1、电气设备故障诊断资料电气故障诊断一、电气设备的状态及检测技术1、电气设备的状态（1）正常状态：设备具备其应有的功能，没有缺陷或缺陷不明显，缺陷严重程度仍处于容限范围内。（2）异常状态：缺陷有了进一步的发展，设备状态发生变化，性能恶化，但仍能维持工作。（3）故障状态：缺陷发展到使设备性能和功能都有所丧失的程度。（4）事故状态：功能完全丧失，无法进行工作状态。2、电气设备的状态检测（1）判断设备所处的状态；（2）根据其状态决定对待的方式。二、电气设备的现代检测技术1、现代故障诊断技术的构成：（1）故障诊断机理的研究：（理化原因等）（2）故障诊断信息学的研究：（数据采集与分析）（3）诊断逻辑和数学原
2、理方面的研究：（诊断与决策）2、现代故障诊断四项技术：（1）检测技术（采集信号、参数）（2）信号处理技术（提取状态信息）（3）识别技术（分析、判断）（4）预测技术（决策和预测）3、故障诊断与状态监测的关系（1）工况监测：对反映设备或系统工作状态的信息进行全面监测和分析，实时掌握设备基本工作状态。（2）状态监测：又称简易诊断，通过监测结果与设定阈值之间的对比，仅对设备运行状态作出正常、异常或故障的判断，而对故障的性质、严重程度等不予或无法进行更深入的诊断。4、故障诊断的成功因素（1）故障信息源（2）诊断方法5、故障诊断技术的发展趋势（与当代前沿科技相融合）（1）人工智能技术：人工神经网络、专家系
3、统等；（2）前沿数学：小波分析、模糊数学、分析几何等；（3）信息融合技术：证据理论等。6、故障诊断的关注点（1）故障阶段：尚未发展造成事故的阶段；（2）其目的是：防患于未然；（3）作用阶段：继电保护动作之前。三、电气设备的传统检测技术 如果把有故障的电气设备比作病人，电工就好比医生。由中医诊断学的经典四诊（望、闻、问、切），结合电气设备故障的特殊性和诊断电气故障的成功经验，电气设备的检测技术归纳为“六诊”要诀，另外引申出电气设备诊断特殊性的“九法”、“三先后”要诀。 “六诊”、 “九法”、 “三先后”是行之有效的电气设备诊断的思想方法和工作方法。 事物往往是千变万化的和千差万别的，电气设备出现
4、的故障是五花八门，“六诊”、“九法”、“三先后”电气故障诊断要诀，只是一种思想方法和工作方法，切记不能死搬硬套。检修人员要善于透过现象看本质，善于抓住事物的主要矛盾。（一）“六诊”检测法 “六诊”-口问、眼看、耳听、鼻闻、手模、表测六种诊断方法，简单地讲就是通过“问、看、听、闻、摸、测”来发现电气设备的异常情况，从而找出故障原因和故障所在的部位。前“五诊”是凭借人的感官对电气设备故障进行有的放矢的诊断，称为感官诊断，又称直观检查法。同样，由于个人的技术经验差异，诊断结果也有所不同。可以采用“多人会诊法”求得正确结论。“表测”即应用电气仪表测量某些电气参数的大小，经过与正常数值对比，来确定故障原
5、因和部位。（1）口问 当一台设备的电气系统发生故障后，检修人员首先要了解详细的“病情”。即向设备操作人员了解设备使用情况、设备的病历和故障发生的全过程。 如果故障发生在有关操作期间或之后，还应询问当时的操作内容以及方法、步骤。总的来讲，了解情况要尽可能详细和真实，这些往往是快速找出故障原因和部位的关键。 例如：当维修人员巡查时，操作人员反应前处理一台打水离心泵不能启动，需要及时处理。这时维修人就要询问，水罐是否有水，上班和本班是否曾经运行，具体使用情况，是否运行一段时间后停止，还是未运行就不能开启。还要询问故障历史等等。了解具体情况后，到现场进行处理就会有条理，轻松解决问题。（2）眼看 1）看
