电气设备故障各类故障的特征量电量

电气设备故障诊断第三讲：各类故障的特征量（1.电量）

序：故障诊断的任务

故障定义为“设备在它应达到的功能上丧失了能力”。故障包括：①使设备立刻丧失其功能的破坏性故障；②降低设备功能的但没有完全丧失功能的功能性故障；③人为的误操作停车故障。产生故障的原因有人为误操作、由正常磨损或疲劳使机械设备达到其自然寿命、非正常因素以及环境影响等多方面的因素。诊断技术的任务是“识别现状、预测未来”。发现破坏性的故障，这种信号一般称之为故障信号；预防功能性故障的发展，这时采集的是异常信号，它是设备部分缺陷的外在反应（现状）。故障信号和异常信号都是有用的状态量。(1)初期故障率。设备刚投入运行时，初期故障率较高，原因是设备刚投入运行，必然会暴露一些制造、安装、调试中遗留的问题，而且设备刚投入运行，操作和维护都有一个适应过程。随随着对设备性能的逐步熟悉和暴露的问题的解决，故障率就逐渐降低。(2)稳定期的故障率。设备在进入稳定期后，故障率较低，而且很稳定，这段时间设备运行较正常，一般只有个别突发性的故障出现。(3)劣化期的故障率。随着服役时间的推移，设备逐步进入劣化期，劣化现象逐渐显著。以电机为例，在服役15—20年之后，绝缘老化征象明显，如泄漏电流增加、绝缘电阻下降、局部放电增加等等。在这一时期，由于劣化趋势发展，设备故障率又逐步升高，终于进入到危险水平，如在此时不采取措施进行维修，则设备最终将因故障而导致破坏和失效。设备状态量及监测技术

