发电机、断路器、GIS、电缆、变压器常见的各种故障和诊断方法

1、发电机、断路器、GIS、电缆、变压器常见的各种故障和诊断方法 一、发电机常见故障及诊断方法2022/7/1921.1 发电机常见绝缘故障定子绕组绝缘击穿 (1)绝缘老化击穿; (2)绕组绝缘磨损; (3)绕组绝缘受潮。双水内冷发电机漏水造成绝缘击穿 (1)转子漏水； (2)定子漏水。水内冷发电机定子绕组空心导线内堵塞定子铁心烧损定子绕组端部接头焊接不良2022/7/193机内存留异物定子相间短路转子通风系统堵塞烧损绝缘 (1)转子通风孔掉入金属异物； (2)转子槽部通风不畅、绝缘严重过热。转子线圈匝间短路2022/7/1941.2 发电机绝缘预防性试验外观检查绝缘电阻及吸收比 如果测得定子绕组

2、绝缘的绝缘电阻或吸收比偏低时，并不说明主绝缘内部也已经受潮。因为当前采用的以环氧或聚酯胶浸渍的云母绝缘，如果没有穿透性缺陷，潮气一般是很难渗入绝缘层的；相反，当表面受潮、脏污、特别是发生在绕组端部时，很容易引起绝缘电阻测量值的下降。介质损失角正切 环氧云母绝缘等的tg在运行过程中可能出现图1-1所 示的U形曲线：那是因为刚投运的那几年，由于在高 温下树脂逐渐固化，绝缘的tg值反而有所下降，以 后随着运行时间增加而树脂将有所裂解裂化，又使 tg值有所上升。这在对测量比较时应予以考虑。 2022/7/195交流电流测量 测量通过绕组绝缘层的交流电流与外施电压的 关系，如图1-2所示。局部放电试验

3、在外施交流电压下，或是在定子绕组每相的出线端处进行局部放电测量，或是用半环型铁芯盖在槽口上逐槽逐槽地测量该槽绕组绝缘中的局部放电。2022/7/196工频耐压试验 由于外施电压的波形与工作时相同，因此电场分布规律相同，真实性好。试验电压的选择各国根据各自的情况来确定。我国取(1.31.5)Un,主要考虑：对那些处于大修之前或者在局部更换绕组后的放电机，运行又在20年以下的取Un，对与架空线路直接相连的也取Un；但对那些运行20年以上、又与架空线路不直接相连的，试验电压可降低些。直流及超低频耐压试验 对交流电机绕组绝缘用直流高压进行试验，其优点不仅在于试验设备的容量可减小，还在于可观察泄漏电流随

4、直流电压上升的变化规律，更重要的是它有利于发现绕组端部绝缘中的缺陷。2022/7/1971.3 发电机绝缘在线检测1. 发电机过热的在线检测 当发电机里某处过热时，引起该处的有机绝缘材料的热分解，会出现比气体分子(约 m)大的微粒(约 m),或称冷凝核。而发电机状况监测仪(Generator Condition Monitor,GCM)就可及时对这些冷凝核的出现进行在线监测。 GCM能监测出微粒的基本原理可用图1-3来说明：如将氢冷发电机里的冷却媒质氢气引进GCM后，由于电离室壁上含有放射性同位素，它不断放出的射线将使氢气电离；而当氢离子进入到离子收集室后，由于氢质量m轻，因此质量电荷比m/小

5、，绝大多数的氢离子将被电极所捕获而形成离子流，经放大后可检测到。2022/7/1982022/7/199 当绝缘材料过热而出现冷凝核微粒时，由于其质量m比氢离子大得多，即m/增大，于是在离子收集室里被捕获的离子流将明显减少，经放大后的记录仪上波形如图1-4所示。2022/7/19102. 用气相色谱法在线检测 发电机绝缘出现过热、局部放电等故障时，将分解出多种气体。因此也可根据冷却气体中所含的其他气体的成分和数量来对绝缘状况进行在线检测。 表1-1和表1-2为用气相色谱仪来分析沥青云母绝缘和环氧云母绝缘过热而分解的试验结果。2022/7/1911 可见在正常工作温度下，如不高于100，沥青与环

