网络故障类型分析

网络故障类型分析（精选8篇）

网络故障类型分析 篇1

1. 引言

网络建成运行后, 网络发生故障是不可避免的。网络故障诊断是网络管理的重要技术工作。网络中出现的故障多种多样, 往往解决一个复杂的网络故障需要广泛的网络知识与丰富的工作经验。

一家成熟的网络管理机构一般都制定有一整套完整的故障管理日志记录机制, 同时人们也率先把专家系统和人工智能技术引进到网络故障管理中。

网络问题往往很独特, 且有时难以解决。故障检修要对付一些不希望出现的事情, 通常需要的只是掌握概念性的知识, 而不是为配置网络所需的细节的知识。要想正确、顺利地解决问题, 就需要清楚网络故障是那种类型, 然后采取相应措施来解决问题。所以网络故障类型的了解对于检修网络是非常重要的。

根据网络故障的性质把网络故障分为物理故障与逻辑故障, 也可以根据网络故障的对象把网络故障分为线路故障、路由故障和主机故障。

2. 网络故障按性质划分

按照网络故障不同性质而划分的物理故障与逻辑故障分析。

2.1 物理故障

物理故障是指网络中的设备或线路损坏、插头松动、线路受到严重电磁干扰等情况。如网络中某条线路突然中断, 这时网络管理人员从监控界面上发现这条线路流量突然掉下来或系统弹出报警界面, 这时首先用ping检查线路网络中心这端的端口是否连通, 如果不连通, 则检查端口插头是否松动, 如果松动则插紧, 再ping检查, 如果连通则故障解决。

这时, 需要把故障的特征及解决步骤详细记录下来。也有可能是远离网络中心的那端插头松动, 则需要通知对方进行解决。

另一种常见的物理故障是网络插头误接。

这种情况经常是没有搞清网络插头规范或没有弄清网络拓扑规划的情况下导致的。网络插头都有一些规范, 只有搞清网线中每根线的颜色和意义, 才能做出符合规范的插头, 否则会导致网络连接出错。

另一种情况是两个路由直接对接, 这时应该让一台路由器的出口连接另一台路由器的人口, 这台路由器的入口接另一路由器的出口才行, 这时制作的网线就应该满足这一特性, 否则会导致网络误解。不过这种网络连接故障显得隐蔽, 要诊断这种故障没有什么特别好的工具, 只有依靠经验丰富的网络管理人员。

2.2 逻辑故障

逻辑故障中的一种常见情况是配置错误, 即指因为网络设备的配置原因而导致的网络异常或故障。配置错误可能是路由器端口参数设定有误, 或路由器配置错误以至于路由循环或找不到远端地址, 或者是网络掩码设置错误等。如同样是网络中某条线路故障, 发现该线路没有流量, 但又可以ping通线路两端的端口, 这很可能是路由配置错误导致了路由循环。诊断该故障可以用traceroute工具, 可以发现在traceroute的结果中某一段内, 两个IP地址循环出现。

这时, 一般就是线路远端把端口路由又指向了线路的近端, 导致IP包在该线路上来回反复传递;这就需要更改远端路由器端口配置, 把路由设置为正确配置, 就能恢复线路正常了。当然处理该故障的所有动作都要记录在日志中。

逻辑故障的另一类就是一些重要进程或端口关闭, 以及系统的负载过高。如线路中断, 没有流量, 用ping发现线路端口不通, 检查发现该端口处于down的状态, 这就说明该端口已经关闭, 因此导致故障;这时只需重新启动该端口, 就可以恢复线路的连通。

还有一种常见情况是路由器的负载过高, 表现为路由器CPU温度太高、CPU利用率太高, 以及内存剩余太少等, 如果因此影响网络服务质量, 最直接也是最好的办法, 就是更换路由器。

3. 网络故障按对象划分

网络故障根据故障的不同对象也可以划分为:线路故障、路由故障和主机故障。

3.1 线路故障

线路故障最常见的情况就是线路不通, 诊断这种情况首先检查该线路上流量是否还存在, 然后用ping检查线路远端的路由器端口能否响应, 用traceroute检查路由器配置是否正确, 找出问题逐个解决。

3.2 路由器故障

事实上, 线路故障中很多情况都涉及到路由器, 因此也可以把一些线路故障归结为路由器故障。检测这种故障, 需要利用MIB变量浏览器, 用它收集路由器的路由表、端口流量数据、计费数据、路由器CPU的温度、负载以及路由器的内存余量等数据;通常情况下网络管理系统有专门的管理进程不断地检测路由器的关键数据, 并及时给出报警。而路由器CPU利用率过高和路由器内存余量太小都将直接影响到网络服务的质量。

解决这种故障, 只有对路由器进行升级、扩大内存等, 或者重新规划网络拓扑结构。

3.3 主机故障

主机故障常见的现象就是主机的配置不当。像主机配置的IP地址与其他主机冲突, 或IP地址根本就不在子网范围内, 由此导致主机无法连通。

主机的另一故障就是安全故障。如主机没有控制其上的hnser、RPC、rlogin等多余服务。而攻击者可以通过这些多余进程的正常服务或bus攻击该主机, 甚至得到Administrator的权限等。

还有值得注意的一点就是, 不要轻易的共享本机硬盘, 因为这将导致恶意攻击者非法利用该主机的资源。发现主机故障一般比较困难, 特别是别人恶意的攻击。一般可以通过监视主机的流量、或扫描主机端口和服务来防止可能的漏洞。

对于网络故障诊断应该实现确定网络的故障点, 恢复网络的正常运行;发现网络规划和配置中欠佳之处, 改善和优化网络的性能;观察网络的运行状况, 及时预测网络通信质量, 这三方面的目的。

摘要：网络建成运行后, 网络发生故障是不可避免的。网络故障诊断是网络管理的重要技术工作。要想正确、顺利地解决问题, 就需要清楚网络故障是那种类型, 然后采取相应措施来解决问题。

关键词：网络,故障,端口,配置

参考文献

[1]周凯.广域网技术应用, 重庆大学出版社, 2005.