6、现场 根据所问到的情况，仔细查看设备外部状况或运行工况。如设备的外形、颜色有无异常，熔丝有无熔断：电气回路有无烧伤、烧焦、开路、短路，机械部分有无损坏以及开关、刀闸、按钮插接线所处位置是否正确，改过的接线有无错误，更换的元件是否相符等：还要观察信号显示和仪表指示等。 例如：车间接一台回兑螺杆泵，操作工说按下按钮时听到电机有振动声而泵不动。根据所述情况判断：1.电源有电，电机有电，电机不转动原因一是断相、二是负荷重；2.因为操作人通电未出事故，所以通电做短暂试验也不致发生事故，就可以通电试验来核实所反映的情况。螺杆泵是空载起动，因机械故障不能运行的可能性较小，最可能的原因是电机或电源断相。首先查
7、看电柜保险是否熔断；如完好，查一下控制电机的接触器进线是否三相有电；如有，然后通电核实所述情况。2）看图纸和资料 必须认真查阅与产生故障有关的电气原理图和安装接线图，应先看懂原理图，再看接线图，以“理论”指导“实践”。 看懂熟悉有关故障设备的电气原理图后，分析一下已经出现的故障与控制线路中的那一部分、那些电气元件有关，产生了什么毛病才能有所述现象。接着，在分析决定检查那些地方，逐步查下去就能找出故障所在了。 例如上图所示电气原理图。按下起动按钮SST，接触器KM吸合，电动机M起动；按下停止按钮SSTP，KM释放，M停止。运行中发生两次故障： 合上电源开关QS，电机即起动。维修时首先考虑，合上Q
8、S电机即起动而未引起其他故障，就可以通电试验证实一下；然后分析电气线路图，产生这种故障的部分可能在：1.接触器KM触点熔焊或其它原因不能释放；2.按钮SST或KM的动合辅助触头短路。打开控制箱看一下KM在断开后能否释放，如能则故障是由于SST的短路造成。SST用的胶木基座表面碳化，引起静触头间短路而造成上述故障。用万用表欧姆档就可以查出来。 推上电源开关QS，按下SST，M不起动。检查时首先分析操作者在按下SST后，除M不动外，并未引起其它故障，所以可以通电看一下，按下SST后KM是否吸合。从图上看，如KM能够吸合上而M不动，则可能是主电路L3相电源断电，也可能是接触器任一相触头烧断，也可能是
9、热继电器热元件烧断，而与控制电路无关。下一步推上QS，先检查KM电源侧三相电压，如正常则电源不缺相，在检查每一热元件两端是否通，不通就是烧断了；如通，则按下SST使KM吸合，迅速测量KM的电动机测三相电压，就可查处断电的一相。如接触器灭弧罩可拆，打开后就可检查触头是否烧坏，不必通电检查了。（3）耳听 细听电气设备运行中的声响。电气设备在运行中会有一定噪声，但其噪声一般较均匀且有一定规律，噪声强度也较低。带带病运行的电气设备其噪声通常也会发生变化，用耳细听往往可以区别它和正常设备运行是噪声之差异。利用听觉判断故障，虽说是一件比较复杂的工作。但只要本着“实事求是”的科学态度，从实际出发，善于摸索规
10、律，予以科学的分析，就能诊断出电气设备故障的原因和部位。 声音是由于物体振动而发出的，如果摸清了声音的规律性，通过它就能知道眼看不见的故障原因。例如影响电动机声响的因素有：温度。电动机有些响声是随着温度的升高而出现或增强的，又有些声响却随着温度的升高而减弱或消失。负荷。负荷对声响是有很大影响的，响声随着负荷的增大而增强，这是声响的一般规律。润滑。不论什么响声，当润滑条件不佳时，一般都响得严重。听诊器具。可用螺丝刀、金属棍、细金属管等，用听诊器具触到测试点，响声变大，以利诊断。用听诊器具直接触在发响声部位听诊，叫做“实听”，用耳朵隔开一段距离听诊，叫做“虚听”，两种方法要配合使用。 在日常生产中
