電力系統(tǒng)故障診斷與維修技術(shù)培訓(xùn)教材引言：電力系統(tǒng)故障診斷與維修的重要性電力系統(tǒng)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基石，其安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行直接關(guān)系到社會(huì)生產(chǎn)與人民生活的方方面面。在電力系統(tǒng)的漫長(zhǎng)服役周期中，由于設(shè)備老化、環(huán)境影響、操作不當(dāng)、外部干擾以及不可預(yù)見(jiàn)的突發(fā)因素，故障的發(fā)生在所難免。故障不僅可能導(dǎo)致局部停電，影響用戶正常用電，嚴(yán)重時(shí)甚至可能引發(fā)大面積停電事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。因此，快速、準(zhǔn)確地診斷故障原因，采取有效的維修措施，及時(shí)恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行，是保障電力系統(tǒng)可靠性的核心環(huán)節(jié)。本教材旨在系統(tǒng)闡述電力系統(tǒng)常見(jiàn)故障的類型、成因、診斷方法與維修技術(shù)，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)從業(yè)人員的故障分析能力和實(shí)際操作技能，以期為提升電力系統(tǒng)運(yùn)維水平貢獻(xiàn)力量。第一章：電力系統(tǒng)故障的類型與原因分析1.1故障的基本概念與分類電力系統(tǒng)故障通常指系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，因某種原因?qū)е缕湔９ぷ鳡顟B(tài)被破壞，電氣參數(shù)（電壓、電流、頻率等）偏離額定值，甚至造成設(shè)備損壞或供電中斷的事件。故障的分類方式多種多樣：*按故障發(fā)生的部位：可分為發(fā)電設(shè)備故障（如發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)故障）、輸電線路故障（如架空線、電纜故障）、變電設(shè)備故障（如變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)故障）、配電設(shè)備故障以及用電設(shè)備故障等。*按故障的性質(zhì)：可分為短路故障、斷線故障、接地故障、設(shè)備元件損壞故障等。其中，短路故障最為常見(jiàn)且危害較大，包括三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路。*按故障持續(xù)時(shí)間：可分為永久性故障和瞬時(shí)性故障。瞬時(shí)性故障在故障發(fā)生后，若迅速切除故障點(diǎn)，系統(tǒng)通?？勺詣?dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行；永久性故障則需要人工干預(yù)排除。1.2常見(jiàn)故障原因分析電力系統(tǒng)故障的成因復(fù)雜多樣，往往是多種因素共同作用的結(jié)果。深入分析故障原因，是有效診斷和預(yù)防故障的前提。*設(shè)備自身原因：*絕緣老化與損壞：長(zhǎng)期運(yùn)行的電氣設(shè)備，其絕緣材料會(huì)因熱、電、機(jī)械力、化學(xué)及環(huán)境因素（如濕度、污穢、紫外線）的作用而逐漸老化，絕緣性能下降，最終導(dǎo)致?lián)舸┗蜷W絡(luò)。*機(jī)械部件磨損與失效：如斷路器操作機(jī)構(gòu)卡澀、接觸不良，變壓器分接開(kāi)關(guān)接觸不良，電機(jī)軸承磨損等。*制造缺陷：設(shè)備在生產(chǎn)制造過(guò)程中存在的材質(zhì)不合格、工藝不良、裝配不當(dāng)?shù)葐?wèn)題，可能在運(yùn)行初期或經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后暴露出來(lái)。