電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)應(yīng)用案例分析一、引言電氣設(shè)備作為工業(yè)生產(chǎn)、能源供應(yīng)及社會生活不可或缺的關(guān)鍵組成部分，其安全穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益乃至人身財產(chǎn)安全。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，電氣設(shè)備朝著大型化、復(fù)雜化、智能化方向演進(jìn)，對其可靠性和運(yùn)維水平提出了更高要求。故障診斷技術(shù)作為保障電氣設(shè)備安全運(yùn)行的核心手段，通過綜合運(yùn)用多學(xué)科知識與先進(jìn)檢測方法，能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在缺陷、準(zhǔn)確判斷故障類型與部位、預(yù)測設(shè)備剩余壽命，從而指導(dǎo)設(shè)備維修策略的制定，有效避免突發(fā)事故的發(fā)生，降低維修成本，提高設(shè)備利用率。本文結(jié)合多個實際應(yīng)用場景，深入剖析電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)的具體應(yīng)用，旨在為相關(guān)工程技術(shù)人員提供借鑒與參考。二、案例分析（一）異步電動機(jī)故障診斷案例1.設(shè)備概況與故障現(xiàn)象某制造企業(yè)一條生產(chǎn)線的關(guān)鍵驅(qū)動設(shè)備為一臺功率數(shù)百千瓦的三相異步電動機(jī)，運(yùn)行時長已逾數(shù)年。近期，該電動機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)異常振動，并伴隨有不規(guī)則的異響，且振動幅度隨運(yùn)行時間略有增大趨勢，但電機(jī)本體溫度未見明顯異常升高，電流波動在正常范圍內(nèi)。2.診斷過程與技術(shù)應(yīng)用技術(shù)人員首先采用振動分析法對電機(jī)進(jìn)行檢測。使用便攜式振動分析儀，分別在電機(jī)的驅(qū)動端軸承、非驅(qū)動端軸承以及機(jī)殼等關(guān)鍵部位采集振動信號，采樣頻率和分析帶寬根據(jù)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速進(jìn)行了合理設(shè)置。頻譜分析結(jié)果顯示，在驅(qū)動端軸承水平方向的振動頻譜中，除了基頻（旋轉(zhuǎn)頻率）成分外，還出現(xiàn)了較為明顯的外圈故障特征頻率及其諧波成分，且該特征頻率的幅值較高。同時，時域波形呈現(xiàn)出一定的沖擊特性。為進(jìn)一步驗證，技術(shù)人員結(jié)合紅外熱成像技術(shù)對電機(jī)軸承部位進(jìn)行溫度檢測，結(jié)果顯示驅(qū)動端軸承座溫度雖略高于非驅(qū)動端，但尚未達(dá)到報警閾值，這與振動分析中判斷的早期故障階段相吻合?？紤]到電機(jī)運(yùn)行環(huán)境及歷史數(shù)據(jù)，排除了基礎(chǔ)松動、對中不良等外部因素。綜合振動頻譜特征、時域波形及溫度趨勢，初步判斷為驅(qū)動端軸承外圈存在早期點蝕或裂紋類故障。3.診斷結(jié)論與處理建議停機(jī)后解體檢查發(fā)現(xiàn)，電機(jī)驅(qū)動端軸承外圈確實存在多處點狀剝落損傷，與診斷結(jié)果一致。更換同型號、同精度等級的新軸承后，電機(jī)振動及異響消失，設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行。4.案例啟示振動分析法在旋轉(zhuǎn)機(jī)械，尤其是滾動軸承故障診斷中具有極高的靈敏度和準(zhǔn)確性，能夠在故障早期尚未表現(xiàn)出明顯溫度或電流異常時捕捉到故障信號。對于關(guān)鍵電機(jī)，建議建立定期振動監(jiān)測機(jī)制，結(jié)合趨勢分析，可有效預(yù)防突發(fā)性故障。（二）電力變壓器故障診斷案例1.設(shè)備概況與故障現(xiàn)象某變電站一臺運(yùn)行近十年的電力變壓器，在例行油色譜分析中發(fā)現(xiàn)，總烴含量較上次檢測（三個月前）有顯著增長，其中乙炔（C2H2）含量達(dá)到了約XμL/L（略高于注意值），氫氣（H2）含量也有上升趨勢，但一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）含量變化不大。電氣試驗（如直流電阻、變比、絕緣電阻等）結(jié)果均在合格范圍內(nèi)。2.診斷過程與技術(shù)應(yīng)用針對油色譜數(shù)據(jù)異常，技術(shù)人員首先復(fù)核了采樣過程和分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。隨后，采用三比值法對特征氣體組分進(jìn)行分析，計算得到的編碼組合指向“高于700℃的高溫過熱”故障類型。為進(jìn)一步確定故障部位和嚴(yán)重程度，決定對該變壓器進(jìn)行局部放電檢測和油中溶解氣體在線監(jiān)測裝置數(shù)據(jù)回溯分析。局部放電檢測采用超高頻（UHF）法和超聲波法聯(lián)合檢測，在變壓器箱體不同位置布置傳感器。檢測結(jié)果顯示，在變壓器高壓套管與繞組連接處附近存在較弱但持續(xù)的局部放電信號。