電氣設備故障診斷技術
電氣設備故障診斷技術
Fault Diagnostic Technology of Electrical Equipment
主講人：張建文
參考書籍
? 《高電壓工程》.邱毓昌，施 圍，張文元.西安： 西安交通大學出版社，1995. ? 《電氣絕緣在線檢測技術》.嚴璋.北京：高等 教育出版社，1998. ? 《電機故障診斷技術》.沈標正.北京：機械工 業(yè)出版社，1996. ? 《電絕緣診斷技術》.朱德恒，談克雄.北京： 中國電力出版社，1999. ? 《多傳感器信息融合及應用》.何友，王國宏， 陸大金等.北京：電子工業(yè)出版社，2000. ? 《電氣設備故障診斷技術》.中國水電出版社.
課程主要內(nèi)容
1、故障診斷技術概述 2、電氣絕緣基礎理論 3、電力設備絕緣預防性試驗 4、電氣設備在線檢測 5、紅外紫外及激光成像技術的應用 6、故障診斷的新理論新方法 7、籠型異步電機故障的信息融合診斷方法
1 緒論
? 1.1 故障診斷技術的產(chǎn)生及其作用
? 故障診斷：根據(jù)設備運行狀態(tài)信息查找故障源, 并確定相應決策的一門綜合性的新興科學。 ? 功能：能實現(xiàn)設備在帶負載、不停機的情況下， 通過使用先進的技術手段，對設備狀態(tài)參數(shù)進行 監(jiān)測和分析，判斷設備是否存在異�；蚬收稀⒐� 障的部位和原因以及故障的劣化趨勢等，以確定 合理的檢修時間和方案。 ? 作用：減少了事故停機損失，提高了設備運行的 可靠性和經(jīng)濟效益，降低了維修費用。 ? 其優(yōu)越性已為越來越多的人所共識，并得到重視。
1.1.1 故障診斷技術的.產(chǎn)生與發(fā)展背景
? 20世紀60年代后期首先在美國出現(xiàn)
? 最初的目的是用于對航天、核能、軍事裝備等進行早期異 常檢測 ? 可靠性:指設備在規(guī)定的時間內(nèi)、規(guī)定的條件下完成規(guī)定 功能的能力 ? 故障診斷技術是人們在社會生產(chǎn)實踐中付出了沉重的經(jīng)濟 代價后的產(chǎn)物
? 二次世界大戰(zhàn)中美軍的飛機（2.5倍） ? 1986年1月,美國挑戰(zhàn)者號航天飛機因火箭密封系統(tǒng)故障 ? ……
? 設備的重要性、現(xiàn)代化、安全性、可靠性以及 維修的迫切需要使故障診斷技術應運而生。
1.1.2 故障診斷技術促進了設備維修方式的變革
? 生產(chǎn)設備的維修體制
–事后維修（breakdown maintenance）： 等到設備無法正常工作時再進行維修 –預防維修（preventive maintenance）： 預先制訂計劃，定期進行檢修和更換 –狀態(tài)維修（condition/ predictive maintenance）：根據(jù)設備狀態(tài)來確定維修 工作的內(nèi)容和時間、制定維修方案
? 當修則修 ? 避免了“過渡維修”和當修不修 ? 問題：當為何時？為何種狀態(tài)？
1.1.3 故障診斷技術延長了設備服役壽命
? “浴盆”曲線：
–故障率與使用壽命之間的關系
重新進入穩(wěn)定期
1.2 故障診斷技術在國內(nèi)外的發(fā)展簡
況 ? 生產(chǎn)裝備發(fā)展方向
? 大型化 ? 高速化 ? 連續(xù)化 ? 自動化
? 生產(chǎn)設備的特點和要求
? 復雜性加劇，成本昂貴 ? 維修量大，維修費用高 ? 出現(xiàn)事故損失大，影響大
1.2.1 國外發(fā)展概況
? 1967年，成立美國機械故障預防小組（MFPG） ? 英國、丹麥、瑞典等國也相繼開展了此項工作 ? 日本在許多產(chǎn)業(yè)部門也積極開展這方面的研究 和應用工作，許多技術得到了成功的應用。
1.2.2 國內(nèi)發(fā)展概況
? 國內(nèi)的研究始于20世紀70年代末期 ? 1983年，國家在相關條條例中規(guī)定：“根據(jù)生 產(chǎn)需要，逐步采用現(xiàn)代故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測技 術，發(fā)展以狀態(tài)維修為基礎的預防性維修�！� ? 80年代初，國內(nèi)一些大學等相繼成立了故障診 斷研究室 ? 目前，國內(nèi)很多200MW以上的汽輪發(fā)電機組， 都裝有狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng) ? 應用領域極其廣泛……
