技術(shù)構(gòu)成與與發(fā)展趨勢(shì)勢(shì)故障診斷技技術(shù)的發(fā)展展趨勢(shì)信息采集：：盡可能多多的采集反反映設(shè)備故故障狀態(tài)的的信息量。。真實(shí)、足足夠、準(zhǔn)確確。診斷方法：：根據(jù)數(shù)量量較為有限限的狀態(tài)信信息，采用用先進(jìn)的診診斷方法、、技術(shù)，準(zhǔn)準(zhǔn)確判斷和和區(qū)分故障障。同一故障在在表現(xiàn)形式式常常呈現(xiàn)現(xiàn)多樣性，，不同故障障的表現(xiàn)形形式卻具有有相似性、、模糊性。。三、故障診斷技技術(shù)構(gòu)成與與發(fā)展趨勢(shì)勢(shì)它的發(fā)展越越來越呈現(xiàn)現(xiàn)出一種與與當(dāng)代前沿沿科學(xué)相融融合的發(fā)展展趨勢(shì)。1）與人工神神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、、專家系統(tǒng)統(tǒng)和遺傳算算法為代表表的人工智智能技術(shù)的的結(jié)合2）與小波分分析、模糊糊數(shù)學(xué)相結(jié)結(jié)合3）與信息融融合技術(shù)相相結(jié)合三、故障診斷技技術(shù)構(gòu)成與與發(fā)展趨勢(shì)勢(shì)（一）電氣設(shè)備主要指電力力系統(tǒng)中承承擔(dān)發(fā)、輸輸、變、配配的高壓設(shè)設(shè)備。例：：高壓套管管、避雷器器、電動(dòng)機(jī)機(jī)等。（二）故障診斷系系統(tǒng)與斷電電保護(hù)的區(qū)區(qū)別電氣設(shè)備的的狀態(tài)可分分為：1.正常（Normal）：設(shè)備具備備其應(yīng)有的的功能，沒沒有缺陷或或缺陷不明明顯