11、要积累丰富的经验，才能在实际运用中发挥作用。（4）鼻闻 利用人的嗅觉，根据电气设备的气味判断故障。如过热、短路、击穿故障，则有可能闻到烧焦味，火烟味和塑料、橡胶、油漆、润滑油等受热挥发的气味。对于注油设备，内部短路、过热、进水受潮后器油样的气味也会发生变化，如出现酸味。臭味等。（5）手模 用手触模设备的有关部位，根据温度和震动判断故障。如设备过载，则其整体温度会上升：如局部短路或机械摩擦，则可能出现局部过热，如机械卡阻或平衡性不好，其振幅就会加大。 另外，实际操作中还应注意遵守有关安全规程和掌握设备特点，掌握摸（触）的方法和技巧，该摸的摸，不能摸的切不能乱摸。手模用力要适当，以免危及人身安全和
12、损坏设备。手感温法估计温度（电动机外壳为例）温度（）感觉具体程度30稍冷比人体温度低，感觉稍冷40稍暖和比人体温度高，感到稍暖和45暖和手背触及是感到很暖和50稍热手背可以长久触及，长时间手背变红55热手背可停留57S60较热手背可停留34S65很热手背可停留23S70十分热用手指可停留约3S75极热用手指可停留1.52S80担心电机坏手背不能碰，手指勉强停11.5S8590过热不能碰，因条件反射瞬间缩回（6）表测 用仪表仪器对电气设备进行检查。根据仪表测量某些电参数的大小，经与正常数据对比后，来确定故障原因和部位。1）测量电压法 220V AC 应用电压法来检修电气线路，可采用以下步骤：了解
13、线路，了解线路正常工作电压。通过比较判断故障所在。2）测量电阻法 断开电源后，用万用表欧姆档测量有关部位电阻值。若所测量电阻值与要求电阻值相差较大，则该部位即有可能就是故障点。3）测量电流法 用钳形电流表或万用表交流电流档测量主电路及有关控制回路的工作电流。如所测电流值与设计电流值不符（超过10%以上），则该相电路是故障可疑处。 用钳形电流表检查三相异步电动机各相的电流是多少，是否对称，是电工检查电动机出力状况的，运行情况，以及对发生异常现象的分析等的重要依据。4）测量绝缘电阻法 即断开电源，用兆欧表测量电器元件和线路对地以及相间绝缘电阻值。低压电器绝缘层绝缘电阻规定不得小于0.5兆欧。 绝缘
14、诊断的目标是要确定绝缘是否有所损坏及损坏程度。研究分析出现和可能出现故障的原因并作出判断。 下表列出部分温度条件下低压电机绝缘阻值的最小允许值，并且得出每相差5，绝缘电阻的最小允许值相差2倍，并且温度越低，电阻值越高。（二）“九法”检测法 电气设备的故障可分为两类，一类是显性故障，即故障部位有明显的外表特征，容易发现。如继电器和接触器线圈过热、冒烟、焦糊味，触头烧熔、接头松动、声音异常、震动大、移动不灵活、转动不灵等。另一类是隐性故障，没有外表特征，不易发现。如熔丝熔断。绝缘导体内部断裂，热继电器整定值调整不当、触头通断不同步等。 要解决问题，应在初步感官诊断的基础上，熟悉故障设备的电路原理，
15、结合自身技术水平和经验，需要周密思考，确定科学的、行之有效的检验故障病因和部位的方法。常用的电气设备故障诊断方法有九个。（1）分析法 根据电气设备的工作原理、控制原理和控制线路，结合初步感官诊断故障现象和特征。弄清故障所属系统，分析故障原因，确定故障范围。分析时，先从主电路入手，再依次分析各个控制回路，然后分析信号电路及其余辅助回路，分析时要善用逻辑推理法。 举例说明电工理论能够分析、判断发生故障的原因 新买的一台交流弧焊机和50米电焊线，由于焊接工作地点就在点焊机附近，没有把整盘电焊线打开，只抽出一个线头接在电焊机二次侧上。试车试验，电流很小不能起弧。经检查电焊线，接头处都正常完好，电焊机的
16、二次侧电压表指示空载电压为70V。这条半天，仍不知道毛病出在哪里。最后整盘电焊线打开拉直，一试车，一切正常。其实道理很简单，按照电工原理：整盘的电焊线不打开，就相当于一个空心电感线圈，必然引起很大的感抗，使电焊机的输出电压减小，不能起弧。（2）短路法 把电气通道的某处短路或某一中间环节用导线跨接。采用短路法时需要注意不要影响电路的工况，如短路交流信号通常利用电容器，而不随便使用导线短接。另外在电气及仪表等设备调试中，经常需要使用短路连接线。短路法是一种很简捷的检修方法。 例如：在以行程开关、限位开关、光电开关等为控制的自动线路中，遇到多个开关安装，不容易检查分辨的情况下，可采用此类方法进行实际
