發(fā)電機、斷路器、GIS、電纜、變壓器常見的各種故障和診斷方法

1、發(fā)電機、斷路器、GIS、電纜、變壓器常見的各種故障和診斷方法 一、發(fā)電機常見故障及診斷方法2022/7/1921.1 發(fā)電機常見絕緣故障定子繞組絕緣擊穿 (1)絕緣老化擊穿; (2)繞組絕緣磨損; (3)繞組絕緣受潮。雙水內(nèi)冷發(fā)電機漏水造成絕緣擊穿 (1)轉子漏水； (2)定子漏水。水內(nèi)冷發(fā)電機定子繞組空心導線內(nèi)堵塞定子鐵心燒損定子繞組端部接頭焊接不良2022/7/193機內(nèi)存留異物定子相間短路轉子通風系統(tǒng)堵塞燒損絕緣 (1)轉子通風孔掉入金屬異物； (2)轉子槽部通風不暢、絕緣嚴重過熱。轉子線圈匝間短路2022/7/1941.2 發(fā)電機絕緣預防性試驗外觀檢查絕緣電阻及吸收比 如果測得定子繞組

2、絕緣的絕緣電阻或吸收比偏低時，并不說明主絕緣內(nèi)部也已經(jīng)受潮。因為當前采用的以環(huán)氧或聚酯膠浸漬的云母絕緣，如果沒有穿透性缺陷，潮氣一般是很難滲入絕緣層的；相反，當表面受潮、臟污、特別是發(fā)生在繞組端部時，很容易引起絕緣電阻測量值的下降。介質損失角正切 環(huán)氧云母絕緣等的tg在運行過程中可能出現(xiàn)圖1-1所 示的U形曲線：那是因為剛投運的那幾年，由于在高 溫下樹脂逐漸固化，絕緣的tg值反而有所下降，以 后隨著運行時間增加而樹脂將有所裂解裂化，又使 tg值有所上升。這在對測量比較時應予以考慮。 2022/7/195交流電流測量 測量通過繞組絕緣層的交流電流與外施電壓的 關系，如圖1-2所示。局部放電試驗

3、在外施交流電壓下，或是在定子繞組每相的出線端處進行局部放電測量，或是用半環(huán)型鐵芯蓋在槽口上逐槽逐槽地測量該槽繞組絕緣中的局部放電。2022/7/196工頻耐壓試驗 由于外施電壓的波形與工作時相同，因此電場分布規(guī)律相同，真實性好。試驗電壓的選擇各國根據(jù)各自的情況來確定。我國取(1.31.5)Un,主要考慮：對那些處于大修之前或者在局部更換繞組后的放電機，運行又在20年以下的取Un，對與架空線路直接相連的也取Un；但對那些運行20年以上、又與架空線路不直接相連的，試驗電壓可降低些。直流及超低頻耐壓試驗 對交流電機繞組絕緣用直流高壓進行試驗，其優(yōu)點不僅在于試驗設備的容量可減小，還在于可觀察泄漏電流隨

4、直流電壓上升的變化規(guī)律，更重要的是它有利于發(fā)現(xiàn)繞組端部絕緣中的缺陷。2022/7/1971.3 發(fā)電機絕緣在線檢測1. 發(fā)電機過熱的在線檢測 當發(fā)電機里某處過熱時，引起該處的有機絕緣材料的熱分解，會出現(xiàn)比氣體分子(約 m)大的微粒(約 m),或稱冷凝核。而發(fā)電機狀況監(jiān)測儀(Generator Condition Monitor,GCM)就可及時對這些冷凝核的出現(xiàn)進行在線監(jiān)測。 GCM能監(jiān)測出微粒的基本原理可用圖1-3來說明：如將氫冷發(fā)電機里的冷卻媒質氫氣引進GCM后，由于電離室壁上含有放射性同位素，它不斷放出的射線將使氫氣電離；而當氫離子進入到離子收集室后，由于氫質量m輕，因此質量電荷比m/小

5、，絕大多數(shù)的氫離子將被電極所捕獲而形成離子流，經(jīng)放大后可檢測到。2022/7/1982022/7/199 當絕緣材料過熱而出現(xiàn)冷凝核微粒時，由于其質量m比氫離子大得多，即m/增大，于是在離子收集室里被捕獲的離子流將明顯減少，經(jīng)放大后的記錄儀上波形如圖1-4所示。2022/7/19102. 用氣相色譜法在線檢測 發(fā)電機絕緣出現(xiàn)過熱、局部放電等故障時，將分解出多種氣體。因此也可根據(jù)冷卻氣體中所含的其他氣體的成分和數(shù)量來對絕緣狀況進行在線檢測。 表1-1和表1-2為用氣相色譜儀來分析瀝青云母絕緣和環(huán)氧云母絕緣過熱而分解的試驗結果。2022/7/1911 可見在正常工作溫度下，如不高于100，瀝青與環(huán)