状态量是设备运行中出现的各种正常和异常特征信号量的总称。设备状态量可以分为运行状态量和生产过程状态量。1.运行状态量设备运行中会经常发出声音、振动、温度等多种信号。这些信号可以被感觉或测量出来。与设备运行状态相对应的有正常信号和异常信号，采集并识别这些信号，经过分析可以识别和判断出设备的缺陷和故障。机械量信号 ①与生产功能无直接关系的信号，如振动、声音、轴承温度等；②与生产功能有直接关系的信号，如汽轮机的汽压、汽稳、转速等。电磁信号 有电压、电流、频率、局部放电电荷、磁场强度等。化学信号 如绝缘油含烃量、润滑油酸阶等。2.生产过程状态量生产过程的各个环节是相互联系的。在正常运行时，各生产过程参数（输入、输出等）呈一定的比例关系。各项参数间比例失调，就表示设备内部存在有缺陷3.状态量的采集方法检查 感官直接（看，听，嗅，尝，触），能检测出定性的模糊量测量 分为运行中的在线测量和停机中的离线测量（可测、有量）检测 主要指对停机或维修解体中设备的检查与测量监测 在运行中，对设备的某些状态量的定期或连续的测量通常围监测悟的状江态量从参数监测服输入需量——绩输入腰量泛侨指作亮用于乘设备肠、推吴动设促备运栏行和颂导致添设备吓劣化耐的各毯种输窄入量钱。输词入量位监测繁的目局的在捕于查砌明异辫常或破故障祥的来镰源，书同时堵根据妻实际峡情况忍，进绸一步喂推测带设备竖的运甲行可碌靠性碍和使类用寿欲命。输入危量有亦许多四种类女，如辟机械迹力（双拉力治、压新力、葵扭力帝、疲招劳应缠力等博）、胞化学贯作用中、电果或磁杂力的彻作用捐力等眼等。监测毙运行层状态轻量——能设备鉴发出裕运行塔状态鸭量有汇主动棒和被倍动两叛种方妹式。主动是发出贴的信首号：件主要逮是具姐有转救动部普件的饱设备获，在辨运行踪蝶中常垂会发枕出振麻动、撞热量抽或声柿音、邮光等狂信号鞭，统糊称为一次漆信号。被动圾发出贯的信翼号：灿主要辉针对就静止修的设戒备或隐没有谦运动料部件慰的设掏备，灾必须榜采取凭预加逆一定航量的飞输入刻，迫涛使设蒜备发津出信老号（陡即二次彻信号），族借以坐诊断庸设备冰的内挡部状睡态。剑取得布二次琴信号福的方宰法有辟：外供部刺积激法倚、照底射法蚀、涂习敷料井法。监测录输出料量——呈确定规设备绝的功壁能指用标诊断遍的常话用技耍术电流毫分析仪法——旨监测扛负载做电流讯幅值寸、波狡形并系进行厦频谱墓分析仇，可辩诊断作出电期机的裳转子慈绕组把断条庸、气训隙偏能心、部定子裙绕组羊故障匹、转宝子不勒平衡璃等缺漠陷；电流两频谱具分析鞠是诊要断和摆监测雪交流尚电机并故障贴的有求效方旋法，济它可树以诊委断交含流电童机笼披型绕醋组的馆断条呈、静腐态气累隙偏吹心、番动态禽气隙护偏心杏、机栋械不商平衡曾等故辜障。振动刷诊断——鱼对振念动信糖号进秤行信恋号处皂理和粗分析部；绝缘箱诊断——困利用以各种裁电气财试验海和特塘殊诊伴断方闯法，撇对设短备的篇绝缘含结构容、工盖作性贺能和殖是否迁存在贪缺陷含做出漠判断默，并侵对绝灾缘剩牧余寿贯命作椒出预椅测；温度慨诊断——场对设邪备各捕部分朴温度挠进行滤检测席或红叔外测驱试振声厅诊断——直对诊征断的板对象抛同时幕采集锹振动司信号话和噪包声信扔号输入货/输责出的践电量变电断设备钢——补变压聚器、考电压床互感佣器、鸦电流封互感圈器、优断路快器、辣隔离俭开关垒、耦船合电寇容器街、避湖雷器传等。电机毒主要往指发叙电机摇和高胁压电鲜动机准。避雷光器：匪工作吨电压秧下流购过避咳雷器针的电禾流及造其变盼化电磁资式电舒压互拔感器敞：工木作电岭压下忧的励当磁电坦流及角其变幼化耦合重电容稳器：期工作额电压烧下流影过绝畏缘的油电流I0及工拥作电悬压下王的噪息音干梁扰三相区电容般型设缺备：穴工作枕电压朽下每盟相流禾过绝装缘的报电流I0和三亿相选圈频电晕压U0值电力溜变压置器及夕电机解：电桂压、砍电流权（空伸载励洲磁电携流、冶负载锈电流逼、不惨对称畜电流蜘等）西、频袄率、透有功淋及无适功功姑率等特殊上电磁渠量轴电压：运行时转轴两端的电位差。设计和正常运行的电机设备其值很小。当电机设计、调整存在问题，电机出现故障的情况时，电机往往会出现较高的轴电压，因此，对电机轴电压的检测和诊断能发现电机存在缺陷，并有助于监视电机铁心和绕组的劣化过程。同时，可以采取措施，避免轴电压产生轴电流对轴承的损坏。轴电压产生的原因通常有：磁通脉动，通常由磁路不对称或磁场畸变引起；单极效应；电容电流等因素。轴电压含有交流分量、直流分量和高频分量，必须进行频谱分析。轴电压

不对称电流的出现可能原因有：①三相负荷不对称；②发生不对称故障；轴电压负序不对称电流

电气试验是判断电气设备性能尤其是电气性能的主要手段。对试验结果的分析与判断能发现可能存在的电气故障隐患。轴电压负序不对称电流

电气试验测量结果

转子绕组匝间短路是发电机运行中的一种常见故障。严重时会影响发电机的无功出力；不对称的匝间短路会导致发电机组振动加剧；可能进一步导致转子绕组对地绝缘损坏，发展为接地故障。采用微分探测线圈，安装在定转子间气隙或固定于定子槽内，由于探测线圈的感应电势正比于转子各槽漏磁密波的微分，从感应电势波形图可以判断对应各槽有无匝间短路。利用霍尔效应制造的霍尔元件可以测量交流和直流磁场的磁通密度。轴电压负序不对称电流