*外部環(huán)境因素：*自然災(zāi)害：雷擊是導(dǎo)致輸電線路和變電站設(shè)備故障的重要原因之一；強(qiáng)風(fēng)可能吹斷線路、引起倒桿；暴雨、洪水可能淹沒(méi)設(shè)備、導(dǎo)致絕緣降低；冰雪可能造成線路覆冰舞動(dòng)、斷線或桿塔倒塌；地震則可能直接破壞電力設(shè)施。*外力破壞：如施工挖掘?qū)е码娎|損傷，車輛碰撞桿塔，風(fēng)箏、塑料布等異物纏繞線路，鳥(niǎo)害導(dǎo)致線路短路等。*環(huán)境污穢：工業(yè)污穢、沿海鹽霧、城市揚(yáng)塵等會(huì)附著在絕緣子表面，在潮濕條件下導(dǎo)致絕緣水平降低，引發(fā)閃絡(luò)。*運(yùn)行維護(hù)因素：*操作不當(dāng)：誤操作、操作順序錯(cuò)誤、過(guò)電壓操作等。*維護(hù)管理不善：定期巡檢不到位，預(yù)防性試驗(yàn)未按規(guī)程執(zhí)行，設(shè)備缺陷未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，備品備件管理混亂等。*過(guò)負(fù)荷運(yùn)行：長(zhǎng)期或短時(shí)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致設(shè)備過(guò)熱，加速絕緣老化，甚至燒毀設(shè)備。*系統(tǒng)運(yùn)行方式與擾動(dòng)：*系統(tǒng)振蕩：由大擾動(dòng)引起的系統(tǒng)功角不穩(wěn)定，可能導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)或設(shè)備損壞。*過(guò)電壓：包括內(nèi)部過(guò)電壓（如操作過(guò)電壓、諧振過(guò)電壓）和外部過(guò)電壓（如雷擊過(guò)電壓），均可能對(duì)設(shè)備絕緣造成威脅。第二章：電力系統(tǒng)故障診斷方法與步驟2.1故障診斷的基本原則電力系統(tǒng)故障診斷應(yīng)遵循以下基本原則，以確保診斷工作的準(zhǔn)確性和高效性：*安全第一：在任何情況下，確保人身和設(shè)備安全是首要前提。診斷工作必須嚴(yán)格遵守安全規(guī)程。*先外后內(nèi)：先檢查設(shè)備外部有無(wú)明顯的異?，F(xiàn)象，如有無(wú)破損、變形、滲漏、異味、焦痕等，再考慮進(jìn)行內(nèi)部檢查。*先簡(jiǎn)后繁：先從簡(jiǎn)單、直觀、可能性大的原因入手，逐步深入到復(fù)雜、隱蔽、可能性小的因素。*先靜后動(dòng)：在設(shè)備未通電（靜態(tài)）情況下進(jìn)行檢查和初步判斷，再根據(jù)需要進(jìn)行通電（動(dòng)態(tài)）試驗(yàn)。*綜合分析：結(jié)合故障現(xiàn)象、保護(hù)動(dòng)作情況、運(yùn)行記錄、設(shè)備歷史數(shù)據(jù)以及各種檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合判斷，避免片面性。2.2常用故障診斷方法故障診斷方法多種多樣，實(shí)際應(yīng)用中往往需要多種方法結(jié)合使用。*直觀檢查法：通過(guò)人的感官（眼、耳、鼻、手）對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查。觀察有無(wú)異常聲響、氣味、顏色變化、變形、滲漏油、破損等；觸摸設(shè)備外殼溫度是否過(guò)高（需注意安全）。這是最基本、最直接的診斷方法，往往能發(fā)現(xiàn)一些明顯的故障點(diǎn)。*儀表測(cè)量法：利用各種電氣儀表（如萬(wàn)用表、兆歐表、鉗形電流表、示波器、紅外測(cè)溫儀等）對(duì)設(shè)備的電氣參數(shù)（電壓、電流、電阻、絕緣電阻、溫度等）進(jìn)行測(cè)量，與正常數(shù)值比較，判斷設(shè)備是否存在故障及故障性質(zhì)。*試驗(yàn)分析法：對(duì)于一些復(fù)雜故障或需要精確判斷的情況，需進(jìn)行專門的電氣試驗(yàn)，如直流電阻測(cè)試、變比測(cè)試、介損測(cè)試、局部放電測(cè)試、耐壓試驗(yàn)等。這些試驗(yàn)?zāi)苌钊虢沂驹O(shè)備內(nèi)部的絕緣狀況和電氣性能。