結(jié)合油色譜數(shù)據(jù)的歷史趨勢（總烴和乙炔呈緩慢增長而非突發(fā)性增長），以及局部放電信號的特征，判斷故障可能為固體絕緣（如繞組絕緣紙或墊塊）在局部高溫作用下發(fā)生緩慢分解，尚未形成嚴(yán)重的放電通道或大面積過熱區(qū)域。3.診斷結(jié)論與處理建議綜合油色譜分析、三比值法判斷、局部放電檢測結(jié)果，診斷為變壓器高壓繞組某部位存在局部過熱故障，可能由繞組股間或?qū)娱g絕緣老化、存在氣隙或接觸不良導(dǎo)致。鑒于故障尚未發(fā)展到嚴(yán)重階段，決定采取加強(qiáng)監(jiān)測、縮短油色譜檢測周期（由三個月縮短至一個月）的措施，并密切關(guān)注局部放電信號的變化趨勢。同時，結(jié)合電網(wǎng)負(fù)荷安排，計劃在下次檢修窗口期進(jìn)行吊罩檢查和處理。4.案例啟示油色譜分析法是變壓器內(nèi)部潛伏性故障診斷的有效手段，能夠較早地發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部的過熱和放電故障。當(dāng)油色譜數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，應(yīng)結(jié)合多種診斷技術(shù)（如局部放電、紅外、電氣試驗等）進(jìn)行綜合判斷，避免單一方法的局限性，以提高診斷的準(zhǔn)確性和可靠性。（三）高壓斷路器機(jī)械特性故障診斷案例1.設(shè)備概況與故障現(xiàn)象某220kV變電站內(nèi)一臺運(yùn)行多年的SF6斷路器，在進(jìn)行例行機(jī)械特性試驗時發(fā)現(xiàn)，其分閘時間較上次試驗結(jié)果明顯延長，超出了標(biāo)準(zhǔn)允許范圍。同時，操作機(jī)構(gòu)（彈簧操動機(jī)構(gòu)）在分閘操作時，儲能電機(jī)的啟動時間有所增加，且機(jī)構(gòu)內(nèi)部有輕微的異常聲響。2.診斷過程與技術(shù)應(yīng)用技術(shù)人員首先對斷路器的控制回路進(jìn)行了檢查，測量分合閘線圈的直流電阻、絕緣電阻以及控制電壓，均未發(fā)現(xiàn)異常。隨后，重點對操動機(jī)構(gòu)進(jìn)行了機(jī)械特性參數(shù)測試和動作過程分析。使用斷路器機(jī)械特性測試儀，精確測量了分合閘線圈電流波形、鐵芯行程曲線、觸頭行程-時間特性曲線。結(jié)果顯示，分閘線圈電流峰值正常，但鐵芯動作存在一定的遲滯。觸頭行程曲線顯示，其剛分速度略有下降，分閘總行程在合格范圍內(nèi)。進(jìn)一步對彈簧操動機(jī)構(gòu)進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)內(nèi)部的分閘彈簧儲能連桿連接處的軸銷存在較為嚴(yán)重的磨損，導(dǎo)致配合間隙增大。同時，分閘電磁鐵的動鐵芯與拉桿連接部位的銷孔也有一定程度的變形，造成動作卡澀。對儲能系統(tǒng)檢查發(fā)現(xiàn)，儲能彈簧的自由長度略有縮短，彈性勢能有所下降，儲能過程中，部分傳動部件的潤滑不足，存在摩擦阻力增大的現(xiàn)象。3.診斷結(jié)論與處理建議綜合機(jī)械特性測試數(shù)據(jù)和機(jī)構(gòu)解體檢查結(jié)果，判斷斷路器分閘時間延長的主要原因為：分閘彈簧連桿軸銷磨損導(dǎo)致傳動間隙增大、分閘電磁鐵動鐵芯與拉桿連接部位卡澀，以及儲能彈簧性能下降和傳動部件潤滑不良共同作用的結(jié)果。處理措施包括：更換磨損嚴(yán)重的軸銷和變形的連接部件，對分閘電磁鐵進(jìn)行清潔和調(diào)整，更換性能下降的儲能彈簧，并對機(jī)構(gòu)所有傳動部位進(jìn)行徹底清潔和重新潤滑。處理后，再次進(jìn)行機(jī)械特性試驗，分閘時間恢復(fù)至正常范圍，機(jī)構(gòu)動作順暢，異常聲響消失。4.案例啟示機(jī)械特性故障是高壓斷路器常見的故障類型，直接影響斷路器的開斷性能和可靠性。定期進(jìn)行機(jī)械特性試驗，結(jié)合對操動機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部件的狀態(tài)檢查和維護(hù)，是及時發(fā)現(xiàn)和排除機(jī)械故障的關(guān)鍵。對于運(yùn)行年限較長的設(shè)備，應(yīng)重點關(guān)注零部件的磨損、變形、潤滑及彈簧性能等問題。三、結(jié)論與展望通過上述不同類型電氣設(shè)備的故障診斷案例分析可以看出，單一的診斷技術(shù)往往難以全面、準(zhǔn)確地揭示故障的本質(zhì)。在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)設(shè)備類型、故障模式及現(xiàn)場條件，靈活運(yùn)用振動分析、油色譜分析、局部放電檢測、紅外熱成像、機(jī)械特性測試等多種診斷技術(shù)，并結(jié)合設(shè)備的運(yùn)行歷史、維護(hù)記錄和環(huán)境因素進(jìn)行綜合研判，才能最大限度地提高故障診斷的準(zhǔn)確率。未來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)與傳統(tǒng)故障診斷技術(shù)的深度融合，電氣設(shè)備故障診斷將朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、預(yù)知化的