17、操作。例如小车控制系统，利用短路法检查就可快速排除故障。注意，在采用短路法查找故障时必须使用“试验按钮”不能使用导线代替。短接导线用手拿带电操作不安全，同时短接线所触及的接线端子易被火花烧出疤痕。另外，切记采用短路法查找故障时，只能短接控制电路中压降极小的导线和触点，绝不允许短接控制电路中压降较大的电阻和线圈，否则会发生短路或触电事故。（3）开路法 开路法，也叫断路法。即甩开与故障疑点连接的后级负载（机械或电气负载），是其空载或临时接上假负载。对于多级连接的电路，可逐级甩开或有选择地甩开后级。甩开负载后可先检查本级，如电路工作正常，则故障可能处在后级：如电路仍不正常，则故障在开路点之前。此法主
18、要用于检查过载、低压故障，对于电子电路中的工作点漂移、频率特性改变也同样适用。 例如，判断大型设备故障时，为了分清是电器原因或是机械原因时常采用此法。比如锅炉引风机就可以脱开联轴器，分别盘车，同时检查故障原因。（4）切割法 把电气上相连的有关部分进行切割分区，以逐步缩小可疑范围。如查找某条线路的具体接地点，或者对于查找故障设备的具体故障点，也可采用切割法。查找馈线的接地点，通常在装有分支开关或便于分割饿分支点作进一步分割，或根据运行经验重点检查薄弱环节：查找电气设备内部的故障点，通常是根据电气设备的结构特点，在便于分割处为切割点。（5）替代法 替代法，也就是替换法，即对有怀疑的电器元件或零部件
19、用正常完好的电器元件或零部件替换，以确定故障原因和故障部位。对于电气元件如：插件、嵌入式继电器等用替代法简便易行。电子元件如：晶体管、晶闸管等用一般检查手段很难判断好坏，用替代法同样适用。 采用替代法时，一定要注意用于替代的电器应与原电器规格、型号一致，导线连接正确、牢固，以免发生新的故障。（6）菜单法 依据故障现象和特征，将可能引起这种故障的各种原因顺序罗列出来，然后一个个的查找和验证，直到找出真正的故障原因和故障部位。 以三相感应电机发热冒烟为例，列举以下原因和现象： 1.轴承部分发热 2.定子和转子摩擦 3.负荷过或电压过低或三相电压相差过大 4.电源断线 5.绕组断线 6.定子同相线圈
20、局部短路 7.定子相与相间短路 8.转子断线 9.定子绕组接地 10.无故障，不影响运行（7）对比法 把故障设备的有关参数或运行工况和正常设备进行比较。某些设备的有关参数往往不能从技术资料中查到，设备中有些电器零部件的性能参数在现场也难于判断其好坏，如有多台电气设备时，可采用互相对比的办法，参照正常的进行调整或更换。此法多在“六诊”的“表测”是运用。 例如测量电力变压器的绝缘阻值，可以初步判断变压器的绝缘状态。 新装和大修后的变压器绝缘阻值应不低于制造厂试验值70%。（8）扰动法 对运行中的电气设备人为地加以扰动，观察设备运行工况的变化，捕捉故障发生的现象。电气设备的某些故障并不是永久性的，而
21、是短时区内偶然出现的随机性故障，诊断起来比较困难。为了观察故障发生的瞬间现象，通常采用人为因素对运行中的电气设备加以扰动，例如突然升压或降压，增加或减少负荷，外加干扰信号等。（9）再现故障法 接通电源，按下启动按钮，让故障现象再次出现，以找出故障所在。再现故障时，主要观察有关继电器和接触器是否按控制顺序进行工作，若发现某一个电器的工作不对，则说明该电器所在回路或相关回路有故障，在对此回路作进一步检查，便可发现故障原因和故障点。此法实施时，必须确认不会发生事故，或在做好安全措施情况下进行。（三）“三先后”操作法 确保安全供电、用电，具体操作的电工要实施“三先后操作法”。即“先想后做、先检查后操作