电气试验测量结果感应电势的微分探测（用于测量交变磁场）

例：章发电凝机轴冤电压过的测津量60然0MW发电犬机轴茶电压的测辰量发电是机冷锁却方父式为千水氢袭氢，军即定奴子线距圈采悉用水航内冷遣，转也子线甩圈采瞧用氢恒内冷唇，定幅子铁晃芯及煎其它运结构溉件采蜜用氢湿气表蝇面冷店却。为了要防止杆轴电厉压，罪在励也磁端聋的轴怨承环怒和用岸来阻赢止氢搏泄漏放的油疤密封雄装置咬处，认利用改聚脂扁玻璃疏叠片洞做成材绝缘蛇板，斗绝缘原板有掌绝缘僚电阻源测量惠引线冒引出送机外览，为崖日后右测量恳绝缘些板好污坏提号供了涨方便一启试验卸目的发电掌机组遗由于踩某些佛原因惩引起珠发电辣机组隐轴上扯产生什了电响压，舞如果肃在安夸装或午运行室中，均没有水采取盈足够窗的措绕施，割当轴怀电压侄足以灭击穿零轴与石轴承侮间的犯油膜买时，着便发祖生放缘瑞电，私会使输润滑像冷却株的油味质逐朗渐劣天化，既严重剃者会服使轴懂瓦烧考坏，畜被迫睬停机味造成动事故藏。所刑以在帖安装新和运殃行中肆，测震量检贸查发格电机军组的槽轴及种轴承挂间的容电压凡是十迟分必旗要的卡。二真产生宗轴电州压的袖原因1.撞发电淹机磁观通的术不对娇称范2果.高臂速蒸悔汽产妹生的语静电近由于滤在发谁电机吗同轴烤的汽临轮机乐轴封活不好耀，沿胃轴的衣高速鲜蒸汽格泄漏灾或蒸诉汽在溜汽缸针内高芝速喷疏射等躬原因滥使轴杂带电辩荷。或这种锤性质戒的轴门电压言有时尺很高竭，当块人触颗及时赢感到唐麻手炊，但盾它不仗易传贿导至泊励磁粥机侧昂，在贡汽机滥侧也浅有可提能破税坏油借膜和惹轴瓦作，通线常在兰汽机楼轴上稍接引幅接地部炭刷丛来消磁除。U1：汽端轴对地电压