6、氧云母絕緣只分解出微量的CO2；但如近200時，瀝青云母絕緣就因過熱而裂解出CH4、C2H6、C2H4等氣體；而環(huán)氧云母絕緣的耐熱性比瀝青云母絕緣好，要近300時才過熱損壞，出現(xiàn)CH4等氣體。 另外，局部放電也將使絕緣材料分解出氣體。因此也可用氣相色譜分析來對氫冷發(fā)電機的局部放電進行在線監(jiān)測，表1-3列出了一些試驗結果。2022/7/19123. 用中性點射頻法在線檢測 當定子繞組線棒出現(xiàn)導線斷股時，將出現(xiàn)間歇性電弧，這是一種按指數(shù)規(guī)律變化的高頻衰減電流波形。因此可通過裝于中性點上的射頻電流互感器及其相應的測量裝置來進行在線檢測。其原理如圖1-5。2022/7/1913 根據(jù)經(jīng)驗，對600MW

7、左右容量的汽輪發(fā)電機在用1MHz射頻測試儀于中性點在線監(jiān)測時，建議的判斷道則為： (1)正常時，射頻測量儀的測量值常小于300V； (2)當達到5001000V，已有可能有12根導線斷股，或者有電弧放電； (3)當達到3000V時，可能有6根左右導線斷股。2022/7/19144.局部放電在線檢測 測量槽部放電時所用的框圖如圖1-6所示。由于對放電強度、脈沖次數(shù)、頻譜等都作了記錄，因而便于觀察放電的性質、區(qū)分放電的部位等。2022/7/1915其有關特征為： (1)槽部放電：指定子線棒槽部防暈層與鐵芯之間的氣隙中的放電。這是放電波形中的正極性脈沖常大于負極性，而且放電次數(shù)隨負荷而變動，如圖1-

8、7所示。 (2)表面防暈層放電：這時雖然正極性的脈沖也常大于負極性，但放電過程比槽部放電緩慢，而且后期也往往發(fā)展成槽部放電。 (3)絕緣層內(nèi)部的局部放電：這時正、負極性的放電脈沖大體上相同。2022/7/1916 二、斷路器常見故障及診斷方法2022/7/19172.1 油斷路器常見故障(1)操作失靈；(2)絕緣故障；(3)開斷、關合性能不良；(4)導電性能不良；(5)滲漏油。2022/7/1918油斷路器的故障檢測2022/7/1919由于斷路器類型多，各種斷路器的試驗項目有相同的也有不同的。根據(jù)規(guī)程要求如表2-1所示。 2022/7/1920絕緣電阻的測量規(guī)程對油斷路器整體絕緣電阻值未作規(guī)

9、定，而用有機物制成的拉桿的絕緣電阻值不應低于下表2-2所列的數(shù)值。介質損耗角正切值(tan)的測量 油斷路器和其他斷路器 對有并聯(lián)電容器的，應測量并聯(lián)電容器的電容值和tg。測得的電容值與出廠值比較應無明顯變化，電容值偏差在5范圍內(nèi)，10kV下的tg值不大于下列數(shù)值 油紙絕緣 膜紙復合絕緣 2022/7/1921泄漏電流的測量 通過測量泄漏電流能較靈敏的發(fā)現(xiàn)斷路器瓷套外表危及絕緣的嚴重污穢、絕緣拉桿和絕緣油受潮、少油斷路器滅弧室受潮、劣化和碳化物過多等缺陷、壓縮空氣斷路器因壓縮空氣相對濕度增高而帶進潮氣，使管內(nèi)壁和導氣管凝露等缺陷。 其直流試驗電壓如表2-3所示。2022/7/1922 對斷路器

10、，在分閘位置按圖2-1的接線方式進行加壓試驗：2022/7/1923交流耐壓試驗 交流耐壓試驗應在斷路器分、合閘狀態(tài)下分別進行。對及以下者，可取表規(guī)定的值，對及以上者，按表2-4規(guī)定值得80選取。2022/7/1924導電回路電阻的測量 斷路器導電回路電阻的測量，是在斷路器處于合閘狀態(tài)下進行的，其測量接線如圖2-2。它是采用直流電壓降法進行測量。常用的測量的方法有電壓降法和微歐儀法。2022/7/19251. 電壓降法 在被測回路中，通以直流電流時，在回路接觸電阻上將產(chǎn)生電壓降，測出通過回路的電流值及被測回路上的電壓降，根據(jù)歐姆定律計算出接觸電阻。2. 微歐儀法 微歐儀的工作原理仍是直流電壓降

