机械缺陷诊断技术

研究高压开关设备机械状态的识别和故障诊断技术，对提高高压断路器的可靠性，建设坚强的智能电网，保障电力系统的安全可靠运行具有重要的现实意义和工程应用价值。 项目采用真型实验的研究思路，在仿真分析断路器正常情况、单一典型故障以及多个典型故障同时作用情况下操动过程的机械特性以及GS母线三相共箱结构下受力情况的基础上，构建220kV高压断路器机械故障真型模拟实验平台以及550kV单相与126kV三相共体的G1S机械振动实验平台，研制了基于多传感器的高压断路器振动信号检测系统，基于加速度传感器和上位机的GS机械振动检测系统和基于拾音器阵列的G1S声学信号检测诊断系统。在实验平台上模拟出高压开关设备长期运行过程中出现的各类典型机械故障及缺陷，获得高压开关设备多种工况下的高压断路器多位置振动信号特征、GS外壳振动信号特征以及GS声学信号特征，研究各类典型机械缺陷对上述信号特征的影响和规律，开展智能故障诊断与辨识技术研究。

变压器是电力系统最关键设备之一，在发、输、配电环节起到至关重要的作用。随着电网远距离输电需求，超、特高压变压器大规模应用，故障后果更为严重。目前主要采用的油中气体法和各种离线试验方法，均具有较大的局限性，无法检测各类非热故障，且诊断结果相对滞后、不能进行故障定位等。目前，振动分析法是在变压器运行工况下检测上述缺陷的有效方法，仍有以下技术难点未完全攻克：变压器组部件数量多、振动信号传输路径复杂，难以有效定位；振动信号包含的特征信息与变压器状态间的关联关系不明确；有载分接开关故障类型多，振动信号频率高，波形复杂，难以实现触头磨损、弹簧储能不足、紧固件松动的有效识别。项目依托国网公司科技项目，历时8年，在变压器振动信号与机械缺陷的特征分析、故障识别、状态诊断、装置研制方面，取得多项创新成果与关键技术突破。经专家鉴定：项目总体居国际先进水平，其中，在多频率分量的能量和能量比值组合对变压器铁心松动、绕组松动和变形、分接开关机械缺陷诊断技术方面居国际领先水平。项目成果应用于江苏、浙江、等省市400余台电力变压器状态诊断，电压等级涵盖66kV-1000kV，实时监测变压器内部机械缺陷特征；并在山东电力设备、上海华明等变压器及分接开关制造厂家的自主产品设计及性能优化中得到应用。