*邏輯推理法：根據(jù)故障現(xiàn)象、設(shè)備結(jié)構(gòu)原理、保護(hù)動(dòng)作邏輯以及運(yùn)行工況，進(jìn)行逐步推理分析，縮小故障范圍，確定故障點(diǎn)。這要求診斷人員具備扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。*數(shù)據(jù)分析法：隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提高，SCADA、EMS、故障錄波器、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等積累了大量運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的采集、整理和分析（如趨勢(shì)分析、對(duì)比分析、諧波分析等），可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)的評(píng)估和故障的預(yù)警、診斷。2.3故障診斷的一般步驟系統(tǒng)的故障診斷通常遵循一定的工作流程：1.故障信息收集與初步判斷：接到故障通知后，立即收集相關(guān)信息，包括故障發(fā)生時(shí)間、現(xiàn)象（如有無(wú)爆炸聲、閃光，儀表指示變化，保護(hù)及自動(dòng)裝置動(dòng)作情況，有無(wú)告警信號(hào)等）、當(dāng)時(shí)的天氣情況、系統(tǒng)運(yùn)行方式等。對(duì)故障的性質(zhì)、范圍和嚴(yán)重程度做出初步判斷。2.現(xiàn)場(chǎng)檢查與確認(rèn)：攜帶必要的工具和儀表趕赴現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行安全措施后，開(kāi)展直觀檢查。核實(shí)保護(hù)動(dòng)作情況，檢查故障設(shè)備外觀有無(wú)異常。3.故障范圍縮小與定位：根據(jù)初步判斷和現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果，結(jié)合系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，運(yùn)用儀表測(cè)量、分段排除等方法，逐步縮小故障范圍，最終確定具體的故障點(diǎn)和故障類型。4.故障原因分析：在確定故障點(diǎn)后，深入分析導(dǎo)致故障發(fā)生的根本原因，是設(shè)備本身問(wèn)題、外部環(huán)境影響還是人為因素。5.制定處理方案：根據(jù)故障原因和現(xiàn)場(chǎng)條件，制定安全、合理、經(jīng)濟(jì)的故障處理方案和搶修措施。第三章：主要電力設(shè)備故障診斷與維修技術(shù)3.1變壓器故障診斷與維修變壓器是電力系統(tǒng)中的核心設(shè)備，其故障診斷與維修至關(guān)重要。*常見(jiàn)故障類型：*繞組故障：匝間短路、相間短路、接地短路、斷線等。*鐵芯故障：鐵芯多點(diǎn)接地、鐵芯絕緣損壞、鐵芯穿心螺桿絕緣損壞導(dǎo)致渦流過(guò)大過(guò)熱。*套管故障：套管閃絡(luò)、炸裂、漏油、絕緣老化。*分接開(kāi)關(guān)故障：接觸不良、觸頭燒損、檔位指示錯(cuò)誤、操作卡澀。*油質(zhì)劣化與滲漏：絕緣油受潮、老化、污染導(dǎo)致絕緣性能下降；油箱、閥門、法蘭等部位滲漏油。*典型診斷方法：*油中溶解氣體分析（DGA）：通過(guò)檢測(cè)變壓器油中溶解的特征氣體（如氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等）的組分和含量，判斷設(shè)備內(nèi)部是否存在過(guò)熱、放電等潛伏性故障，是一種非常有效的預(yù)防性診斷手段。*電氣試驗(yàn)：包括絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)測(cè)試，直流電阻測(cè)試，變比測(cè)試，組別測(cè)試，介損測(cè)試，局部放電測(cè)試，交流耐壓試驗(yàn)等。*紅外檢測(cè)：檢測(cè)變壓器本體、套管、引線接頭等部位的溫度分布，發(fā)現(xiàn)過(guò)熱點(diǎn)。*油質(zhì)化驗(yàn)：檢測(cè)油的水分、酸值、介損、擊穿電壓、色譜等指標(biāo)，評(píng)估油質(zhì)狀況。