田 丹

(黔西南民族职业技术学院，贵州 兴义 562400)

发电厂电气设备状态监测和故障诊断

田 丹

(黔西南民族职业技术学院，贵州 兴义 562400)

电气设备在线监测技术在发电厂生产发电的工作运行中处于至关重要的地位，它直接影响着发电厂安全生产的目标。总结电气设备状态检测与故障诊断技术的经验，对变压器振动故障诊断进行模拟研究是十分必要和重要的。

发电厂；电气设备；状态监测； 故障诊断

1 发电厂电气设备状态监测与故障诊断系统的构成

状态监测主要包括以下环节：检测信号、采集数据、处理数据及状态诊断。具体过程是：由各种数据采集设备采集光、电、振动、化学、温度和流量的数据，通过设备信号检测，要经过传输、转换、采集、处理这四个环节。这些信号被数据采集单元记录并存储于存储器之中。在传输载体的选择上，可以用光缆和电缆。但在实际应用中，为了提高采集信号的抗干扰能力，多选用光缆或数字信号进行传输。现阶段，我国主要用三种方式来进行数据采集：信号波形的采集方式、信号峰值的采集方式、记录峰值脉冲采集方式。在数据采集时，主要是要增强抗干扰性，把有用的信号保留或加强，从而提炼有用信号特征。根据提炼出的有用信号，选用各种分析研判的方法，如人工智能神经网络、专家诊断系统和模糊逻辑概念等，诊断出最后结果。

2 发电厂电气设备状态监测技术

2.1 局部放电在线监测技术

电气设备中，由于设备绝缘平均工作场的结构复杂，不均匀的电场分布，非常有可能会产生局部电场较高。不当的工艺处理方法和恶劣的运行条件，都会发生个别区域先出现局部放电，最终逐渐发展到严重事故程度。特别是在变压器的油纸绝缘中存在一些有气隙的地方，也容易产生局部放电现象。变压器放电的检测方法主要有以下几种：

2.1.1 超声检测法的应用

变压器油枕壁上固定着超声传感器，这个传感器能够接受到变压器内部的局部放电所产生的超声波，可以非常准确地监测到局部放电的大小和所在位置。压电传感器是超声检测法通常采用的超声波传感器，选用的是70～150KHz的频率范围，这样能完全把铁心磁噪声和变压器机械振动噪声所避开。超声检测法还有一个好处就是它可以很少受电气的干扰，所以它在局部放电方面得到了广泛的应用。虽然我国现阶段对超声检测法有了较为深入的研究，但各种声介质对声检测都有一定的衰减，声速强弱和变压器内部绝缘的复杂结构，造成了检测结果各不相同。尤其是现在一些超声波的检测传感器在抗电磁干扰方面能力不强，灵敏度也不太高的情况下，大大增加了检测难度。这几年来，由于电子放大技术和声电换能元件效能的大幅提高，灵敏度超声检测技术也得到了较大的发展，因而这种超声检测法是非常有希望得到大的发展和应用的。

2.1.2 光测法的应用

这种方法的原理是变压器内部局部放电产生了光辐射而形成的。在变压器中，各种局部放电产生的波长是在500～700 mm。检测法还可以测试光电转换后的电流属性，对局部放电能够有效鉴别。光测法在实验验证理论方面取得了较大进展，尤其针对局部放电有较好的测试效果。但是由于光测法灵敏度低、价格昂贵，而且被检测的物体还必须处于透明状态，因而没有广泛推广。

2.1.3 化学检测法的应用

变压器内的局部放电会使一些绝缘体化学反应成一种或几种新的物质，而通过检测这些物质的构成和浓度，也能探知到局部放电状态。由于这种方法比较方便实用，所以被广泛应用于在线故障检测当中。虽然对一些早期故障比较敏感，但对突发性故障检测的能力明显不足，并且这种方法截至目前还没有形成一个统一的标准，也没有建立起故障可自动识别系统。