6、氧云母绝缘只分解出微量的CO2；但如近200时，沥青云母绝缘就因过热而裂解出CH4、C2H6、C2H4等气体；而环氧云母绝缘的耐热性比沥青云母绝缘好，要近300时才过热损坏，出现CH4等气体。 另外，局部放电也将使绝缘材料分解出气体。因此也可用气相色谱分析来对氢冷发电机的局部放电进行在线监测，表1-3列出了一些试验结果。2022/7/19123. 用中性点射频法在线检测 当定子绕组线棒出现导线断股时，将出现间歇性电弧，这是一种按指数规律变化的高频衰减电流波形。因此可通过装于中性点上的射频电流互感器及其相应的测量装置来进行在线检测。其原理如图1-5。2022/7/1913 根据经验，对600MW

7、左右容量的汽轮发电机在用1MHz射频测试仪于中性点在线监测时，建议的判断道则为： (1)正常时，射频测量仪的测量值常小于300V； (2)当达到5001000V，已有可能有12根导线断股，或者有电弧放电； (3)当达到3000V时，可能有6根左右导线断股。2022/7/19144.局部放电在线检测 测量槽部放电时所用的框图如图1-6所示。由于对放电强度、脉冲次数、频谱等都作了记录，因而便于观察放电的性质、区分放电的部位等。2022/7/1915其有关特征为： (1)槽部放电：指定子线棒槽部防晕层与铁芯之间的气隙中的放电。这是放电波形中的正极性脉冲常大于负极性，而且放电次数随负荷而变动，如图1-

8、7所示。 (2)表面防晕层放电：这时虽然正极性的脉冲也常大于负极性，但放电过程比槽部放电缓慢，而且后期也往往发展成槽部放电。 (3)绝缘层内部的局部放电：这时正、负极性的放电脉冲大体上相同。2022/7/1916 二、断路器常见故障及诊断方法2022/7/19172.1 油断路器常见故障(1)操作失灵；(2)绝缘故障；(3)开断、关合性能不良；(4)导电性能不良；(5)渗漏油。2022/7/1918油断路器的故障检测2022/7/1919由于断路器类型多，各种断路器的试验项目有相同的也有不同的。根据规程要求如表2-1所示。 2022/7/1920绝缘电阻的测量规程对油断路器整体绝缘电阻值未作规

9、定，而用有机物制成的拉杆的绝缘电阻值不应低于下表2-2所列的数值。介质损耗角正切值(tan)的测量 油断路器和其他断路器 对有并联电容器的，应测量并联电容器的电容值和tg。测得的电容值与出厂值比较应无明显变化，电容值偏差在5范围内，10kV下的tg值不大于下列数值 油纸绝缘 膜纸复合绝缘 2022/7/1921泄漏电流的测量 通过测量泄漏电流能较灵敏的发现断路器瓷套外表危及绝缘的严重污秽、绝缘拉杆和绝缘油受潮、少油断路器灭弧室受潮、劣化和碳化物过多等缺陷、压缩空气断路器因压缩空气相对湿度增高而带进潮气，使管内壁和导气管凝露等缺陷。 其直流试验电压如表2-3所示。2022/7/1922 对断路器

10、，在分闸位置按图2-1的接线方式进行加压试验：2022/7/1923交流耐压试验 交流耐压试验应在断路器分、合闸状态下分别进行。对及以下者，可取表规定的值，对及以上者，按表2-4规定值得80选取。2022/7/1924导电回路电阻的测量 断路器导电回路电阻的测量，是在断路器处于合闸状态下进行的，其测量接线如图2-2。它是采用直流电压降法进行测量。常用的测量的方法有电压降法和微欧仪法。2022/7/19251. 电压降法 在被测回路中，通以直流电流时，在回路接触电阻上将产生电压降，测出通过回路的电流值及被测回路上的电压降，根据欧姆定律计算出接触电阻。2. 微欧仪法 微欧仪的工作原理仍是直流电压降

