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個或某幾幾個部分分（局部部受潮，，局部機機械損傷傷，絕緣緣內(nèi)部氣氣泡，瓷瓷介質(zhì)裂裂紋）。。---發(fā)展速度度快，危危險大。2分布性缺缺陷：指由于于受潮，，過熱，，動力負負荷及長長時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機械老化化：機械應(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（如如耐電強強度，機機械強度度）通過過破壞性性試驗方方法得到到。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方方法得到到。一、電力設(shè)備備絕緣預(yù)預(yù)防性試試驗電力設(shè)備備制造過程程中的檢測試試驗主要要有：型型式試驗驗，例行行試驗，，出廠試試驗。運行前和和運行中中的檢測試試驗主要要有：交交接試驗驗，預(yù)防防性試驗驗，在線線監(jiān)測。。預(yù)防性試試驗分為為：非破壞性性試驗（目的判判斷絕緣緣狀態(tài)，，及時發(fā)發(fā)現(xiàn)可能能的劣化化現(xiàn)象））破壞性試試驗（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?zāi)壳半娏αυO(shè)備預(yù)預(yù)防性試試驗主要要有：絕絕緣電阻阻測量，，直流泄泄漏電流流測量，，介質(zhì)損損耗角正正切，絕絕緣油試試驗，微微量水分分測定，，油中溶溶解氣體體色譜分分析，局局部放電電試驗，，直流耐耐壓試驗驗，交流流耐壓試試驗。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)備運運行狀態(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、不不停機的的情況下下，通過過使用先先進的技技術(shù)手段段，對設(shè)設(shè)備狀態(tài)態(tài)進行監(jiān)監(jiān)測和分分析，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勢等，以以確定合合理的檢檢修時間間和方案案。一、故障診斷斷技術(shù)的的產(chǎn)生及及其作用用通過對電電氣設(shè)備備的試驗驗和各種種特性的的測量，，識別、、評估設(shè)設(shè)備在運運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)測測”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診斷斷被動診斷斷主動診斷斷故障已發(fā)發(fā)生，機機組停運運，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)電機定定子接地地保護動動作：2.發(fā)電機PT3U0動作（見見分析））運行中故故障發(fā)生生了，是是否停運運急需診診斷出結(jié)結(jié)果如：：CT斷線運行的設(shè)設(shè)備有無無故障現(xiàn)場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)備檢檢查高壓試驗驗機械特性性試驗二次回路路及二次次裝置檢檢查傳動試驗驗定值檢檢測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)境和苛苛刻的運運行條件件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護一、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60年代起源源于美國國。對軍軍事、航航天設(shè)備備進行早早期異常常檢測。。經(jīng)歷過過重大事事故之后后，人們們認識到到：現(xiàn)代代化設(shè)備備的故障障先兆必必須早期期預(yù)報，，以防患患于未然然，否則則產(chǎn)生嚴嚴重后果果。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)運運而生。。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)在還還沒有永永遠不出出故障的的設(shè)備。。人生了了病有時時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)備備正常運運行，從從而嚴重重影響生生產(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再再進行維維修。2.預(yù)防維修修：預(yù)先制制定計劃劃，定期期進行檢檢修和更更換。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)容和時時間、制制定維修修方案。。事后維修修的優(yōu)缺缺點優(yōu)點：不需要要安排計計劃。對對一些些設(shè)備，，更換比比修理更更便宜。。缺點：意外停停機引起起生產(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。庫存存?zhèn)淦穫鋫浼顿Y資多。預(yù)防維修修優(yōu)缺點點優(yōu)點：機機器壽命命較長。。減少意意外停機機。備件庫存存較少。。缺點：到到期必修修,缺乏對設(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費,降低了供供電可靠靠性;過剩維修修也會引引起人為為維修故故障。狀態(tài)維修修優(yōu)缺點點優(yōu)點：減少非非計劃停停機損失失，維修修時間間間隔可以以縮短或或延長，，維修費費用大為為減少，，備件庫庫存最小小。缺點：診斷的的正確與與準確性性需要保保障。先進的維維修理念念1、采用現(xiàn)現(xiàn)代故障障診斷和和狀態(tài)監(jiān)監(jiān)測技術(shù)術(shù)，發(fā)展展以狀態(tài)態(tài)監(jiān)測為為基礎(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)檢修修是我國即即將面臨臨的先進進設(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方面面進行一類是對對設(shè)備進進行不間間斷實時時動態(tài)的的在線監(jiān)測測,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為為主,通過各種種離線數(shù)據(jù)據(jù)分析對設(shè)備狀狀態(tài)進行行綜合診斷斷。實現(xiàn)狀態(tài)態(tài)檢修的的前提：必須進行行可靠的狀狀態(tài)監(jiān)測測與準確的故故障診斷斷以及有效的故故障預(yù)報報。