[2]徐敬东.计算机网络, 清华大学出版社, 2002.

网络故障类型分析 篇2

【关键字】三相异步电动机；轴承；绕组；短路；断路；环境

电动机种类繁多，作为传动系统的动力源带动其它设备广泛应用于生产装置，是最重要的动力设备。任何一台电动机出现故障都将使所带设备运行异常，直接影响到装置的安全生产和产品质量。切不论单台电动机的维修费用和购买成本在几千元到上百万元不等，因电动机故障引起装置平稳运行甚至中断运行，造成的间接损失是无法估价的。那么电动机的故障有哪些？应该如何预防？以三相异步电动机为例分析如下：

一、三相异步电动机的结构

三相异步电动机又称为感应电动机，具有制造容易、结构简单、工作可靠、维修方便、价格低廉等优点，是工厂中应用最广泛的一种电动机。它主要由两大部分组成：1）定子（静止部分）由用于固定和保护定子铁芯和定子绕组并支撑端盖的机座；构成磁路的一部分的定子铁芯；构成电路一部分的定子绕组；及装在定子两端的端盖构成；2）转子（旋转部分）由用于支撑转子，传递转矩，保证定子与转子之间气隙的均匀的转轴；与定子铁芯一起构成磁路的转子铁芯；与定子绕组一起构成电路的转子绕组组成。

二、三相异步电动机故障类型

电动机的典型故障归纳起来有以下几种：

1、定子绕组故障

1）绕组接地：是指绕组绝缘损坏与铁芯或外壳造成与大地连通现象。此时如果保护接地不良，外壳将带电，绕组发热造成短路烧毁。

产生的原因：电动机受潮；经常过载运行；受腐蚀性物质腐蚀；绝缘老化；雷击；制造或检修工艺不良；维护不慎造成绝缘损坏；定、转子摩擦等。

2）绕组短路：是指绕组匝间或不同绕组之间的绝缘损坏而造成相互短路的现象。此时电动机运行声音和振动异常，三相电流不平衡，严重时电动机不能启动。

產生的原因：电动机经常过载运行，电源电压变动过大，单相运行，制造或检修工艺不良，绕组机械损伤等。

3）绕组断路：是导线有断开点的现象。如果单相有断路，造成电动机单相运行，三相电流不平衡，另外两项电流极具增加，如果发现不及时会很快烧毁电动机。

产生的原因：短路或接地故障使导线过热断开，绕组受外力断开，绕组接头焊接问题，焊接不良、虚焊、焊剂使用不当，焊接后处理不当造成接头运行一段时间后断开等。

4）绕组接线错误或嵌反：绕组在更换过程中，因更换人员大意将绕组接错或嵌反的现象。如果出现此类问题，电动机将出现极大的运行噪音和振动异常，三相电流严重不平衡，电机发热严重，电动机转速降低，严重时电动机不能启动。如果不及时停机将会很快烧毁电动机。

常见的情况：星形、角形接法错误；极相组接反；单相绕组接反；多路并联绕组支路连接错误；个别线圈嵌反或首尾连接错误等

2、转子绕组故障

1）鼠笼型转子断条故障：转子出现断条问题，电动机起机将十分困难，启动后将出现周期性电磁噪音和振动异常，电流表指针抖动，电动机转速降低，带载能力下降。

产生的原因：转子质量差；电动机频繁启动，操作不当，频繁正反转切换运行形成剧烈冲击造成转子损坏等。

2）绕线型转子故障：与定子绕组故障相同，在此不在重复论述。

3、定子、转子铁芯故障

铁芯故障部位温度升高过热，涡流增大。

产生的原因：其它故障烧伤铁芯，使硅钢片局部短路；铁芯紧固不良电机运行振动造成铁芯松动；硅钢片间绝缘损坏短路；机械力损伤等。

4、轴承、转轴故障

造成电动机启机故障，电机轴承侧温度异常、振动异常，严重时电流升高，甚至烧毁。

产生的原因：轴承严重缺油或油脂变质；轴承腔内有异物、所加油脂有杂质、轴承补充油脂与原轴承腔内油脂型号冲突反应；轴承与轴颈装配不当，安装不正确；制造质量不过关或因定、转子铁心轴向错位或重新对转轴机加工后精度不够，轴承本身缺陷等。

三、电动机故障的预防措施

1、保证安装环境

电动机安装环境至关重要，以我车间为例，我车间共有电动机2676台，其中低压电动机2657台，2012年故障电动机154台，占比17.25%，绝大多数电动机的故障原因都与电动机的安装环境及所带负荷有关，因电动机安装地点多粉尘、腐蚀性气体造成电动机绕组故障或轴承故障。因此电动机的安装环境必须满足电动机防护等级要求；电动机安装地点的环境温度不宜过高，避免灰尘、腐蚀性气体、水汽进入电动机内部。总之不同环境指标的安装环境应安装不同型号的电动机。

2、启动前的检查

1）新安装或长期停用的电动机。A、绝缘电阻检查，低压电动机用500V兆欧表摇测电动机绕组相间及对地不得低于0.5MΩ；B、为电动机供电的回路元器件完好，连接可靠，三相电源电压正常，无电压过高、过低或不平衡现象；C、对照铭牌，检查电压、频率与电源是否一致，功率于负载是否匹配，电动机实际接法是否正确；D、电动机基础是否牢固，需要接地部分是否可靠接地，接地线是否满足要求，安装规范；E、轴承润滑是否良好。

2）正常使用的电动机。A、供电回路元器件完好，连接可靠，三相电源电压正常，无电源电源过高、过低或不平衡现象；B、机组周围无杂物及易燃物；C、联轴器连接牢固，机组传动灵活，无摩擦、卡涩、窜动现象。