11、法，通常采用交流220V电压经整流后，通过开关电路转换为高频电流，最后再整流为100A的低压电流，用作测量电源。具有自动恒流，并数显测试电流值和回路电阻值。2022/7/19262.2 SF6断路器常见故障(1)SF6气体中的含水量超标；(2)SF6气体泄漏；(3)绝缘不良，发生闪络；(4)断路器本体内部卡死，某相完全不能动作；(5)并联电阻故障；(6)断路器触头烧损。2022/7/1927SF6断路器的故障检测检测SF6气体的湿度 SF6气体含有水分会引起化学腐蚀和对绝缘造成危害，所以需要对其进行检测。 SF6气体含水量的限值如表2-5所示。2022/7/1928测量绝缘电阻 测量辅助回路和

12、控制回路的绝缘电阻，以检查其绝缘是否受潮。测量时采用500V或1000V兆欧表，绝缘电阻不低于2M。测量断口间并联电容器的电容量和tg (1)对瓷柱式断路器，测得的电容值和tg与原始值比较，应无明显变化。电容值偏差在5内为宜。10kV下的tg不大于0.005。 (2)罐式断路器(包括GIS中的SF6断路器)，按制造厂的规定来判断。 (3)对单节电容器，其电容值偏差应在额定值的5内。2022/7/1929测量导电回路电阻 (1)测量SF6断路器导电回路电阻。敞开式断路器的测量值不大于制造厂规定值的120。 (2)测量GIS主回路的电阻值。SF6气体密度继电器校验 在GIS及其他气体绝缘设备中，S

13、F6气体是主要的绝缘介质和灭弧介质，因而其绝缘强度和灭弧能力取决于气体的密度。SF6气体密度降低通常是由泄漏引起的，检测气体泄漏的方法有两种：用高精度压力表；用气体密度继电器。2022/7/1930SF6断路器绝缘故障监测 SF6断路器绝缘故障监测项目见表2-6所示。2022/7/19312.3 真空断路器常见故障 真空断路器在运行中出现真空灭弧室漏气外，接触电阻增大，操动机构卡滞，分、合闸线圈烧毁等故障。(1)外观故障，即绝缘子、绝缘套管、外壳等裂痕、损伤、变形等；(2)真空开关电器的最大特征是触头封在真空灭弧管的绝缘外壳内，触头寿命长，不需要检查和更换。2022/7/1932真空断路器的故

14、障检测真空断路器规程要求试验项目如表2-7所示。2022/7/1933真空度的检测 真空灭弧室的真空度会降低，当其真空度降低到一定数值时将会影响它的开断能力和耐压水平。规程规定，在大、小修时要测量真空灭弧室的真空度。目前采用的检测方法如下。 (1)火花计法 采用火花探漏仪检测。检测时将火花探漏仪沿灭弧室表面移动，在其高频电场作用下内部有不同的发光情况。若管内有淡青色辉光，说明真空度在13310-3Pa以上；若成蓝红色，说明管子已经失效；若管内已处于大气状态，则不会发生。2022/7/1934(2)交流耐压法 规程规定，要定期对断路器主回路对地、相间及断口进行交流耐压。试验电压值如表2-8所示。

15、2022/7/1935触头磨损判断 测定触头磨损，真空开关管的触头无法直接看见，一般采用下述判断方法： (1)测定触头超行程尺寸。 (2)在机构的某一部分或在真空开关管的触头连杆上刻上标记或目标线 等用肉眼来检查。 2022/7/1936 三、GIS常见故障及诊断方法2022/7/19373.1 GIS常见故障(1)由于安装、维修时不注意，在壳内留有导电微粒及其他杂物；(2)电极表面有损伤，如有毛刺、刮伤等；(3)导电或接地部分接触不良；(4)支撑绝缘子内部有气泡或劣化；(5)气压下降或含水量增多等。2022/7/19383.2 GIS元件试验及连锁试验GIS元件试验1.断路器(1)测量断路器