電氣設(shè)備備狀態(tài)監(jiān)監(jiān)測與故故障診斷斷的意義義1.識別有無無故障；；發(fā)現(xiàn)故障障及時報報警；2.判斷故障障性質(zhì)、、程度和和部位；；作出故故障趨勢勢分析，，就是在在設(shè)備運運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、預(yù)預(yù)報設(shè)備備未來的的狀態(tài)。。為設(shè)備備檢修項項目、內(nèi)內(nèi)容、時時間等提提供依據(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)測測和故障障診斷的的對象由于故障障發(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)害進程較慢慢的一類故故障現(xiàn)象象,例如絕緣緣故障、、機械系系統(tǒng)故障障等。當(dāng)出現(xiàn)故故障征兆兆時,需要對故故障進行行定位,或?qū)收险系某潭榷群桶l(fā)展展進行監(jiān)監(jiān)測,采取措施施,防止故障障狀態(tài)的的進一步步發(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)測和和故障診診斷的對對象。一、故障診斷斷技術(shù)的的產(chǎn)生及及其作用用(三）對設(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個階段。。1.初期階段：：故障率較較高。原因：①設(shè)設(shè)備運行、、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)人員員對設(shè)備的的操作和維維護還還需要有一一個適應(yīng)和和熟悉的過過程。嚴重的突發(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階段破壞點危險水平注意水平實施修復(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，重新新進入低故故障率的穩(wěn)穩(wěn)定期，這這樣就延長長了設(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）國外外發(fā)展概況況1967年4月，美國宇宇航局（NASA）創(chuàng)導(dǎo)，在在海軍研究究室主持下下，成立了了美國機械械故障預(yù)防防小組。歐歐洲：英國國、瑞典等等相繼開展展此項研究究。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項工作。二、故障診斷技技術(shù)在國內(nèi)內(nèi)外的發(fā)展展簡況大型化自動化連續(xù)化高速化故障診斷技技術(shù)發(fā)展促進（二）國內(nèi)發(fā)展概概況始于20世紀70年代末，80年代初。國國內(nèi)一些重重點大學(xué)（（西交、東東電等）相相繼成立了了故障診斷斷研究室。。目前，國國內(nèi)大部分分200MW以上機組裝裝有狀態(tài)監(jiān)監(jiān)測系統(tǒng)。。故障診斷技技術(shù)成為生生產(chǎn)領(lǐng)域的的研究熱點點應(yīng)用領(lǐng)域廣廣泛：航天天、軍事、、電力、化化工、交通通、機械制制造等。電力診斷對對象：火力力水力發(fā)電電機組、電電力 （indetail）變變壓器器、電動機機等。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.故障診斷機機理的研究究：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：故障信號號的采集、、選擇、處處理和分析析過程。例例：傳感器器采集設(shè)備備運行中的的的信號（（振動、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速），時時、頻域分分析，識別別評價設(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)展趨勢勢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)可觀觀測的設(shè)備備故障表征征來確定下下一步的檢檢測部位，，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)展趨勢勢診斷過程采采用四項技技術(shù)：1.檢測技術(shù)：：準確采集集反映設(shè)備備狀態(tài)的信信號和參數(shù)數(shù)。2.信號處理技技術(shù)：將信信號經(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)測技術(shù)：：對已識別別出來的故故障進行預(yù)預(yù)測，預(yù)測測故障的發(fā)發(fā)展趨勢和和設(shè)備的剩剩余壽命。。三、故障診斷技技術(shù)構(gòu)成與與發(fā)展趨勢勢故障診斷與與狀態(tài)監(jiān)測測的關(guān)系狀態(tài)監(jiān)測（（Conditionmonitoring）：監(jiān)測和和分析設(shè)備備的系統(tǒng)工工作狀態(tài)信信息。實時時掌控設(shè)備備基本工作作狀態(tài)。通過監(jiān)測結(jié)結(jié)果與設(shè)定定閾值之間間的對比，，僅對設(shè)備備運行狀態(tài)態(tài)作出正常常、異?；蚧蚬收系呐信袛?，而對對故障性質(zhì)質(zhì)、嚴重程程度等不予予或無法進進行更加深深入的診斷斷。狀態(tài)監(jiān)測+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)展趨勢勢故障診斷技技術(shù)的發(fā)展展趨勢信息采集：：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、足足夠、準確確。診斷方法：：根據(jù)數(shù)量量較為有限限的狀態(tài)信信息，采用用先進的診診斷方法、、技術(shù)，準準確判斷和和區(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)展趨勢勢它的發(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。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)展趨勢勢（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、電動機機等。（二）故障診斷系系統(tǒng)與斷電電保護的區(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