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电力设备故障诊断技术手册

前言

电力设备是电力系统安全稳定运行的物质基础。随着电力系统向高电压、大容量、智能化方向发展，对电力设备的可靠性要求日益提高。设备故障不仅可能导致设备本身损坏，更可能引发大面积停电，造成巨大的经济损失和不良的社会影响。因此，及时、准确地对电力设备进行故障诊断，对于保障电力系统的安全稳定运行、提高设备利用率、降低运维成本具有至关重要的意义。

本手册旨在为从事电力设备运维、检修及管理的工程技术人员提供一套系统、实用的故障诊断技术参考。内容涵盖了电力设备故障诊断的基本原理、常用方法、关键技术及典型应用，力求理论与实践相结合，突出实用性和指导性。希望本手册能成为一线技术人员日常工作中的得力助手。

第一章绪论

1.1电力设备故障诊断的意义与目标

电力设备故障诊断技术，简而言之，是通过对设备运行状态的监测与分析，识别其是否存在异常或故障，并判断故障的性质、部位、严重程度及发展趋势的技术。其核心意义在于变“事后维修”为“状态检修”或“预测性维护”，从而：

1.提高供电可靠性：及时发现潜在故障，避免突发停电事故。

2.延长设备寿命：根据设备实际状态制定合理的检修策略，避免过度维修或维修不足。

3.降低运维成本：优化检修资源配置，减少不必要的备品备件储备和人工投入。

4.保障人员安全：通过状态监测，可在设备带电或不停电情况下评估状态，减少人员接触高风险作业环境的机会。

故障诊断的目标是：早期预警、准确识别、精确定位、趋势预测，并为维修决策提供依据。

1.2故障诊断技术的发展历程与趋势

电力设备故障诊断技术的发展大致可分为三个阶段：

1.离线检测与定期预防性试验阶段：依赖传统的预防性试验，周期长，可能漏检，且部分试验需停电进行。

2.在线监测与早期预警阶段：随着传感技术和数据采集技术的发展，逐步实现了对部分关键参数的在线监测，能够对设备状态进行连续跟踪，实现早期预警。

3.智能诊断与预测性维护阶段：融合大数据、人工智能、物联网等技术，实现多源信息融合、智能分析、寿命预测和优化决策。

1.3故障诊断的基本原则与要求

进行电力设备故障诊断时，应遵循以下基本原则与要求：

1.安全第一：严格遵守电力安全工作规程，确保人身和设备安全。

2.系统性：从设备整体出发，综合考虑各方面因素，避免片面性。

3.准确性：采用科学的方法和可靠的仪器，确保数据准确、判断正确。

4.及时性：尽早发现潜在故障，为处理争取时间。

5.经济性：在满足诊断要求的前提下，选择性价比高的方案。

6.规范性：操作、记录、分析应符合相关标准和规范。

第二章电力设备常见故障模式与机理分析

2.1变压器常见故障模式与机理

变压器是电力系统的核心设备，其故障类型复杂多样，主要包括：

1.绝缘故障：

*绝缘老化：热老化、电老化、机械老化、环境老化共同作用的结果。表现为绝缘材料性能下降、介质损耗增大、局部放电量增加。

*绝缘受潮：呼吸器失效、密封不良等导致水分侵入，使绝缘电阻降低、击穿电压下降。

*绝缘击穿：局部场强过高、绝缘缺陷发展、过电压作用等引起。分为主绝缘击穿和纵绝缘击穿。

*局部放电：绝缘内部气隙、气泡、杂质或表面不光滑处，在一定电场强度下发生的局部气体电离现象。长期局部放电会加速绝缘老化。

2.过热故障：

*绕组过热：匝间、层间或相间短路，分接开关接触不良，引线接头松动或焊接不良，冷却系统故障导致散热不足等。

*铁芯过热：铁芯多点接地或绝缘损坏导致涡流增大，铁芯穿心螺栓绝缘损坏，铁芯接缝不良或片间绝缘损坏等。

*套管过热：套管内部绝缘劣化、电容屏老化、外部污秽导致沿面闪络或局部过热。

3.油质劣化：

*高温、氧化、水分、杂质等因素导致油的物理化学性质改变，如酸值升高、介损增大、颜色变深、产生气体等。

4.机械故障：

*绕组变形（短路电动力或运输不当引起）、铁芯松动、分接开关操作机构故障等。

2.2旋转电机常见故障模式与机理

以异步电动机为例，常见故障包括：

1.定子故障：

*绕组绝缘损坏：过热、受潮、机械损伤、电腐蚀、过电压等引起，导致匝间、相间或对地短路。

*定子铁芯故障：铁芯硅钢片绝缘损坏导致涡流增大、过热，铁芯松动、变形。

2.转子故障：

*鼠笼转子断条/端环断裂：启动频繁、过载、制造缺陷等导致导条或端环产生热应力和机械应力疲劳断裂。

*绕线转子绕组故障：匝间短路、接地、断线，滑环与电刷接触不良。

3.轴承故障：

*滚动轴承：磨损、点蚀、剥落、裂纹、保持架损坏、润滑不良、安装不当等。表现为振动增大、温度升高、异音。

*滑动轴承：轴瓦磨损、烧瓦、油膜振荡、润滑不良等。

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