22、、先通知后停送”。（1）先易后难 先易后难就是“先简单后复杂”。根据客观条件，容易实施的手段优先采用，不易实施或较难实施的手段必要时采用。即检修故障要先用最简单易行、自己最拿手的方法处理，再用复杂、精确的方法；排除故障时，先排除直观、显而易见、简单常见的故障，后排除难度较高，没有处理过的疑难故障。 电气设备经常容易产生相同类型的故障就是“通病”。由于通病比较常见，积累的经验较丰富，因此可以快速的排除，这样就可以集中精力和时间排除比较少见、难度高、古怪的疑难杂症。简化步骤，缩小范围，有的放矢，提高检修速度。（2）先动后静 先动后静，即着手检查时首先考虑电气设备的活动部分，其次才是静止部分。电气设
23、备的活动部分比静止部分在使用中故障几率要高得多，所以诊断时首先要怀疑的对象往往是经常动作的零部件或可动部分，如开关、熔丝、闸刀、插接件、机械运动部分。在具体检测操作时，却要“先静态测试，后动态测量”。静态，是指发生故障后，在不通电的情况下，对电气设备进行检测；动态，是指通电后对电气设备的检测。（3）先电源后负载 先电源后负载，即检查的先后次序从电路的角度来说，是先检查电源部分。后检查负载部分。因为电源侧故障势必会影响到负载，而负载侧故障则未必会影响到电源。例如：电源电压过高、过低、波形畸变、三相不对称等都会影响电气设备的正常工作。对于用电设备，通常先检查电源的电压、电流、电路中的开关、触点、熔
24、丝、接头等，故障排除后才根据需要检查负载。四、高压电器设备故障特点高压电器设备是指发电机、变压器、高压电机、电压与电流互感器、高压断路器、电力电缆等高压设备及装置。1、高压电气设备的特征 （1）处于高电压（强电场）作用下，电气绝缘是主要问题；（2）对于旋转电气设备，振动、磨损、疲劳等都是必须严格注意的；（3）由于实现着能量的转换或传递作用，发热的因素在电气设备中起着关键的破坏性作用；（4）电气设备的可靠性是多种因素共同作用的结果，必须综合进行考虑。 2、高压电气设备故障的分类 （一）按产生的原因分类（1）磨损性故障-机器或系统正常运行时磨损引起的故障，实际上反映了机器的寿命。（2）错用性故障-
25、运行中操作不当或以外情况引起机器中某些零件应力超过设计允许值而产生的故障。（3）薄弱性故障机器运行中应力没有超过设计规定值，但由于设计和制造不恰当造成机器中存在某些薄弱环节形成的故障。 （二）按工程技术的安全性分类 （1）危险性故障故障发生后会对人身、生产和环境产生危险（2）安全性故障 （三）按系统功能丧失的程度分类 （1）永久性故障必须更换某些零件后，机器才能恢复其功能。永久性故障又包括：全部丧失功能的完全性故障和丧失局部功能的部分性故障。（2）非永久性故障或称间断性故障，故障使部件丧失某些功能，但不需更换零件就可以排除故障使机器恢复其全部功能。 （四）按发生的速度和发展进程分类（1）发生速
26、度： 突发性故障 渐发性故障 （2）发生进程： 初期故障 偶发故障 磨损故障 3、高压电气设备设备的故障模式 故障模式是按故障状态进行的分类，是故障现象的综合表征，与设备本身的特性和运行环境都有一定的关系。 设备常见故障模式（1）运动设备部件的磨损、声音异常、振动异常、晃动、温升异常、泄漏等；（2）静止设备部件的松动、变形、断裂、龟裂、腐蚀、材质变化等；（3）电气设备的绝缘击穿、温度异常、绝缘裂化或烧损、短路、断线等。 五、高压电器设备绝缘及其故障1、电气设备的绝缘 设备绝缘必须有一定的绝缘水平，既要有较高的短时电气强度（以短时试验电压来衡量），又要有足够的长期电气强度（耐局部放电性能好、介质