*維修技術(shù)要點(diǎn)：*繞組故障修復(fù)：根據(jù)故障嚴(yán)重程度，可采取局部修復(fù)或更換繞組。工藝要求高，需嚴(yán)格控制清潔度、干燥度和絕緣處理質(zhì)量。*鐵芯故障處理：查找并消除鐵芯多點(diǎn)接地原因，修復(fù)鐵芯絕緣。*套管檢修或更換：清潔套管，檢查有無(wú)裂紋、破損，更換老化密封件，必要時(shí)進(jìn)行套管試驗(yàn)或更換。*分接開(kāi)關(guān)檢修：解體清洗，打磨觸頭，調(diào)整觸頭壓力，更換磨損部件，進(jìn)行操作試驗(yàn)和接觸電阻測(cè)量。*油處理與更換：對(duì)不合格的油進(jìn)行過(guò)濾、干燥處理，或進(jìn)行整體換油。處理滲漏點(diǎn)，確保密封良好。3.2輸電線路故障診斷與維修輸電線路分布廣泛，受環(huán)境影響大，是故障的高發(fā)區(qū)域。*常見(jiàn)故障類型：*短路故障：?jiǎn)蜗嘟拥亍上喽搪?、兩相接地短路、三相短路，多由雷擊、外力破壞、絕緣子閃絡(luò)、導(dǎo)線接頭燒斷等引起。*斷線故障：導(dǎo)線、架空地線斷裂，多由過(guò)載、腐蝕、機(jī)械損傷、覆冰、舞動(dòng)等引起。*接地故障：桿塔接地電阻超標(biāo)，接地引下線斷裂或接觸不良。*絕緣子故障：絕緣子閃絡(luò)、擊穿、掉串、污穢嚴(yán)重。*桿塔及基礎(chǔ)故障：桿塔傾斜、變形、損壞，基礎(chǔ)沖刷、下沉、開(kāi)裂。*典型診斷方法：*故障測(cè)距：利用線路保護(hù)裝置、故障錄波器或?qū)Ｓ霉收蠝y(cè)距儀進(jìn)行故障點(diǎn)定位。*巡線檢查：包括人工巡線、直升機(jī)/無(wú)人機(jī)巡線、在線監(jiān)測(cè)裝置（如覆冰、舞動(dòng)、微風(fēng)振動(dòng)監(jiān)測(cè)）。重點(diǎn)檢查導(dǎo)線、絕緣子、金具、桿塔、基礎(chǔ)、接地裝置等。*絕緣電阻測(cè)量：搖測(cè)線路絕緣電阻，判斷線路是否存在接地或絕緣不良。*維修技術(shù)要點(diǎn)：*故障點(diǎn)查找與隔離：根據(jù)故障測(cè)距結(jié)果和巡線情況，準(zhǔn)確找到故障點(diǎn)并進(jìn)行隔離。*導(dǎo)線修復(fù)或更換：斷線故障需進(jìn)行導(dǎo)線連接（采用壓接或爆壓工藝），損傷嚴(yán)重時(shí)需更換線段。確保連接強(qiáng)度和電氣性能。*絕緣子更換：更換破損、老化或污穢嚴(yán)重的絕緣子，注意絕緣子的型號(hào)、規(guī)格和安裝工藝。*桿塔加固與修復(fù)：對(duì)傾斜桿塔進(jìn)行校正，損壞桿塔進(jìn)行修補(bǔ)或更換，修復(fù)受損基礎(chǔ)。*防雷措施加強(qiáng)：如加裝避雷器、改善接地、安裝線路故障指示器等。3.3高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備故障診斷與維修高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備（斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)等）是電網(wǎng)運(yùn)行控制和故障切除的關(guān)鍵設(shè)備。*常見(jiàn)故障類型：*斷路器故障：拒動(dòng)、誤動(dòng)、滅弧室故障（如漏氣、漏油、滅弧能力下降）、操作機(jī)構(gòu)故障（如彈簧機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能異常、液壓機(jī)構(gòu)壓力異常、氣動(dòng)機(jī)構(gòu)漏氣）、絕緣件損壞、導(dǎo)電回路過(guò)熱（觸頭、接線端子接觸不良）。*隔離開(kāi)關(guān)故障：操作卡澀、觸頭接觸不良、過(guò)熱、瓷瓶破損、接地刀故障。*典型診斷方法：*外觀檢查：有無(wú)漏氣、漏油、破損、變形、銹蝕，指示是否正確。*操作試驗(yàn)：手動(dòng)、電動(dòng)操作試驗(yàn)，檢查操作是否順暢，分合閘時(shí)間、同期性、彈跳等是否符合要求。*絕緣試驗(yàn)：絕緣電阻、介損、耐壓試驗(yàn)等。*回路電阻測(cè)量：檢測(cè)導(dǎo)電回路接觸電阻，判斷觸頭接觸情況。