1.3 故障診斷技術的構成與發(fā)展趨勢
? 1.3.1 故障診斷技術的構成
–故障診斷機理的研究： （理化原因等） –故障診斷信息學的研究 （數(shù)據(jù)采集與分析） –診斷邏輯和數(shù)學原理方面的研究： （診斷與決策）
? 四項技術
–檢測技術(采集信號、參數(shù)) –信號處理技術 （提取狀態(tài)信息） –識別技術 （分析、判斷） –預測技術 （決策和預測）
1.3.2 故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測的關系
? 工況監(jiān)測
? 對反映設備或系統(tǒng)工作狀態(tài)的信息進行全面監(jiān)測和分析，實時 掌握設備基本工作狀態(tài) ? 一般所謂的工況監(jiān)測實際上就是狀態(tài)監(jiān)測（condition monitoring ）
? 狀態(tài)監(jiān)測
? 又稱為簡易診斷，通過監(jiān)測結果與設定閾值之間的對比，僅對 設備運行狀態(tài)作出正常、異�；蚬收系呐袛�，而對故障的性質(zhì)、 嚴重程度等不予或無法進行更加深入的診斷
? 狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷構成了設備診斷的兩個階段， 狀態(tài)監(jiān)測是故障診斷的基礎，故障診斷是狀態(tài)監(jiān) 測的深化和提升 ? 廣義的故障診斷還應離線（off-line）故障診斷
? 非直接性和非實時性
1.3.3 故障診斷技術的發(fā)展趨勢
? 故障診斷的成功因素 ? 故障信息源 ? 診斷方法 ? 發(fā)展趨勢 ：與當代前沿科技相融合 ? 人工智能技術 ：人工神經(jīng)網(wǎng)絡、專家系 統(tǒng)等 ? 前沿數(shù)學 ：小波分析、模糊數(shù)學、分形 幾何等 ? 信息融合技術 ：證據(jù)理論等
1.4電氣設備故障診斷技術
? 1.4.1 電氣設備
? 電力系統(tǒng)中承擔發(fā)電、變電、輸電及用電作用的 高壓設備 ? 如：發(fā)電機、變壓器、斷路器、電壓互感器、電 流互感器、電容器、高壓套管、避雷器以及各種 電動機等 ? 電氣設備一般由電路、磁路、絕緣、機械、通風 和散熱等多個部分組成，因而對其進行故障診斷， 涉及到較多的知識領域
1.4.2 故障診斷系
統(tǒng)與繼電保護的區(qū)別 ? 電氣設備狀態(tài)
? 正常（normal）：設備具備其應有的功能，沒有 缺陷或缺陷不明顯，缺陷嚴重程度仍處于容限范 圍內(nèi) ? 異常(abnormal)：缺陷有了進一步的發(fā)展，設備 狀態(tài)發(fā)生變化，性能惡化，但仍能維持工作 ? 故障（fault）：缺陷發(fā)展到使設備性能和功能都 有所喪失的程度 ? 事故（breakdown）：功能完全喪失，無法進行 工作的狀態(tài)
? 繼電保護的基本功能
? 將保護裝置的動作值整定到設定值，當運行參數(shù)和 狀態(tài)參數(shù)達到或超過整定值后，保護動作，報警或 切斷電路，以防止發(fā)生事故或事故擴大 ? 繼電保護的反應能力：只局限于事故和嚴重的故障
? 故障診斷的關注點
? 故障階段——尚未發(fā)展造成事故的階段 ? 其目的是“防患于未然” ? 其發(fā)揮作用的時段在繼電保護動作之前
1.4.3 電氣設備故障診斷技術的發(fā)展趨勢
? 是故障診斷技術的一個分支 ? 正在成為電力系統(tǒng)廠站自動化技術中的新領域
? 電容型設備、電力變壓器、高壓斷路器，以及交聯(lián)聚乙烯 （XLPE）電纜、金屬氧化物避雷器、大型發(fā)電機等
? 是電力系統(tǒng)綜合自動化的一個重要組成部分
? 網(wǎng)絡+故障診斷
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