16、的分、合闸时间及合分时间，必要时测量断路器的分、合闸速度；(2)测量断路器分、合闸同期性及配合时间；(3)测量断路器合闸电阻的投入时间；(4)测量断路器分合闸线圈的绝缘电阻及直流电阻；(5)进行断路器操作机构的试验；(6)检查断路器操作机构的闭锁性能；(7)检查断路器操作机构的防跳及防止非全相合闸辅助控制装置的动作性能；(8)断路器辅助和控制回路绝缘电阻及工频耐压试验。2022/7/19392.隔离开关和接地开关(1)检查操作机构分、合闸线圈的最低动作电压；(2)操作机构的试验；(3)测量分、合闸时间；(4)测量辅助回路和控制回路绝缘电阻及工频耐压试验。3.电压互感器和电流互感器(1)极性检查

17、；(2)变比测试；(3)二次绕组间及其对外壳的绝缘电阻及工频耐压试验。4.金属氧化物避雷器(1)测量绝缘电阻；(2)测量工频参考电压或直流参考电压；(3)测量运行电压下的阻性电流和全电流；(4)检查放电记数器动作情况。2022/7/1940连锁试验(1)接地开关与有关隔离开关的相互连锁；(2)接地开关与有关电压互感器相互连锁；(3)隔离开关与有关断路器的相互连锁；(4)隔离开关与有关隔离开关相互连锁；(5)双母线接线中的隔离开关倒母线操作连锁。2022/7/19413.3 GIS绝缘在线监测监测GIS局部放电的电气方法1.测量通过接地线的电流 当GIS内部发生局部放电时，接地线上有高频电流通过

18、，因此可用图3-1所示的测量回路。2022/7/19422.在绝缘子里预埋电极 如图3-2，利用事先已埋在绝缘子里的电极作为探头进行内部局部放电的测量。2022/7/19433.箱壳内专用电极用图3-3所示的壳内专用电极的系统来监测GIS内部局部放电。2022/7/1944监测GIS局部放电的非电方法1.加速度传感器 国内外已广泛采用贴在容器外壳上的加速度传感器来检测有无内部局部放电，图3-4给出一种加速度检测系统的流程图。2022/7/1945 对GIS中的模拟试验时，壳外所测到的超声振动的振幅与GIS内部的放电量或放电能量大体上成正比关系，但与GIS内部放电的性质有关，如图3-5所示。即使

19、是同一类的放电，当放电发生在中心导体处时，在壳外侧得的振动幅值要比放电就发生在靠壳体内侧时为低，如图3-6所示。2022/7/1946光学方法 利用GIS上的视窗来观察GIS内部的放电，图3-7为利用光学倍增管以提高检测灵敏度的例子。2022/7/1947分解气体检出法 如GIS内出现局部放电的时间愈久、强度愈大，由SF6分解而形成的SF4、SOF2、HF等化合物越多，因而可用气体分析的方法来监测局部放电。简易型SF6气体分解物的检测仪的构造如图3-8，而指示剂的变色部分长度几乎与分解气体浓度成正比，如图3-9，这样就可能检测出约的分解气体。2022/7/1948 四、电缆常见故障及诊断方法2

20、022/7/19494.1 电缆常见故障类型漏油(1)过负荷引起温度过高使内部油压升高，一般从中间接头或端头渗漏出来；(2)端头高低差过大由静压造成漏油；(3)中间接头或终端头绝缘包扎不紧，端头密封不好。接地和短路断线(1)断线故障；(2)断线并接地故障；(3)闪络性故障。2022/7/1950交联聚乙烯电缆的故障(1)化学树老化；(2)水树老化；(3)电树老化。2022/7/19514.2 电缆的绝缘试验绝缘电阻测试 电缆的绝缘电阻随着温度和长度变化，一般将所测值换算到+20和1km长时的值。新电缆的绝缘电阻如表4-1所示。 预试规程中要求： (1)纸绝缘电缆，绝缘电阻自行规定。 (2)橡胶