*氣體（SF6）檢測(cè)：對(duì)SF6斷路器，檢測(cè)氣體壓力、泄漏率、氣體純度及水分含量。*紅外測(cè)溫：檢測(cè)觸頭、接線端子等部位的溫度。*維修技術(shù)要點(diǎn)：*滅弧室檢修：根據(jù)類型（SF6、真空、油）進(jìn)行相應(yīng)處理，如SF6氣體回收、充氣，真空泡更換，油處理或更換。*操作機(jī)構(gòu)檢修：解體清洗，檢查各部件磨損、變形情況，更換老化密封件、彈簧等易損件，調(diào)整機(jī)構(gòu)參數(shù)（如行程、超程、壓力、時(shí)間）。*觸頭檢修：清潔觸頭，打磨氧化層，調(diào)整觸頭壓力和開(kāi)距，更換嚴(yán)重?zé)龘p的觸頭。*傳動(dòng)部分檢修：潤(rùn)滑傳動(dòng)部件，消除卡澀，確保傳動(dòng)靈活可靠。第四章：電力系統(tǒng)故障維修的安全與質(zhì)量控制4.1維修作業(yè)的安全保障電力系統(tǒng)維修作業(yè)具有高電壓、高風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)，安全是所有工作的前提和底線。*嚴(yán)格執(zhí)行“兩票三制”：工作票、操作票制度，交接班制度、巡回檢查制度、設(shè)備定期試驗(yàn)與輪換制度，是保障安全作業(yè)的基本組織措施。*落實(shí)安全技術(shù)措施：在進(jìn)行停電維修作業(yè)時(shí)，必須嚴(yán)格執(zhí)行停電、驗(yàn)電、裝設(shè)接地線、懸掛標(biāo)示牌和裝設(shè)遮欄（圍欄）等安全技術(shù)措施，確保作業(yè)點(diǎn)始終處于無(wú)電和安全的狀態(tài)。*個(gè)人防護(hù)裝備（PPE）：作業(yè)人員必須正確佩戴和使用合格的個(gè)人防護(hù)用品，如安全帽、絕緣手套、絕緣靴、驗(yàn)電器、絕緣棒、安全帶等。*作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全管理：明確工作負(fù)責(zé)人、工作許可人、工作班成員的職責(zé)；設(shè)置安全監(jiān)護(hù)人；保持作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)秩序，禁止無(wú)關(guān)人員進(jìn)入；惡劣天氣（如雷雨、大風(fēng)、濃霧、高溫等）應(yīng)停止室外高處作業(yè)和帶電作業(yè)。*帶電作業(yè)的特殊要求：帶電作業(yè)必須由經(jīng)過(guò)專門培訓(xùn)并取得資格的人員進(jìn)行，嚴(yán)格遵守帶電作業(yè)操作規(guī)程，使用專用的工具和設(shè)備，確保足夠的安全距離和可靠的絕緣遮蔽。4.2維修質(zhì)量控制維修質(zhì)量直接關(guān)系到設(shè)備的健康水平和電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。*制定詳細(xì)的維修方案和工藝標(biāo)準(zhǔn)：維修前應(yīng)根據(jù)故障情況和設(shè)備型號(hào)，制定周密的維修方案，明確維修內(nèi)容、步驟、方法、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)收要求。*選用合格的材料和備件：維修所用的材料、元器件、備件必須是符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求的合格產(chǎn)品，具有質(zhì)量證明文件。*嚴(yán)格執(zhí)行維修工藝：維修人員應(yīng)熟悉并嚴(yán)格遵守維修工藝規(guī)程，確保每一道工序都符合質(zhì)量要求。對(duì)于關(guān)鍵工序，應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)控制和記錄。*過(guò)程檢驗(yàn)與試驗(yàn)：維修過(guò)程中及維修完成后，應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程進(jìn)行必要的檢驗(yàn)和試驗(yàn)（如絕緣測(cè)試、直流電阻測(cè)試、動(dòng)作特性試驗(yàn)等），驗(yàn)證維修質(zhì)量是否