11、法，通常采用交流220V電壓經(jīng)整流后，通過開關電路轉換為高頻電流，最后再整流為100A的低壓電流，用作測量電源。具有自動恒流，并數(shù)顯測試電流值和回路電阻值。2022/7/19262.2 SF6斷路器常見故障(1)SF6氣體中的含水量超標；(2)SF6氣體泄漏；(3)絕緣不良，發(fā)生閃絡；(4)斷路器本體內(nèi)部卡死，某相完全不能動作；(5)并聯(lián)電阻故障；(6)斷路器觸頭燒損。2022/7/1927SF6斷路器的故障檢測檢測SF6氣體的濕度 SF6氣體含有水分會引起化學腐蝕和對絕緣造成危害，所以需要對其進行檢測。 SF6氣體含水量的限值如表2-5所示。2022/7/1928測量絕緣電阻 測量輔助回路和

12、控制回路的絕緣電阻，以檢查其絕緣是否受潮。測量時采用500V或1000V兆歐表，絕緣電阻不低于2M。測量斷口間并聯(lián)電容器的電容量和tg (1)對瓷柱式斷路器，測得的電容值和tg與原始值比較，應無明顯變化。電容值偏差在5內(nèi)為宜。10kV下的tg不大于0.005。 (2)罐式斷路器(包括GIS中的SF6斷路器)，按制造廠的規(guī)定來判斷。 (3)對單節(jié)電容器，其電容值偏差應在額定值的5內(nèi)。2022/7/1929測量導電回路電阻 (1)測量SF6斷路器導電回路電阻。敞開式斷路器的測量值不大于制造廠規(guī)定值的120。 (2)測量GIS主回路的電阻值。SF6氣體密度繼電器校驗 在GIS及其他氣體絕緣設備中，S

13、F6氣體是主要的絕緣介質和滅弧介質，因而其絕緣強度和滅弧能力取決于氣體的密度。SF6氣體密度降低通常是由泄漏引起的，檢測氣體泄漏的方法有兩種：用高精度壓力表；用氣體密度繼電器。2022/7/1930SF6斷路器絕緣故障監(jiān)測 SF6斷路器絕緣故障監(jiān)測項目見表2-6所示。2022/7/19312.3 真空斷路器常見故障 真空斷路器在運行中出現(xiàn)真空滅弧室漏氣外，接觸電阻增大，操動機構卡滯，分、合閘線圈燒毀等故障。(1)外觀故障，即絕緣子、絕緣套管、外殼等裂痕、損傷、變形等；(2)真空開關電器的最大特征是觸頭封在真空滅弧管的絕緣外殼內(nèi)，觸頭壽命長，不需要檢查和更換。2022/7/1932真空斷路器的故

14、障檢測真空斷路器規(guī)程要求試驗項目如表2-7所示。2022/7/1933真空度的檢測 真空滅弧室的真空度會降低，當其真空度降低到一定數(shù)值時將會影響它的開斷能力和耐壓水平。規(guī)程規(guī)定，在大、小修時要測量真空滅弧室的真空度。目前采用的檢測方法如下。 (1)火花計法 采用火花探漏儀檢測。檢測時將火花探漏儀沿滅弧室表面移動，在其高頻電場作用下內(nèi)部有不同的發(fā)光情況。若管內(nèi)有淡青色輝光，說明真空度在13310-3Pa以上；若成藍紅色，說明管子已經(jīng)失效；若管內(nèi)已處于大氣狀態(tài)，則不會發(fā)生。2022/7/1934(2)交流耐壓法 規(guī)程規(guī)定，要定期對斷路器主回路對地、相間及斷口進行交流耐壓。試驗電壓值如表2-8所示。

15、2022/7/1935觸頭磨損判斷 測定觸頭磨損，真空開關管的觸頭無法直接看見，一般采用下述判斷方法： (1)測定觸頭超行程尺寸。 (2)在機構的某一部分或在真空開關管的觸頭連桿上刻上標記或目標線 等用肉眼來檢查。 2022/7/1936 三、GIS常見故障及診斷方法2022/7/19373.1 GIS常見故障(1)由于安裝、維修時不注意，在殼內(nèi)留有導電微粒及其他雜物；(2)電極表面有損傷，如有毛刺、刮傷等；(3)導電或接地部分接觸不良；(4)支撐絕緣子內(nèi)部有氣泡或劣化；(5)氣壓下降或含水量增多等。2022/7/19383.2 GIS元件試驗及連鎖試驗GIS元件試驗1.斷路器(1)測量斷路器