2.1.4 脉冲电流法的应用

这种检测局部放电的方法其实是一种比较早的检测识别方法，它主要是通过几个组件上所引起的局部放电而导致产生了脉冲电流，以电流的大小来判断实际放电量的多少。在国际上，它有统一的标准，也被广泛的应用到检测局部放电的各个领域。它的传感器可按窄带和宽带两种进行划分。窄带电流传感器的优点是比较灵敏，比较稳定，不易受外界因素的干扰。但这种传感器在输出的波形方面还存在着一定的不足。宽带电流传感器优点是分辨识别比较高，但它也有许多缺点与不足，如：抗干扰能力不好，极易受到外界因素的干扰而产生不稳定的现象。测试频率较低，测试容易出现不准确的现象。测试的样品电容比较大时，受阻抗的影响比较大，也影响灵敏度。

2.1.5 射频检测法的应用

这种方法主要从变压器的中点处测量信号源，并且不需要改变电力系统的原有运行方式，可以提高局部放电的测算频率。但这种方法也有它的缺点，如对局部放电的总和测算不详细，易受外来因素的干扰。然而随着在线监测技术的不断发展，射频检测法在局部放电检测领域得到了很好的发展和应用。

2.1.6 超高频局部放电检测法的应用

这种检测的方法是一种新的局部放电检测方法，它应用的原理是在变压器局部放电时，产生超高频的信号，并且能进行信号的定位和检测，有很强的抗干扰特征。它的主要优点有：当只考虑噪声对灵敏度的影响时，会检测到更高的灵敏度。在考虑变压器使用情况时，产生的电磁干扰会有比较低的频率。用这种传感器可以测量到比较真实的局部放电的物理数据。

在实际在线检测中，往往几种检测方法联合在一起使用，有物理征兆识别、故障部位定位等几个部分，主要还是以检测电脉冲和超声波信号为主。在不同的部位放置五个超声波传感器，最终从电声信号中超声波型牲，从而测算出放电量的大小，确定局部放电点的准确方位。

2.2 油色谱监测技术

这种分析油中气体的方法也是设备绝缘检测中常用到的方法，是很成熟的检测方法。它主要原理是用电和热，把电气设备中的油和材料进行老化和分解，产生一些低分子气体，如氢气、一氧化碳和二氧化碳等。当设备内部发生放电故障或潜在故障时，就会加快气体的生成速度，以这些气体的生成速率，就会探知设备故障的种类及严重程度。因为不同种类、不同程度的故障会产生不同类型、不同含量的气体。通过对这些气体进行分析研究，就会达到判断故障类别的目的。

2.3 介损监测技术

它主要用于电容类型的设备上。电容型设备的主要特点是绝缘的覆盖率较高，有的甚至是全部绝缘。检测的介电质的特性，也可用相对测量法加以克服。由于外界环境的变化会导致测量结果的波动，所以，相对测量值是保持稳定的，真实反映设备的绝缘情况。

3 变压器振动故障分析

3.1 振动信号诊断法

在电力变压器的铁心出现位移、松动和变形时，就会脱离正常振动信号的状态，而出现高频成分，且铁心的位移、松动和变形的振动程度与高频多少是成正比的。变压器铁心发生故障变化时，信号的能量分布也会相应的发生变化。

3.2 变压器振动故障诊断方法应用

基于振动信号故障诊断方法，若对时域信号频谱分析，可以得出各分量幅值出现明显变化时，就可判断变压器发生了故障，须进行检测来确定故障损伤程度。

4 结语

我国目前电气设备在线检测研究还处于初级阶段，实践运行经验还比较缺乏，所以，许多监测系统还不够完善和精确，还要继续积累有益经验，确立统一标准，广泛开展实践，建立与专家体系相应的检测标准。

[1] 盛兆顺，尹琦岭.设备状态监测与故障诊断技术及应用[M].化学工业出版社，2015.

[2] 陈家斌.电气设备各故障检测诊断方法及实例[M].中国水利水电出版社，2016.

Electrical equipment condition monitoring and fault diagnosis of power plant

TIAN Dan

(Guizhou Southwest Vocational and Technical College, Xingyi 562400, China)

On-line monitoring technology of electrical equipment is of vital importance in the operation of power generation production. It directly affects the goal of safe production of power plants. It is necessary and important to summarize the experience of electrical equipment condition detection and fault diagnosis technology, and to simulate the vibration diagnosis of transformer.

Power plant; Electrical equipment; Condition monitoring; Fault diagnosis

2017-04-23

田丹 (1986-)，女，硕士研究生。

TM62

B

1674-8646(2017)12-0056-02