U2：大轴电压

U3：励磁端对地电压

U4：轴承绝缘板对大轴

U5：轴承绝缘板对机座

U6：油密封装置绝缘板对大轴电压

U7：油密封装置绝缘板对机座电压

在2妇0MW尾(发电纠机电危压2廊0.鼠3KV饲,无功耀0MV屡AR司,励磁镰电压予15答0DC奥,励磁回电流灯17尿00A)和6义05MW禁(发电及机电荡压2划0.狱3KV连,无功闷10来0MV毫AR骡,励磁熄电压炼31乓6DC话,励磁川电流谊35繁32A)负荷吊下用Fl邻uk违e8诊7分别鱼测量振以上园电压U1U2U3U4U5U6U720MW57mv12.46v12.20v7.3v5.39v6.5v6.06v605MW64.2mv14.42v14.38v9.33v5.63v9.4v5.12vU2厌=U百3=薪U4父+U赖5，绝缘划良好局部勉放电局部猪放电驴是发术生在捡电极摩之间此不完禾全连邪同的举放电凶。局部愤放电础来源纳于设显备绝捉缘的饮局部案缺陷恭，例即如固陵体绝铸缘的居空隙他、液拉体绝灯缘的泄气泡损与杂借质；秒不同忌绝缘丸层之买间配躁合失桶调；滥绝缘遍体或窑导体氧的棱献角、虹毛刺懂，导粉体间蹈存在条接触辆不良标的部西位等拖，在绘外加成电压种的作誉用下跑产生馅的放孕电现厕象。匪这种酒放电疮反应喝过程叛会产金生带土电离践子相搏互碰高撞，轿同时乘也冲埋击到猜绝缘亲介质斗引起笛绝缘御材料匙出现任白痕春或树焦枝状射放电够痕迹系。局部洞放电尼能促誓使绝城缘油窄的分软解，哑使绝酸缘性喜能降琴低，鸟当进辟一步倡降低阔时就锐会产斥生绝郑缘击贩穿现箩象。局部寒放电扎反应挠了绝白缘或季导体荐间的魂电气筛性能泥的缺弊陷，打可作需为识秘别故倾障的情有效桂的特剑征量鞭。局部妥放电侧装置绘应到缓达以跌下要何求。监测重有害吊的局够部放欠电鉴别咽发生闪放电妻的类绿型诊断搁电气严设备粪绝缘喝老化圣或缺管陷状构态变压还器局路部放树电示贝意发电勺机局梢部放海电示沾例在实殊验室蜡条件润下，采用绸高压折电机舌定子矛线圈萌为试欺样，模透拟了盏大型蜡发电季机中守常见目的典绿型放肌电：累大型序发电骗机定揉子线梅圈绝局缘内色部放预电；类主绝虑缘与级铁心牛之间但的槽晶放电如；绕此组端枕部防谣晕层捏不良榨造成裂的放体电，坊以及育由于稿绕组时定、选转子奥漏水早、渗舟油使换端部轨绝缘昏受潮撕和污燃染产顺生的挤端部吸放电挺等。腔图1泉、图柏2、睛图3占给出架了采颗用宽柿频局堡部放刮电监椅测系切统采奔集到胆这几屡种放所电的茫时域以波形茫。内部昆放电绸波形座端谊部放棚电波龟形灾电晕证放电零波形发电鞠机局姜部放牙电示伐例对秦苍岭发禽电厂添某机拢组进君行了饥放电编监测从监堤测结钞果可充以看负出，触电机涌内部右存在据较大陕的干产扰，在干扰默信号缺的幅士度比槽放电诞信号遇大上贸百倍馆。现场梢采集充到放西电信哪号的滚时域庙及频释域波彩形。可见，信与号的俱主要板频率派分量叙在低覆频1MH套z以下茶。采狐用3敌0阶FI拖R的RL忧S自适唤应滤镇波器竿进行格数字只信号圣处理金，该惑滤波昆器的制噪声茅抑制裕率为灿40db规。发电莫机局铜部放泄电示浩例对秦鸣岭发秩电厂巴某机京组进奔行了鲁放电飞监测从监魄测结笼果可国以看塔出，魔电机猎内部职存在辰较大毁的干服扰，饶干扰戴信号普的幅百度比始放电闹信号榆大上俗百倍顶。自适赛应滤工波器驶消除极干扰未后得犹到放惨电波环形的守分析速结果采用货自适洲应滤部波器棚消除逃干扰仍后，篇在整田个频保域上备信号状的各叨个频夫率分霸量幅杨值相蜓当且亚幅值券较小武，说歌明无饮危害违性放害电存巩在。转子帝断条病的简贩单分父析直接伏起动狼的交诵流电刑机起驼动电叹流大袜（5为-7Ie），在很袭短的暂起动或过程朱中，烛笼型倘绕组蛋或阻代尼绕院组承票受很翼高的屋热引枣力和书机械轿应力纤，致转使笼厦条或举导条小和端鸣环在箱很高扔的应撤力下膝疲劳称断裂纪。直接毅起动呀的大梳电流盘还会沸在绕逃组端泡部产蚂生很汪大的箱电动狠力，栗使发繁生变财形和落产生序振动抱，造精成绝颗缘的搜机械硬损伤驶和磨屯损。在冷却据效果撒较差虫时，泳起动危电流塑产生棋的热梳应力狭较大旋，当鸡在重沫载或谈频繁吃起动赌情况仓下，绝笼条载、端秆环焊什接处疑是经茄常发疮生开却焊和广断裂萄的部圾位。转子