3、启动时注意事项

1）启动运转较慢，启动困难，声音、电流、电压异常的电动机应切断电源，查找原因，排查故障后，再重新启动；2）多台电动机应由大到小逐一启动，先主要后次要，防止同时启动电流过大，导致电压下降过多；3）限制连续启动次数，空载电动机连续启动不得超过3-5次，长时间运行停机再启动的不得连续启动2-3次，以防止烧毁电动机。

4、运行过程中监测

1）对电动机温升的监视。所谓温升是指电动机运行温度与环境温度的差值。电动机绝缘等级不同其温升标准也不一致。以B级绝缘为例：绝缘温限为130°，热点温差为5°，环境温度上限为40°，它的温升限值为80°。当测量环境温度是20°时，电动机实际温度在100°以下，它的温升在80°也就是温升限值以下。（温升=电动机实际温度-环境温度）电动机温升原则上不容许超过温升限值；2）对电源电压的监视。运行时，电源电压不得高于电动机额定电压的10%，不得低于电动机额定电压的5%，三相电压不平衡差值不得超过额定值的5%；3）对电动机电流的监视。电动机运行时，电流不得高于电动机额定电流，三相电流应平衡，不平衡差值不得超过额定值的10%。

5、对电动机定期保养

严格安装规定对电动机进行大修、小修，也是降低电动机产生故障的必要措施。

四、结束语

网络故障类型分析 篇3

近年来,具有环保与清洁能源特性的光伏发电得到了迅速发展。在光伏发电运行过程中会出现影响系统稳定的故障,有效检测出光伏组件的故障可以提高光伏发电系统的运行效率、保障运行安全及降低发电成本[1]。

光伏组件是有一定数量的类型相同的光伏电池单元串联而成[2],为了防止某些光伏电池单元发生故障成为负载,通常将光伏组件的所有光伏电池单元分组,并在每组旁并联一个旁路二极管[3],一是保护故障电池免受不可逆的损害,二是降低功率损失。目前对光伏组件故障的建模,大多数是基于光伏组件的电路模型[4,5,6,7]。使用该电路模型不能全面、准确、真实地反映光伏组件内部故障情况。

本文提出一种简单实用的光伏组件故障模型建模方法:即由光伏组件参数得到光伏电池单元参数,根据光伏组件内部光伏电池单元故障情况,得到光伏组件等效故障模型。该等效模型能够在保证精度的前提下简化模型的形式,实现对光伏组件内部各个故障在不同状态下的建模。最后本文通过等效故障模型获取故障数据,使用BP神经网络诊断光伏组件内部的各个故障。

1 光伏组件与光伏电池单元

1.1 光伏组件

光伏组件的输出特性是非线性的[8],图1是光伏组件等效电路模型[9,10,11],图1中的Iph为光生电流,Id为流过二极管的电流,Rsh是并联电阻,Rs是串联电阻,Ish为流过Rsh的电流,I为组件的输出电流,U为组件的输出电压,其输出关系为[10]:

式中:q为电子电荷量(1.602×10-19C);κ为玻尔兹曼常数(1.381×10-23J/K);CT为温度系数;I0为反向饱和电流(Ido为Tref对应的反向饱和电流);A为二极管排放系数;Eg为能带系能量;Isc为短路电流;S为光照强度;T为绝对温度(Tref为标准绝对温度)。

光伏组件仿真模型中所需参数来自试验室现有的某公司生产的52.5 W的单晶硅光伏组件,该组件由36个电池单元串联构成。根据文献[10,12,13]和实测的数据,经计算可得如表1所示的光伏组件的标准输出参数与内部参数。

注:Um、Im、Uoc、Pm分别最大功率点电压、最大功率点电流、开路电压、最大功率。

1.2 光伏电池单元

图2为光伏组件一般结构示意图,光伏组件一般有m个光伏电池单元串联组成,将m个光伏电池单元分成m/n组,每组含n有个光伏电池单元,且每组并联1个旁路二极管,使每组串联电池保持相互独立。

本文提出一种方法,由光伏组件模型通过电路基础知识与式(4)～式(7)可得到光伏电池模型,式(4)～式(7)的数学表达式为:

由于反向饱和电流I0与材料有关,对于光伏组件及其含有的光伏电池单元,其I0值不变,所以:

将式(4)、式(5)和式(6)代入式(1)可得光伏电池单元的输出关系为:

式中:Rs-cell、Rsh-cell、Acell、Eg-cell与Rs-module、Rsh-module、Amodule、Eg-module分别为光伏电池和光伏组件的串联电阻、并联电阻、二极管排放系数、能带系能量;Icell与Ucell分别光伏电池的输出电流与输出电压。

由式(4)～式(7)与表1可以得出光伏电池单元的标准参数与内部参数数据如表2所示。

图3列举了由36个光伏电池单元串联的光伏组件模型与正常光伏组件模型,当S=1000W/m2,T=25℃;S=1000W/m2,T=40℃;S=600W/m2,T=25℃3种条件下正常光伏组件模型与36个光伏电池单元串联模型的U-P特性仿真曲线拟合情况。从36个光伏电池单元串联模型仿真曲线拟合出的正常光伏组件模型仿真曲线可知,式(8)可以作为正常光伏电池单元的输出关系表达式。

2 光伏组件各个故障不同状态的输出特性

光伏组件常见的故障有短路、开路、老化、热斑等,本文提出上述4种故障的等效模型,以试验室现有的52.5 W的单晶硅光伏组件,研究不同故障状态下光伏组件的输出特性,其光伏组件与光伏电池的内部参数如表1与表2所示。

2.1 短路故障不同状态

在图2中,当光伏组件内部发生短路时,每组对应的旁路二极管不导通,等效光伏组件短路模型的内部参数与短路电池个数存在如下关系:

式中:Ys为光伏组件短路等效对应参数值;Y为正常光伏电池单元的对应参数值;x为短路电池个数;Y分别代表Acell、Eg-cell、Rs-cell和Rsh-cell。