27、损耗低）。绝缘应具有良好的耐热、抗热老化性能，承受各种机械负荷的能力和化学稳定性能。 2、高压电机的绝缘及故障 绝缘故障主要是定子和转子的绕组绝缘与铁心绝缘。故障原因主要有绝缘老化、绝缘磨损、局部放电和电腐蚀、局部过热、绝缘受潮、绝缘污染以及制造工艺缺陷等。 （1）良好的热性能耐热性、导热性、热弹性和热稳定性（2）良好的机械性能抗压、抗张、耐磨（3）优良的电气性能电气强度高、介损小、绝缘电阻高、耐电晕性能和抗热老化性能（4）良好的防潮性能吸潮性（不吸潮）（5）物理化学性能化学稳定性、耐腐蚀性、耐油性等 3、发电机的绝缘故障 （1）定子绕组绝缘击穿（2）定子绕组导线内堵塞 （3）定子铁心烧损 （
28、4）定子绕组端部焊接缺陷 （5）转子通风系统堵塞并烧损绝缘 （6）转子线圈匝间短路 4、变压器的绝缘故障 （1）绕组纵绝缘故障（2）绕组主绝缘故障 （3）进水受潮引起的绝缘事故（4）过电压引起绝缘故障（5）异物引起的绝缘事故5、电压、电流互感器的绝缘故障 电流互感器绝缘结构特点高压电流互感器（110KV及以上）的绝缘为电容均压结构。电容型套管高压引出部件，60KV及以上的高压套管均采用电容型结构。按使用的绝缘材料的不同，有油浸套管和胶纸套管。电压互感器与电力变压器相同，有一次高压绕组和低压绕组（二、三次） 密封不良，运行时进水受潮：约占事故总数的1/3，主要在顶部螺孔或隔膜老化开裂处，可以导致
29、运行中的爆炸。 绝缘有缺陷引起爆炸：绝缘不均匀、电容屏断裂或皱褶、匝间或层间绝缘薄弱可引起绝缘击穿。 其他，典型的有局部放电损坏、绝缘介质热老化、悬浮放电等缺陷。6、电力电缆的绝缘故障 电力电缆由导电线芯、绝缘层和保护层三部分组成。绝缘层必须具有优异的电气绝缘性能，一般以绝缘电阻、介电常数、介质损耗以及电气强度来表征。此外，还应有较好的机械性能、热性能、工艺性能、物理及化学性能。 电力电缆有粘性浸渍纸、充油、充气、橡皮塑料等绝缘结构形式。绝缘材料几乎都是高分子有机化合物 （1）老化以及绝缘缺陷（材料缺陷、设计不周、工艺不严等）是产生故障的主要原因。（2）电缆施工中受力过大、弯曲过度，电缆内部涨
30、缩等也会造成电缆故障。 六、常见高压电器设备的故障1、电机（发电机、高压电动机）的故障 （1）电机的构成和分类 1）定子 输入功率、产生磁场的静止部件。对交流电机，定子磁场是旋转的；对直流电机，定子磁场是静止的。2）转子 轴上传递机械功率、产生与定子磁场相对运动的磁场。转子上部件承受着机械应力和电磁力。3）轴承装置4）附属机构 如集电环与换向器，接线盒，风扇，端盖，附件等。应用最广泛的四类电机：同步发电机、同步电动机、异步电动机、直流电动机。（2）电机故障诊断技术的特点 根据电机的工作原理，在它内部存在着几个相互关联而又不可截然分割的工作系统。因而，电机诊断涉及较多技术领域。 1）存在相互独立
31、的电路和一个耦合电路的磁场。 2）电机内不同绝缘结构构成了一个整体，即电机的绝缘系统 3）结构上实现一个可以相对运动的整体基本的机械系统 4）发热和冷却，需要一定的通风散热系统 。（3）电机故障诊断涉及的领域1）电机学2）热力学和传热学3）高电压技术4）材料工程5）机械诊断学6）电子测量学7）信息工程技术8）计算机技术 9）人工智能 （4）电机的故障电机故障是一个复杂的过程必须从故障机理上进行理论分析和运行分析。例如，发电机组的振动状态是衡量发电机能否持续可靠运行的重要指标。发电机的振动一般分为机械振动和电磁振动两种。仅就电磁振动就有以下的原因：转子绕组匝间短路；定、转子间气隙不均匀；定子铁心组装接合处松弛；转子中心位置偏移；不对称负荷以及电磁谐振等。加强对不同振动异常的识别才能诊断出引发此故障的真正原因。 1）机座 振动、带电、冷却介质流失、接地2
