7、电气设备故障诊断综述.ppt

设备试验的重要意义 预防性试验是电力设备运行与维护工作的一个重要环节，是保证电力系统安全运行的有效手段之一。电力设备绝缘预防性试验是指对已经投运的设备按照规定的试验条件、试验项目和试验周期所进行的检查、试验和监测。它是判断设备能否继续投入运行，预防发生事故或设备损坏以及保证设备安全运行的重要措施。因此，我国规定，凡电力系统的设备，应根据《电力设备预防性试验规程》的要求进行预防性试验，防患于未然。 产生缺陷的原因 电气设备在制造、运输和检修过程中，有可能因发生意外事故而残留有潜伏性缺陷；在长期运行过程中，又受到电场的作用、导体发热的作用、机械力损伤与化学腐蚀作用以及大气条件的影响等，在这些外界因素的影响下，可能逐渐产生缺陷，使其绝缘性能变坏，这就是通常所说的劣化。劣化的绝缘有的是可逆的，有的是不可逆的。可逆：绝缘受潮，烘干后可以恢复其绝缘性能。绝缘在各种因素的长期作用下发生一系列的物理、化学变化，导致绝缘性能和机械性能等不断下降，我们称这种劣化为老化。 设备劣化是指设备降低或丧失了规定的功能。设备劣化包括设备工作异常、性能降低、突发故障、设备损坏和经济价值降低等状态表现的总称。 预防性试验的分类 按对被试设备绝缘的危险性进行分类： 1、非破坏性试验 2、破坏性试验 按照停电与否进行分类： 1、常规停电预防性试验 2、在线监测 按测量的信息分类： 1、电气法 2、非电气法 破坏性试验： 交流耐压试验，直流耐压试验 非破坏性试验： 测量绝缘电阻、测量泄露电流、测量介质损耗因数、测量电压分布等 变压器油在运行中因受温度、电场、氧气及水分和铜、铁等材料的催化作用，发生氧化、裂解与碳化等反应，生成某些氧化产物及其缩合物（油泥），产生氢及低分子烃类气体和固体X腊等。 当变压器油受高电场能量的作用时，即使温度较低，也会分解产气。在场强为130kV/cm作用下，变压器油在25~30℃时的产气成分如表2－5所示。 表2－5在场强为130kV/cm作用下变压器油的产气组分（体积%） 试样编号 CH4 C2H6 C2H4 C2H2 1 3.3 1.7 1.9 3.0 2 2.2 1.4 2.3 2.4 3 3.72 1.01 1.61` 1.42 变压器油中溶解的气体在电场作用下将发生电离，释放出的高能电子与油分子发生碰撞，把其中的H原子或CH3原子团游离出来而形成游离基，促使产生二次气泡。 综上所述，变压器油是由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混合物，由于电或热故障的原因，生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基，这些氢原子或自由基通过复杂的化学反应迅速重新化合，形成氢气和低分子烃类气体，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，也可能生成碳的固体颗粒及碳氢聚合物（X腊）。在故障初期，所形成的气体溶解于油中；当故障能量较大时，也可能聚集成游离气体。油碳化生成碳粒的温度在500-800℃，碳的固体颗粒及碳氢聚合物可沉积在设备的内部。低能量放电性故障，如局部放电通过离子反应而形成重新化合成烃类气体，依次需要越来越高的温度和越来越多的能量。 乙烯虽然在较低的温度时也有少量生成，但主要是在高于甲烷和乙烷的温度即大约为500℃下生成。乙炔一般在800-1200℃的温度下生成，而且当温度降低时，反应迅速被抑制，作为重新化合物的稳定产物而积累。因此，虽然在较低的温度下（低于800℃）也会有少量乙炔生成，但大量乙炔是在电弧的弧道中产生。此外，油在起氧化反应时，伴随生成少量CO和CO2，并且CO和CO2能长期积累，成为数量显著的特征气体。 二、固体绝缘材料的分解及气体 油纸绝缘包括绝缘纸、绝缘纸板等，它们的主要成分是纤维素。长期互相之间氢键的引力和摩擦力，纤维素有很大的强度和弹性，因此机械性能良好。聚合物裂解的有效温度高于105℃，完全裂解和碳化高于300℃，在生成水的同时，生成大量的CO和CO2及少量烃类气体和呋喃化合物，同时油被氧化。CO和CO2的生成不仅随温度升高而加快，而且随油中氧的含量和纸的湿度增大而增加。由表2－6的试验结果可知，纤维素热分解的气体组分主要是CO和CO2。 表2－6 温度470℃时纤维素热分解产物 分解产物 重量/（%） 分解产物 重量/（%） 水 35.5 CO2 10.40 醋酸 1.40 CO 4.20 丙铜 0.07 CH4 0.27 焦油 4.20 C2H4 0.17 其他有机物质 5.20 焦炭 39.59 第三节 电气设备内部故障与油中特征气体的关系 充油电气设备内部故障模式主要是机械、热和电三种类型，而又以后两种为主，并且机械性故障常以热的或电的故障形式表现出来。从表2－7国内对359台故障变压器的故障类型进行统计的