短路电池数为x的光伏组件的输出关系为:

式中:Imodule与Umodule分别光伏组件的输出电流与输出电压。

图4是在标准条件下,短路个数不同对应的输出特性曲线。

2.2 开路故障不同状态

当光伏组件内部发生开路时,只要光伏电池单元组中含有开路电池单元,其对应的旁路二极管导通,等效光伏组件开路模型的内部参数与旁路二极管导通个数y存在如下关系:

式中:Yk为光伏组件开路等效对应参数值;Y为正常光伏电池单元对应参数值;y为旁路二极管导通个数;Y分别代表Acell、Eg-cell、Rs-cell和Rsh-cell。

旁路二极管导通数为y的光伏组件开路时的输出关系为:

图5是在标准条件下,旁路二极管导通个数不同对应的输出特性曲线。

2.3 老化故障不同状态

当光伏组件内部发生老化时,每组对应的旁路二极管不导通,老化光伏电池单元的串联电阻阻值会增加,增加值为R;等效光伏组件老化模型的内部参数存在如下关系:

式中:YL为光伏组件老化等效对应参数值;Y为正常光伏电池单元对应参数值,Y分别代表Acell、Eg-cell和Rsh-cell。

含x个光伏老化电池的等效组件模型中的串联电阻Rmodule与正常光伏电池的串联电阻的关系如下:

光伏组件老化时的输出关系为:

图6是在标准条件下,老化电池个数不同对应的输出特性曲线,R取4/36Ω。

2.4 热斑故障不同状态

光伏组件发生热斑故障时,光伏组件输出电流在大电流区域热斑光伏电池单元所在的组对应的旁路二极管导通,在小电流区域热斑光伏电池单元所在的组对应的旁路二极管截止[14]。设有x个光伏电池单元发生热斑故障,分布在y个光伏电池单元组中,在大电流区域时对应有y个旁路二极管导通,有(mny)个光伏电池单元正常工作并输出功率。由式(2)可推知热斑电池单元的Irph,与正常电池单元的Iph不相等,对应的Id变化也不一样,针对所有含热斑电池单元的组,等效变换时需分别对该组内的所有热斑电池单元与正常电池单元进行等效变换。另外由于y个电池单元组含有热斑电池单元,设对应的热斑电池单元个数分别为x1,x2,…,xy;且x1+x2+…+xy=x;对于第i个含有热斑电池单元的组,其等效模型中热斑部分内部参数为:

正常部分内部参数为:

剩下m/n-y个不含热斑电池单元的组,其等效模型内部参数为:

式中:Y分别代表Acell、Eg-cell、Rs-cell和Rsh-cell;Yri、Yzi、xi分别为第i个含有热斑电池单元组对应热斑部分参数值、正常部分参数值、热斑电池单元个数;Yz为m/n-y个不含热斑电池单元组对应参数值;y为旁路二极管导通个数,旁路二极管导通压降为0.7 V。

对于第i个含有热斑光伏电池的组,其输出关系为:

式中:Iyi、Uyi、Uri、Uzi分别为第i个含有热斑光伏电池组对应的输出电流、输出电压、热斑部分的输出电压、正常部分的输出电压。

对于(m/ny)个不含热斑电池单元的组,其输出关系为:

该热斑光伏组件的输出电压为

其中

式中:U为正常光伏电池单元组的输出电压。

图7是在标准条件下,含有热斑电池单元组的不同个数对应的输出特性曲线。

3 光伏组件故障特征参数及其BP神经网络诊断

3.1 障特征参数

对于BP神经网络的光伏组件故障诊断系统,选择合适的故障特征参数可以降低系统诊断复杂程度,提高故障诊断正确率。图8是在同一测试条件(1000 W/m2,25℃)下,光伏组件在不同故障状态时的U-P曲线,老化故障电池串联电阻R为4/36Ω,热斑光照强度为100 W/m2。

从图8可以得到如下信息:在相同光照强度与温度下,使用Uoc可以将5种故障状态分为2类,分别为正常Uoc与不正常Uoc正常Uoc内含有正常、老化、热斑。不正常Uoc含有短路、开路。在每类中使用Pm可以区分各个故障类型。

通过以上分析,本文光伏组件故障诊断模型的故障诊断特征量为S、T、Uoc、Pm。

3.2 BP神经网络

BP网络是一种按误差逆传播算法训练的多层前馈网络。其学习规则是使用最速下降法,通过反向传播来不断调整网络的权值和阈值,使网络的误差平方和最小。BP网络的优点是只要有足够的隐含层和隐节点,BP网络可以逼近任意的非线性映射关系,并具有较好的泛化能力[15,16]。

BP网络结构包括输入层(input layer)、隐含层(hide layer)和输出层(output layer)[5],所建立的故障诊断模型结构如图9所示。

3.2.1 输入层与输出层

通过上述的分析,本文光伏组件的故障诊断模型的输入层变量为S、T、Uoc、Pmo该模型的输出层变量设计如表3和表4所示,O1、O2、O3用于诊断故障类型;O4、O5用于判断光伏组件故障程度。

3.2.2 隐含层

BP神经网络的隐含层节点数对BP神经网络预测精度有较大的影响:节点数太少,网络不能很好地学习,需要增加训练次数,训练的精度也受影响;节点数太多,训练时间增加,网络容易过拟合,也容易陷入局部极小点而达不到全局最优点。最佳隐含层节点数确定可参考式(25)[17]:

式中:n为输入层节点数;l为隐含层节点数;m为输出层节点数;a为0～10之间的常数。

由上述分析可知,BP神经网络模型有4个输入节点,5个输出节点,经过多次试验,隐含层节点为8个时,网络的性能最佳。

3.2.3 数据归一化

由于输入层的4个变量单位不同,数量级相差也比较大,将原始数据直接进行神经网络训练会使网络的性能和收敛性变差,需在对BP神经网络进行训练之前,对输入、输出数据进行归一化处理,其公式如下[17]:

式中:xk为原始输入数据;xmax、xmin分别为原始输入数据中的最大值与最小值;yk为归一化后的输入数据。

4 仿真结果与分析

在Matlab软件中按图10所示,建立光伏组件故障诊断系统模型[18,19],该系统模型包括一块由36个光伏电池串联构成的光伏组件、采集U-P曲线的模块、数据预处理模块、人工神经网络模块与警报模块。警报模块用于通知维护人员相关的故障信息,以便及时采取措施保障光伏阵列系统运行的安全[20,21,22,24]。

4.1 故障数据样本

在Matlab/Simulink中建立光伏组件各个故障类型等效模型,采集光照强度范围为300～1 000 W/m2组件温度范围为25～45℃内的Uoc、Pm数据,作为BP神经网络的样本。本文共采集900组数据,其中的800组数据作为训练样本,另外100组数据作为测试样本,部分训练样本如表5所示。

注:目标向量是BP神经模型的输出层数据

4.2 B网络参数设置

由3.2.2节可得,BP神经网络的输入节点数为4,隐含层节点数为8,输出层节点数为5。在Matlab软件中使用BP神经网络工具箱中的newff,sim和train3个神经网络函数,使用newff中默认的节点传递函数、训练函数等相关函数,网络的训练次数为100,学习效率为0.1。

4.3 网络测试及结果分析

完成网络的建立和训练后,对网络进行测试,表6为部分仿真测试样本。

表7为表6使用BP神经网络算法得到的诊断结果。分析表7中的数据,BP神经网络的诊断结果与表6中的故障类型与故障程度一致,说明将BP神经网络应用于光伏组件故障诊断是可行有效的。

5结语

飞机电缆故障类型诊断方法分析 篇4

1 电缆故障检测的主要内容

电缆出现故障的主要类型有四种:击穿、短线、绝缘电阻偏低以及局部放电过量等。因此在对电缆故障进行检测时, 最主要的对其导通状态进行检测, 看其是否存在短路、短路、混线等故障, 并对其故障发生的位置进行确定。除此之外, 对其电阻也要进行检测, 看其是否符合直流电压为500v时, 绝缘电阻此时大于20MΩ的要求。

2 飞机电缆故障类型诊断方法

2.1 一般性诊断法

在对飞机电缆故障进行定位时, 一般分四个步骤进行:第一步, 判断故障的类型;第二步;选择最佳方法和仪器;第三步, 粗侧定位;第四步, 精确定位。一般在对飞机电缆故障类型进行诊断的方法有时域反射法、频域反射法、驻波反射频域法、高压电桥法等。

时域反射法简称TDR法, 它主要是利用电磁波在不同介质中的传播速度的差异进行测定。目前在飞机电缆故障中诊断方法中占有很大的应用比例。但该种方法存在一定的缺陷, 主要表现为对电缆障碍点阻抗的变化情况过分依赖, 在对高阻碍电缆故障及间歇故障时具有较大的难度。频域反射法和驻波反射频域法在诊断方法中也占有一定的比例, 但其抗干扰能力较差, 准确度较低, 精度不够。

2.2 电缆厂内故障类型诊断方法分析

通过对实际生产过程中电缆故障的类型及检测方法进行总结分析, 我们现对其制作、加工过程中出现的电缆故障进行分类, 并针对不同的类型采用不同的检测方法进行具体阐述。

(1) 击穿

电缆出现击穿故障的主要形式有三种:低阻击穿、高阻击穿、闪络形击穿。低阻击穿是由于在生产过程中造成电缆损伤, 导致其线芯等出现短接, 导致电阻很低。对此我们可以用低压脉冲法或是电桥法对其进行粗测定位, 如果其电阻小于300Ω, 便说明其存在问题。但在检测时, 最好采用大电容的脉冲源, 或是在检测时采用音频巡测法等进行相关辅助。对高阻击穿进行检测时, 可以采用高压电桥进行故障定位, 也可以采用脉冲声测法或是波反射法进行。如果发生的是线性高阻, 则只能采用高压电桥的方式进行。对于这种故障的判定及定位比较简单, 只用故障周围进行排查, 便可以准确找到。对于闪络形击穿, 由于故障发生的位置电阻比较高, 在诊断时可以采用高压电测试法。

(2) 断线

由于电缆截面比较大, 因此其发生短线故障的现象十分少见。当期发生故障时, 随之会出现短路的现象。对此我们可以采用波反射法进行检测。也可以采用音频探测法、脉冲声测发对其进行精确定位。

(3) 绝缘性能低

电缆在生产及搬运过程中, 出现划伤电缆塑料护层, 或者是生产过程中出现裂纹或是沙眼等不良情况, 从而导致电缆的绝缘电阻出现偏低的情况。对于橡皮绝缘电缆, 虽然其对生产材料、工艺等要求都非常严格, 但在实际生产检测中依旧存在许多问题, 特别是出现绝缘电阻不符合生产标准的具体要求, 出现偏低或不合格等现象。因此在对其进行检测时, 我们可以在60k V的高压下, 对其采用高压电桥法进行故障检测并对其进行准确定位。

2.3 基于相位检测频域反射法的新型电缆故障诊断法

本文提出的新型的电缆故障诊断法主要是基于希尔伯特黄变换之上的, 一种新的诊断方法。我们对其主要设计理念即思路整理如下:

(1) 相位检测频域反射法

相位检测频域反射法主要是通过对入射波与反射波之间的相位差进行测量, 从而确定电缆发生故障的具体位置。其具体过程是通过向电缆发射一段频率步长一定的正弦波, 它会在电缆发生故障的地方产生反射。入射信号和反射信号同时被输进混频器。当其信号频率相似或一致时, 其信号频率输出时便主要是一个直流电压信号, 后经低通滤波器, 得出具有直流分量的一个正弦波, 用A/D采样并用快速傅里叶进行转换, 便会得到信号的峰值点。我们通过计算便可以得出电缆发生故障时的具体位置。