16、的分、合閘時間及合分時間，必要時測量斷路器的分、合閘速度；(2)測量斷路器分、合閘同期性及配合時間；(3)測量斷路器合閘電阻的投入時間；(4)測量斷路器分合閘線圈的絕緣電阻及直流電阻；(5)進行斷路器操作機構的試驗；(6)檢查斷路器操作機構的閉鎖性能；(7)檢查斷路器操作機構的防跳及防止非全相合閘輔助控制裝置的動作性能；(8)斷路器輔助和控制回路絕緣電阻及工頻耐壓試驗。2022/7/19392.隔離開關和接地開關(1)檢查操作機構分、合閘線圈的最低動作電壓；(2)操作機構的試驗；(3)測量分、合閘時間；(4)測量輔助回路和控制回路絕緣電阻及工頻耐壓試驗。3.電壓互感器和電流互感器(1)極性檢查

17、；(2)變比測試；(3)二次繞組間及其對外殼的絕緣電阻及工頻耐壓試驗。4.金屬氧化物避雷器(1)測量絕緣電阻；(2)測量工頻參考電壓或直流參考電壓；(3)測量運行電壓下的阻性電流和全電流；(4)檢查放電記數(shù)器動作情況。2022/7/1940連鎖試驗(1)接地開關與有關隔離開關的相互連鎖；(2)接地開關與有關電壓互感器相互連鎖；(3)隔離開關與有關斷路器的相互連鎖；(4)隔離開關與有關隔離開關相互連鎖；(5)雙母線接線中的隔離開關倒母線操作連鎖。2022/7/19413.3 GIS絕緣在線監(jiān)測監(jiān)測GIS局部放電的電氣方法1.測量通過接地線的電流 當GIS內(nèi)部發(fā)生局部放電時，接地線上有高頻電流通過

18、，因此可用圖3-1所示的測量回路。2022/7/19422.在絕緣子里預埋電極 如圖3-2，利用事先已埋在絕緣子里的電極作為探頭進行內(nèi)部局部放電的測量。2022/7/19433.箱殼內(nèi)專用電極用圖3-3所示的殼內(nèi)專用電極的系統(tǒng)來監(jiān)測GIS內(nèi)部局部放電。2022/7/1944監(jiān)測GIS局部放電的非電方法1.加速度傳感器 國內(nèi)外已廣泛采用貼在容器外殼上的加速度傳感器來檢測有無內(nèi)部局部放電，圖3-4給出一種加速度檢測系統(tǒng)的流程圖。2022/7/1945 對GIS中的模擬試驗時，殼外所測到的超聲振動的振幅與GIS內(nèi)部的放電量或放電能量大體上成正比關系，但與GIS內(nèi)部放電的性質有關，如圖3-5所示。即使

19、是同一類的放電，當放電發(fā)生在中心導體處時，在殼外側得的振動幅值要比放電就發(fā)生在靠殼體內(nèi)側時為低，如圖3-6所示。2022/7/1946光學方法 利用GIS上的視窗來觀察GIS內(nèi)部的放電，圖3-7為利用光學倍增管以提高檢測靈敏度的例子。2022/7/1947分解氣體檢出法 如GIS內(nèi)出現(xiàn)局部放電的時間愈久、強度愈大，由SF6分解而形成的SF4、SOF2、HF等化合物越多，因而可用氣體分析的方法來監(jiān)測局部放電。簡易型SF6氣體分解物的檢測儀的構造如圖3-8，而指示劑的變色部分長度幾乎與分解氣體濃度成正比，如圖3-9，這樣就可能檢測出約的分解氣體。2022/7/1948 四、電纜常見故障及診斷方法2

20、022/7/19494.1 電纜常見故障類型漏油(1)過負荷引起溫度過高使內(nèi)部油壓升高，一般從中間接頭或端頭滲漏出來；(2)端頭高低差過大由靜壓造成漏油；(3)中間接頭或終端頭絕緣包扎不緊，端頭密封不好。接地和短路斷線(1)斷線故障；(2)斷線并接地故障；(3)閃絡性故障。2022/7/1950交聯(lián)聚乙烯電纜的故障(1)化學樹老化；(2)水樹老化；(3)電樹老化。2022/7/19514.2 電纜的絕緣試驗絕緣電阻測試 電纜的絕緣電阻隨著溫度和長度變化，一般將所測值換算到+20和1km長時的值。新電纜的絕緣電阻如表4-1所示。 預試規(guī)程中要求： (1)紙絕緣電纜，絕緣電阻自行規(guī)定。 (2)橡膠

