田 丹

(黔西南民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 興義 562400)

發(fā)電廠電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷

田 丹

(黔西南民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 興義 562400)

電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在發(fā)電廠生產(chǎn)發(fā)電的工作運(yùn)行中處于至關(guān)重要的地位，它直接影響著發(fā)電廠安全生產(chǎn)的目標(biāo)?？偨Y(jié)電氣設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)變壓器振動(dòng)故障診斷進(jìn)行模擬研究是十分必要和重要的。

發(fā)電廠；電氣設(shè)備；狀態(tài)監(jiān)測(cè)； 故障診斷

1 發(fā)電廠電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)成

狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要包括以下環(huán)節(jié)：檢測(cè)信號(hào)、采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)及狀態(tài)診斷。具體過(guò)程是：由各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集光、電、振動(dòng)、化學(xué)、溫度和流量的數(shù)據(jù)，通過(guò)設(shè)備信號(hào)檢測(cè)，要經(jīng)過(guò)傳輸、轉(zhuǎn)換、采集、處理這四個(gè)環(huán)節(jié)。這些信號(hào)被數(shù)據(jù)采集單元記錄并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器之中。在傳輸載體的選擇上，可以用光纜和電纜。但在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高采集信號(hào)的抗干擾能力，多選用光纜或數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸?，F(xiàn)階段，我國(guó)主要用三種方式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集：信號(hào)波形的采集方式、信號(hào)峰值的采集方式、記錄峰值脈沖采集方式。在數(shù)據(jù)采集時(shí)，主要是要增強(qiáng)抗干擾性，把有用的信號(hào)保留或加強(qiáng)，從而提煉有用信號(hào)特征。根據(jù)提煉出的有用信號(hào)，選用各種分析研判的方法，如人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家診斷系統(tǒng)和模糊邏輯概念等，診斷出最后結(jié)果。

2 發(fā)電廠電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

2.1 局部放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

電氣設(shè)備中，由于設(shè)備絕緣平均工作場(chǎng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不均勻的電場(chǎng)分布，非常有可能會(huì)產(chǎn)生局部電場(chǎng)較高。不當(dāng)?shù)墓に囂幚矸椒ê蛺毫拥倪\(yùn)行條件，都會(huì)發(fā)生個(gè)別區(qū)域先出現(xiàn)局部放電，最終逐漸發(fā)展到嚴(yán)重事故程度。特別是在變壓器的油紙絕緣中存在一些有氣隙的地方，也容易產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象。變壓器放電的檢測(cè)方法主要有以下幾種：

2.1.1 超聲檢測(cè)法的應(yīng)用

變壓器油枕壁上固定著超聲傳感器，這個(gè)傳感器能夠接受到變壓器內(nèi)部的局部放電所產(chǎn)生的超聲波，可以非常準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)到局部放電的大小和所在位置。壓電傳感器是超聲檢測(cè)法通常采用的超聲波傳感器，選用的是70～150KHz的頻率范圍，這樣能完全把鐵心磁噪聲和變壓器機(jī)械振動(dòng)噪聲所避開(kāi)。超聲檢測(cè)法還有一個(gè)好處就是它可以很少受電氣的干擾，所以它在局部放電方面得到了廣泛的應(yīng)用。雖然我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)超聲檢測(cè)法有了較為深入的研究，但各種聲介質(zhì)對(duì)聲檢測(cè)都有一定的衰減，聲速?gòu)?qiáng)弱和變壓器內(nèi)部絕緣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，造成了檢測(cè)結(jié)果各不相同。尤其是現(xiàn)在一些超聲波的檢測(cè)傳感器在抗電磁干擾方面能力不強(qiáng)，靈敏度也不太高的情況下，大大增加了檢測(cè)難度。這幾年來(lái)，由于電子放大技術(shù)和聲電換能元件效能的大幅提高，靈敏度超聲檢測(cè)技術(shù)也得到了較大的發(fā)展，因而這種超聲檢測(cè)法是非常有希望得到大的發(fā)展和應(yīng)用的。

2.1.2 光測(cè)法的應(yīng)用

這種方法的原理是變壓器內(nèi)部局部放電產(chǎn)生了光輻射而形成的。在變壓器中，各種局部放電產(chǎn)生的波長(zhǎng)是在500～700 mm。檢測(cè)法還可以測(cè)試光電轉(zhuǎn)換后的電流屬性，對(duì)局部放電能夠有效鑒別。光測(cè)法在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論方面取得了較大進(jìn)展，尤其針對(duì)局部放電有較好的測(cè)試效果。但是由于光測(cè)法靈敏度低、價(jià)格昂貴，而且被檢測(cè)的物體還必須處于透明狀態(tài)，因而沒(méi)有廣泛推廣。

2.1.3 化學(xué)檢測(cè)法的應(yīng)用

變壓器內(nèi)的局部放電會(huì)使一些絕緣體化學(xué)反應(yīng)成一種或幾種新的物質(zhì)，而通過(guò)檢測(cè)這些物質(zhì)的構(gòu)成和濃度，也能探知到局部放電狀態(tài)。由于這種方法比較方便實(shí)用，所以被廣泛應(yīng)用于在線故障檢測(cè)當(dāng)中。雖然對(duì)一些早期故障比較敏感，但對(duì)突發(fā)性故障檢測(cè)的能力明顯不足，并且這種方法截至目前還沒(méi)有形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，也沒(méi)有建立起故障可自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。