(2) 系统算法

该设计主要包括两部分, 一部分是对电缆故障的类型进行有效判断, 第二部分便是准确计算出电缆发生故障的具体位置, 也就是其离信号发射地点的距离。

通过PCI数据采集卡收集的反射信号, 并进行幅值叠加, 并通过A/D进行采样, 后经HHT进行去噪处理, 得出故障发生位置电缆短路、短路的信号, 对叠加信号幅值进行分析, 即可判断出飞机电缆故障的具体类型。飞机电缆故障距离的计算便如上面的计算方式进行。通过试验分析, 我们可以明确得出飞机电缆故障在反射信号为50MHz时, 其信号的幅值变化非常明显。因此可适用于飞机电缆故障2米、3米、5米、7米地点进行电缆短路、断路类型的精确判断。

3 结语

在本文中, 我们主要对航空电缆在生产及加工过程中, 常见的故障类型及诊断方法进行系统阐述, 并基于相位检测频域反射法, 设计一种新的检测方法。该设计主要是通过相位检测频域反射法, 对飞机电缆故障发生的具体地点进行计算, 并通过叠加幅值对其故障类型进行判断。通过对以上设计的试验分析, 证明该设计具有较高的准确性及稳定性, 因此可以被积极的应用于飞机电缆故障诊断中。

参考文献

电机变压器内部故障类型分析 篇5

1 电机变压器概述

1.1 电机变压器的组成

电机变压器主要是指根据电磁感应的原理, 来改变交流电压的一种装置。电机变压器大多是由铁芯/磁芯、初级线圈、次级线圈等所组成的, 电机变压器的主要功能包括有:阻抗变换、电流变换、电压变换、安全隔离以及稳压等。变压器种类诸多, 包括电力变压器、组合式变压器、配电变压器、电炉变压器、单相变压器、油浸式变压器等等, 但从我国电力系统的应用现状来看, 其所采用的主变压器多为油浸式变压器[1]。

1.2 电机变压器的重要性

电机主要是指根据电磁原理, 来实现机械能与电能相互转换, 或是电能特性变换的一种机械装置 (其构成如图1所示) 。而在电机当中, 变压器作为重要的组成部分, 其不仅是一种能够改变交流电压的设备, 还可以用来变换阻抗、改变相位、变换交流电流等。变压器作为电力系统中的主要设备之一, 电能的升压与降压均需要由变压器来完成, 且利用变压器还可有效地提高电力系统的电压, 降低送电损失。由此可见, 电机变压器在电力系统中具有十分重要的作用。

2 电机变压器内部故障类型

电机变压器内部故障主要包括有放电故障与过热故障两大类, 变压器内部发生故障, 多是由于内部变压器油以及固体材料受到冷、热、潮湿、氧、电场等因素的作用, 导致变压器内部渐渐分解、老化, 且会不断地产生一氧化碳、二氧化碳、氢等气体并溶解于变压器油中, 当有外界诱因作用时, 则有可能引起各种类型故障的发生。

2.1 变压器内部放电故障

电机变压器内部放电故障可根据放电量的大小, 分为局部放电、火花放电以及电弧放电故障三种:

(1) 局部放电故障。电机变压器内部局部放电故障的发生, 多是指导体间绝缘体仅被局部桥接的电气放电现象, 局部放电故障可以发生于导体附近, 但也有部分不会导体附近发生。电机变压器设备的某个绝缘结构存在绝缘弱点时, 其会在一定程度的外施电压作用下发生局部放电的现象。

(2) 火花放电故障。火花放电故障属于一种间歇性的放电故障形式, 多发生于电机变压器中不同电位的导电体之间, 或是发生于不固定电位的悬浮体、相接触的绝缘体等位置间。变压器内部火花放电故障的特征为:总烃含量比较低, 且故障能量较小。

(3) 电弧放电故障。电弧放电故障可出现于电机变压器的各个位置, 出现电弧放电故障时, 变压器内部分产生大量剧烈的气体, 由于这些故障气体未能及时地溶解于油中, 导致其在不断聚集下, 上升至气体继电器中并引起动作, 从而造成变压器油液异常动作的发生[2]。

2.2 变压器内部过热故障

电机变压器内部的过热性故障也可根据故障部位的不同, 划分为引线过热、绕组过热、漏磁过热、铁芯多点接地过热以及异物引起局部过热故障等几类:

(1) 引线过热故障。引线过热故障多数发生于变压器的套管上, 包括有引线接头发热、引线分流发热、引线断股过热故障等;

(2) 绕组过热故障。变压器绕组过热故障属于变压器内部过热故障中常见的多发性故障, 故障发生后, 主要表现为绕组烫手、绕组导线变色、导线有糊味等;

(3) 漏磁过热故障。电机变压器由原边绕组励磁安匝产生的磁通大多数不会贯穿副边绕组, 而没有穿过副边绕组的部分磁通则可称之为漏磁通, 大型变压器由于漏磁通温度高, 容易产生漏磁过热故障;

(4) 铁芯多点接地过热。电机变压器内部过热故障中的铁芯多点接地过热故障的发生, 会使油纸绝缘渐渐老化, 从而造成铁芯叠片中绝缘层老化脱落, 导致铁芯过热烧毁[3]。

3 导致电机变压器内部故障的原因分析

3.1 导致变压器内部放电故障的原因及诊断方法

由于电机变压器内部放电故障放电量的不同, 其故障原因也不尽相同, 大体可分为以下三类原因:

(1) 局部放电故障的原因及诊断。电机变压器内部局部放电故障的产生, 多是因为高压电气设备的绝缘内部存在气隙而导致的。除此之外, 电机变压器油中若存在微量的水分和杂质, 其在电场的作用下形成小桥, 当泄漏电流由此通过时会使其严重发热, 进而导致油内水份气化形成气泡, 或是使油裂解产生气体。当气泡或气体绝缘强度低于绝缘材料的强度时, 外施电压达到某一数值后, 会导致气隙先发生放电现象, 从而造成局部放电故障的发生。另外, 如果导电体之间的电气连结不良, 产品内部金属接地部件之间的连接不良时, 也有可能导致电机变压器内部局部放电故障的发生。针对局部放电故障, 可采用脉冲电流法、无线电干扰电压法、志测法、化学检测法等方式进行早期、有效的检测与判断。

(2) 火花放电故障的原因及诊断。导致电机变压器内部火花放电故障的原因包括有:沿围屏纸板的夹层或是表面爬电、铁芯接地片或铁芯片之间的接触不良等因素, 均有可能造成火花放电故障。另外, 若是电力系统的电场极度不均匀、畸变时, 也有可能导致火花放电故障的发生。由于火花放电故障的总烃含量低、故障能小, 因此, 可将以上两个特点作为依据进行诊断。

(3) 电弧放电故障的原因诊断。导致电机变压器内部电弧放电故障的原因主要包括有:分接开关触柱间的飞弧 (在似接未接状态下出现的现象) 、由于引线断裂而形成的闪弧、过电压下造成内部绝缘闪络、绕组的匝间绝缘被击穿。以上几类因素均可能造成电弧放电故障的发生, 而此类故障在发生前并没有明显的征象, 因此也难以进行预诊断。若变压器内部出现电弧放电故障时, 应及时对油中气体成分进行分析, 若是油中总烃含量较高时, 则可断定为此类故障, 并以此为根据来判断电弧放电故障的严重程度[4]。

3.2 导致变压器内部过热故障的原因

电机变压器在正常运行过程中, 其结构当中的温升热源大多数来源于铁芯和绕组中的空载及负载损耗, 而以上损耗会转化成为热量, 并使绝缘油、铁芯、绕组等部位出现允许的温升 (允许温升包括有:油温升55K、绕组温升65K) 。但是, 超过其允许温升后, 则可视为变压器内部过热, 若温升不断加大时, 将会导致变压器内部各种类型过热故障的发生。

电机变压器过热故障在变压器故障中占据有较大的比例, 过热性故障的发生不会像内部放电故障那般迫切和严重, 但是, 若早期得不到有效的判断及处理, 则有可能导致温度的升高, 进而由轻度故障渐渐转变为严重故障, 最终造成过热事故的发生。导致变压器内部过热性故障的原因包括有:引线焊接不良、引线漏焊、绕组导线出现股间短路、过负载运行额外过热、套管导管与穿缆引线接触产生分流等[5]。

变压器内部过热性故障多会由低温渐渐转变化为高温, 进而使故障现象严重, 造成电机变压器的损坏, 因此, 针对电机变压器内部过热性故障也需对其重视。相关的检修人员可通过液相色谱法、气相色谱分析法、直流电阻测量法等方法来对电机变压器内部过热性故障进行检测与判断。

综上所述, 电机变压器内部故障的类型诸多, 而不同类型故障发生的原因也不相同。因此, 针对电机变压器内部故障, 相关的检修人员一定要根据电机变压器的实际运行情况, 结合先进、科学的故障检测、诊断技术, 对变压器内部故障类型及原因进行详细的分析, 从而应用针对性的措施进行解决, 以确定电机变压器的正常、稳定、高效运行。

摘要：电机变压器内部故障的类型诸多, 但不论是哪种类型的故障, 一旦发生, 均会给变压器造成影响, 进而给电机乃至整个电力系统的正常工作带来不便。因此, 本文就主要以电机变压器为例, 具体分析变压器内部故障的类型, 并对内部故障产生的原因及诊断措施展开论述, 以期能给相关检修人员提供一些帮助。

关键词：电机,变压器,内部故障,故障类型

参考文献

[1]武琨, 张粉萍.浅析变压器内部故障产生气体与故障类型的关系[J].城市建设理论研究, 2012, 26 (26) :112~113.

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[3]张南建.一起通过油色谱分析成功发现的110kV变压器内部故障[J].四川冶金, 2012, 34 (4) :51~54.

[4]焦尚彬, 黄璜, 赵黎明, 张青.基于双曲S变换的变压器励磁涌流和内部故障识别新方法, 2011, 39 (16) :114~117.

网络故障类型分析 篇6

作为城市供配电系统的重要组成部分, 10 k V配电网络涉及面广、影响面大, 是重要的公用基础设施, 直接关系到工农业生产、市政建设及广大人民生活等安全可靠供电的需要。而随着10 k V电力电缆越来越多地运用到配电网络中, 当电力电缆发生故障后, 如何最快地确定故障类型, 迅速、准确定位, 在最短时间内查找出故障点, 保证供电可靠性, 减少故障修复费用, 将停电所带来的不良社会效应和经济损失降到最小, 是一个十分值得研究的课题, 同时也是一个难题。

1 10 k V电力电缆故障产生的原因及类型

1.1 电力电缆产生故障的原因

(1) 机械损伤。机械损伤引起的电缆事故占电缆事故很大的比例, 如:1) 直接受外力损伤, 这方面的损坏主要有施工和交通运输所造成的损坏;2) 安装时的损伤, 在安装时碰伤、拉伤电缆或者因弯曲过度而损伤电缆;3) 自然力造成的损坏, 中间接头和终端接头受自然拉力和内部绝缘胶膨胀的作用所造成的电缆护套裂损等。

(2) 绝缘受潮。中间接头或终端头结构不密封或安装不良而造成绝缘受潮。电缆制造不良在金属护套上留有小孔和裂缝等缺陷或金属护套被外物刺伤也会使电缆受潮。

(3) 过热。电缆绝缘内部气隙游离造成局部过热而使绝缘炭化以及电缆过负荷都会产生过热。安装于电缆密集地区或电缆沟以及电缆隧道等通风不良处的电缆, 还有穿行在干燥管中的电缆以及电缆与热力管道接近的部分等, 都会造成电缆过热从而使绝缘加速损坏。