21、塑料电缆。绝缘电阻为：主绝缘自行规定；外护套每千米大于0.5 M；内衬层每千米大于0.5 M。2022/7/1952泄漏电流和直流耐压 (1)纸绝缘电缆。13年进行一次或新作电缆头时进行。加压5min，加压值如表4-2所示。 对泄漏电流应分阶段试验、U试验)，各停留1min,在U试验读5min和1min的泄漏电流IL，要求IL5min IL1min,三相之间不平衡系数应小于2。2022/7/1953对油浸纸绝缘电力电缆IL 的参考值见表4-3。2022/7/1954(2)橡塑绝缘电缆。一般不作直流耐压，仅在新作电缆头时做试验，对不平衡系数无规定，加压值如表4-4所示。(3)自容式充油电缆。主绝

22、缘试验电压值如表4-5所示。2022/7/1955电缆油试验(1)击穿电压：不低于45kV.(2) tg(100,1MV/m场强下)： 55/66127(3) 油中溶解气体注意值(ppm) H2C2H2COCO2CH4C2H6C2H4可燃气体总量500痕量100100020020020015002022/7/19564.3 电缆绝缘的在线检测方法直流叠加法 如图4-1，其基本原理为利用在接地的电压互感器的中性点处加进以低压直流电源(通常50V)，即将此直流电压叠加在电缆绝缘上原已施加的交流相电压上，从而测量通过电缆绝缘层的微弱直流电流或其绝缘电阻R。2022/7/1957 对于中性点固定接地的

23、三相系统，也可在三相电抗器中性点上加进低压直流电源而仍用直流重叠法在线检测电缆绝缘性能，如图4-2。2022/7/1958 由于国内积累数据及经验不多，可参考国外的。表4-6为日本用直流重叠法测出绝缘电阻的判据。2022/7/1959直流成分法2022/7/1960 通过图4-3示回路可在交流电力电缆系统中，检测到缆芯与屏蔽层间的电流中有极小的直流分量，通过该分量的大小可以估计XLPE电缆的老化程度。2022/7/1961电缆绝缘tg的在线检测 对电缆绝缘层tg值的在线监测可通过图4-4实现，取得信号后与流经电缆绝缘的电流相量进行相位比较，但事先要对电阻杆测量时的角差等进行验证。2022/7/

24、1962从在线检测tg值可估计整体绝缘的状况，如表4-8所示。2022/7/1963局部放电在线检测 对于检测局部缺陷，局部放电是很有价值的。有时即使在个别位置上出现较强烈的局部放电也可能会导致电缆的击穿，图4-5为几根在长期局放试验中放电量的变化。2022/7/1964 如在绝缘连接盒的两侧都贴上金属箔电极后，可利用差分法原理进行测量，其示意图如图4-6所示。2022/7/1965表4-9位几种常用的局部放电方法对电缆进行在线检测情况的分析。2022/7/1966接地线电流法 通过检测接地线的电容电流的增量Ig来检查电缆故障。图4-7为105m的6kV的XLPE电缆三相的接地电流Ig都比未老

25、化前明显增大。2022/7/1967 五、变压器常见故障及诊断方法2022/7/19685.1 变压器常见故障类型油浸变压器的故障常被分为内部故障和外部故障。 (1)内部故障为变压器油箱内发生的各种故障，其主要类型有：各相绕组之间发生的相间短路、绕组的匝间发生的短路、绕组和引出线通过外壳发生的接地故障等。 内部故障从性质上一般分为热故障和电故障。热故障通常为变压器内部局部过热、温度升高。根据其严重程度，热性故障常被分为轻度过热(一般低于150)、低温过热(150300)、中温过热(300700)、高温过热(一般高于700)。电故障通常指变压器内部在高电场强度的作用下，造成绝缘性能下降或劣化的故障。根据放电能量密度不同，分为局部放电、火花放电和高能电弧放电三种故障类型。 (2)外部故障为变压器油箱外绝缘套管及其引出线上发生的各种