21、塑料電纜。絕緣電阻為：主絕緣自行規(guī)定；外護套每千米大于0.5 M；內(nèi)襯層每千米大于0.5 M。2022/7/1952泄漏電流和直流耐壓 (1)紙絕緣電纜。13年進行一次或新作電纜頭時進行。加壓5min，加壓值如表4-2所示。 對泄漏電流應分階段試驗、U試驗)，各停留1min,在U試驗讀5min和1min的泄漏電流IL，要求IL5min IL1min,三相之間不平衡系數(shù)應小于2。2022/7/1953對油浸紙絕緣電力電纜IL 的參考值見表4-3。2022/7/1954(2)橡塑絕緣電纜。一般不作直流耐壓，僅在新作電纜頭時做試驗，對不平衡系數(shù)無規(guī)定，加壓值如表4-4所示。(3)自容式充油電纜。主絕

22、緣試驗電壓值如表4-5所示。2022/7/1955電纜油試驗(1)擊穿電壓：不低于45kV.(2) tg(100,1MV/m場強下)： 55/66127(3) 油中溶解氣體注意值(ppm) H2C2H2COCO2CH4C2H6C2H4可燃氣體總量500痕量100100020020020015002022/7/19564.3 電纜絕緣的在線檢測方法直流疊加法 如圖4-1，其基本原理為利用在接地的電壓互感器的中性點處加進以低壓直流電源(通常50V)，即將此直流電壓疊加在電纜絕緣上原已施加的交流相電壓上，從而測量通過電纜絕緣層的微弱直流電流或其絕緣電阻R。2022/7/1957 對于中性點固定接地的

23、三相系統(tǒng)，也可在三相電抗器中性點上加進低壓直流電源而仍用直流重疊法在線檢測電纜絕緣性能，如圖4-2。2022/7/1958 由于國內(nèi)積累數(shù)據(jù)及經(jīng)驗不多，可參考國外的。表4-6為日本用直流重疊法測出絕緣電阻的判據(jù)。2022/7/1959直流成分法2022/7/1960 通過圖4-3示回路可在交流電力電纜系統(tǒng)中，檢測到纜芯與屏蔽層間的電流中有極小的直流分量，通過該分量的大小可以估計XLPE電纜的老化程度。2022/7/1961電纜絕緣tg的在線檢測 對電纜絕緣層tg值的在線監(jiān)測可通過圖4-4實現(xiàn)，取得信號后與流經(jīng)電纜絕緣的電流相量進行相位比較，但事先要對電阻桿測量時的角差等進行驗證。2022/7/

24、1962從在線檢測tg值可估計整體絕緣的狀況，如表4-8所示。2022/7/1963局部放電在線檢測 對于檢測局部缺陷，局部放電是很有價值的。有時即使在個別位置上出現(xiàn)較強烈的局部放電也可能會導致電纜的擊穿，圖4-5為幾根在長期局放試驗中放電量的變化。2022/7/1964 如在絕緣連接盒的兩側都貼上金屬箔電極后，可利用差分法原理進行測量，其示意圖如圖4-6所示。2022/7/1965表4-9位幾種常用的局部放電方法對電纜進行在線檢測情況的分析。2022/7/1966接地線電流法 通過檢測接地線的電容電流的增量Ig來檢查電纜故障。圖4-7為105m的6kV的XLPE電纜三相的接地電流Ig都比未老

25、化前明顯增大。2022/7/1967 五、變壓器常見故障及診斷方法2022/7/19685.1 變壓器常見故障類型油浸變壓器的故障常被分為內(nèi)部故障和外部故障。 (1)內(nèi)部故障為變壓器油箱內(nèi)發(fā)生的各種故障，其主要類型有：各相繞組之間發(fā)生的相間短路、繞組的匝間發(fā)生的短路、繞組和引出線通過外殼發(fā)生的接地故障等。 內(nèi)部故障從性質上一般分為熱故障和電故障。熱故障通常為變壓器內(nèi)部局部過熱、溫度升高。根據(jù)其嚴重程度，熱性故障常被分為輕度過熱(一般低于150)、低溫過熱(150300)、中溫過熱(300700)、高溫過熱(一般高于700)。電故障通常指變壓器內(nèi)部在高電場強度的作用下，造成絕緣性能下降或劣化的故障。根據(jù)放電能量密度不同，分為局部放電、火花放電和高能電弧放電三種故障類型。 (2)外部故障為變壓器油箱外絕緣套管及其引出線上發(fā)生的各種