2.1.4 脈沖電流法的應(yīng)用

這種檢測(cè)局部放電的方法其實(shí)是一種比較早的檢測(cè)識(shí)別方法，它主要是通過(guò)幾個(gè)組件上所引起的局部放電而導(dǎo)致產(chǎn)生了脈沖電流，以電流的大小來(lái)判斷實(shí)際放電量的多少。在國(guó)際上，它有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，也被廣泛的應(yīng)用到檢測(cè)局部放電的各個(gè)領(lǐng)域。它的傳感器可按窄帶和寬帶兩種進(jìn)行劃分。窄帶電流傳感器的優(yōu)點(diǎn)是比較靈敏，比較穩(wěn)定，不易受外界因素的干擾。但這種傳感器在輸出的波形方面還存在著一定的不足。寬帶電流傳感器優(yōu)點(diǎn)是分辨識(shí)別比較高，但它也有許多缺點(diǎn)與不足，如：抗干擾能力不好，極易受到外界因素的干擾而產(chǎn)生不穩(wěn)定的現(xiàn)象。測(cè)試頻率較低，測(cè)試容易出現(xiàn)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。測(cè)試的樣品電容比較大時(shí)，受阻抗的影響比較大，也影響靈敏度。

2.1.5 射頻檢測(cè)法的應(yīng)用

這種方法主要從變壓器的中點(diǎn)處測(cè)量信號(hào)源，并且不需要改變電力系統(tǒng)的原有運(yùn)行方式，可以提高局部放電的測(cè)算頻率。但這種方法也有它的缺點(diǎn)，如對(duì)局部放電的總和測(cè)算不詳細(xì)，易受外來(lái)因素的干擾。然而隨著在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，射頻檢測(cè)法在局部放電檢測(cè)領(lǐng)域得到了很好的發(fā)展和應(yīng)用。

2.1.6 超高頻局部放電檢測(cè)法的應(yīng)用

這種檢測(cè)的方法是一種新的局部放電檢測(cè)方法，它應(yīng)用的原理是在變壓器局部放電時(shí)，產(chǎn)生超高頻的信號(hào)，并且能進(jìn)行信號(hào)的定位和檢測(cè)，有很強(qiáng)的抗干擾特征。它的主要優(yōu)點(diǎn)有：當(dāng)只考慮噪聲對(duì)靈敏度的影響時(shí)，會(huì)檢測(cè)到更高的靈敏度。在考慮變壓器使用情況時(shí)，產(chǎn)生的電磁干擾會(huì)有比較低的頻率。用這種傳感器可以測(cè)量到比較真實(shí)的局部放電的物理數(shù)據(jù)。

在實(shí)際在線檢測(cè)中，往往幾種檢測(cè)方法聯(lián)合在一起使用，有物理征兆識(shí)別、故障部位定位等幾個(gè)部分，主要還是以檢測(cè)電脈沖和超聲波信號(hào)為主。在不同的部位放置五個(gè)超聲波傳感器，最終從電聲信號(hào)中超聲波型牲，從而測(cè)算出放電量的大小，確定局部放電點(diǎn)的準(zhǔn)確方位。

2.2 油色譜監(jiān)測(cè)技術(shù)

這種分析油中氣體的方法也是設(shè)備絕緣檢測(cè)中常用到的方法，是很成熟的檢測(cè)方法。它主要原理是用電和熱，把電氣設(shè)備中的油和材料進(jìn)行老化和分解，產(chǎn)生一些低分子氣體，如氫氣、一氧化碳和二氧化碳等。當(dāng)設(shè)備內(nèi)部發(fā)生放電故障或潛在故障時(shí)，就會(huì)加快氣體的生成速度，以這些氣體的生成速率，就會(huì)探知設(shè)備故障的種類及嚴(yán)重程度。因?yàn)椴煌N類、不同程度的故障會(huì)產(chǎn)生不同類型、不同含量的氣體。通過(guò)對(duì)這些氣體進(jìn)行分析研究，就會(huì)達(dá)到判斷故障類別的目的。

2.3 介損監(jiān)測(cè)技術(shù)

它主要用于電容類型的設(shè)備上。電容型設(shè)備的主要特點(diǎn)是絕緣的覆蓋率較高，有的甚至是全部絕緣。檢測(cè)的介電質(zhì)的特性，也可用相對(duì)測(cè)量法加以克服。由于外界環(huán)境的變化會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的波動(dòng)，所以，相對(duì)測(cè)量值是保持穩(wěn)定的，真實(shí)反映設(shè)備的絕緣情況。

3 變壓器振動(dòng)故障分析

3.1 振動(dòng)信號(hào)診斷法

在電力變壓器的鐵心出現(xiàn)位移、松動(dòng)和變形時(shí)，就會(huì)脫離正常振動(dòng)信號(hào)的狀態(tài)，而出現(xiàn)高頻成分，且鐵心的位移、松動(dòng)和變形的振動(dòng)程度與高頻多少是成正比的。變壓器鐵心發(fā)生故障變化時(shí)，信號(hào)的能量分布也會(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化。

3.2 變壓器振動(dòng)故障診斷方法應(yīng)用

基于振動(dòng)信號(hào)故障診斷方法，若對(duì)時(shí)域信號(hào)頻譜分析，可以得出各分量幅值出現(xiàn)明顯變化時(shí)，就可判斷變壓器發(fā)生了故障，須進(jìn)行檢測(cè)來(lái)確定故障損傷程度。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)目前電氣設(shè)備在線檢測(cè)研究還處于初級(jí)階段，實(shí)踐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)還比較缺乏，所以，許多監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還不夠完善和精確，還要繼續(xù)積累有益經(jīng)驗(yàn)，確立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，廣泛開(kāi)展實(shí)踐，建立與專家體系相應(yīng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

[1] 盛兆順，尹琦嶺.設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)及應(yīng)用[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2015.

[2] 陳家斌.電氣設(shè)備各故障檢測(cè)診斷方法及實(shí)例[M].中國(guó)水利水電出版社，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，碩士研究生。

TM62

B

1674-8646(2017)12-0056-02