(4) 过电压。过电压主要是指大气过电压 (雷击) 和电缆内部过电压。实际运行经验表明, 许多户外终端头的故障是由大气过电压引起的。

(5) 设计和安装的问题。中间接头和终端头的防水设计不周密, 选用的材料不当, 电场分布的考虑不周, 工艺要求不严密, 机械强度的裕度不够等是设计中常见的问题。拙劣的接头与不按技术要求敷设电缆或者在潮湿的气候条件下作接头, 使接头混入水气也是形成电缆故障的重要原因。

1.2 电力电缆故障的类型

(1) 按故障现象, 可分为开放性故障和封闭性故障。

(2) 按接地现象, 分为开路故障、相间故障、单相接地、多相接地混合型故障等。其中, 常见的是单相接地和多相接地故障。

(3) 按故障绝缘电阻的大小, 可分为开路故障、低阻故障和高阻故障3种类型:1) 开路故障。若电缆相间或相对地绝缘电阻达到所要求的规范值, 但工作电压不能传输到终端;或虽终端有电压, 但负载能力较差。断线故障即为开路故障的特例。2) 低阻故障。电缆相间或相对地绝缘受损, 其绝缘电阻小到能用低压脉冲法测量的一类故障。当故障点对地电阻为零时, 即为短路故障。3) 高阻故障。电缆相间或相对地绝缘损坏, 其绝缘电阻较大, 不能用低压脉冲法测量的一类故障, 它是相对于低阻故障而言的。包括泄露性高阻故障和闪络性高阻故障2种类型[1]。

2 10 k V电力电缆故障点的现场查找

2.1 故障点查找的步骤

电力电缆故障点查找一般要经过查看故障电缆基本情况、故障性质诊断、故障测距、精确定点和误差分析5个步骤。如图1所示。其中难点在故障粗测, 只要粗测做好了, 就能迅速地查找到故障点的位置。

(1) 查看故障电缆基本情况:电缆基本情况是指完善的电缆资料, 包括长度、路径走向、接头位置、电缆出厂资料等。这些电缆资料的完整齐全能使故障点查找事半功倍。

(2) 故障性质诊断:通过测量电缆的导电性能和绝缘性能来了解故障电缆的有关情况, 初步确定故障的性质, 从而选择适当的测试方法对电缆故障进行具体的诊断。

(3) 粗测距离:在故障电缆芯线上施加测试信号或者在线测量、分析故障信息, 初步确定故障的距离, 为精确定点提供足够精确的信息。这是电缆故障测试过程中最重要的一步。

(4) 精确定点:在粗测距离的基础上, 精确地查找故障点所在实际位置, 以便于立即进行检修。精测定点方法主要有声测定点法、感应定点法、时差定点法以及同步定点法等。

(5) 误差分析:由于电缆的运行环境复杂, 且可能存在电缆对接头较多、运行时间较长等特点, 一次定位可能存在误差, 要注意是否有假信号的窜入。因此, 可能需要多次定位才能测出故障点, 总结查找过程中的误差, 也有利于提高以后的查找水平和速度。

2.2 故障点粗测距离的常用方法

2.2.1 阻抗法

阻抗法通过测量和计算故障点到测量端的阻抗, 然后根据线路参数, 列写求解故障点方程, 求得故障距离。该方法多以线路的集中参数建立模型, 原理简单, 易于实现。在实际的阻抗法故障测距中, 一般都是应用电桥法来实现的。电桥法的优点是比较简单, 精度较高, 但其适用范围小, 一般的高阻和闪络性故障, 由于故障电阻很大, 电桥电流很小, 测距效果很不理想。

2.2.2 行波法

行波测距法, 就是确定行波传播速度后, 通过测量行波的传播时间来确定故障位置。总的来说, 行波离线测距法有4类:

(1) 低压脉冲反射法。一般用于绝缘电阻在40Ω以下的低阻故障, 在被测电缆上发射一脉冲电压, 当发射脉冲在电缆线路上遇到故障点、电缆终端或对接头时, 由于该处阻抗的改变, 而产生向测试端运动的反射脉冲, 利用仪器记录下发射脉冲与反射脉冲的时间差, 从而找到故障点。其优点是简单、直观, 不需要详细的电缆原始资料, 还可以根据反射脉冲的极性分辨故障类型;缺点是不能用于测量高阻及泄露性和闪络性故障。

(2) 脉冲电压法。又称为闪测法, 利用直流高压或脉冲高压信号击穿电缆故障点, 即发生闪络放电, 由放电电压脉冲在观察点与故障点之间往返一次的时间来测距, 适用于高阻和闪络故障。该方法的优点是不必把高阻或闪络性故障永久性烧穿, 利用故障击穿产生的瞬间脉冲信号, 测试速度快、误差小、操作简单等;缺点是安全性差, 易发生高压信号窜入。

(3) 脉冲电流法。采用线性电流耦合器采集电缆中的电流行波信号, 将电缆故障点用高电压击穿, 使用仪器采集并记录下故障点击穿产生的电流行波信号, 通过分析判断电流行波信号在测量端与故障点往返一次所需时间来计算故障距离。与脉冲电压法比较, 脉冲电流法使用线性电流耦合器, 与高压回路无直接电气连接, 安全性更好, 应用更为广泛。

(4) 二 (多) 次脉冲法。其原理是首先对故障电缆发射一个低压脉冲, 脉冲在高阻的故障点由于特性阻抗变化不大, 不会产生反射。脉冲在另一侧终端被反射回来后, 仪器将这个“完好”波形存储起来。然后对故障点电缆发射一个高压脉冲, 故障点被击穿, 击穿瞬间变成低阻故障, 此时仪器触发一个低压脉冲, 低压脉冲在被击穿的故障点处被反射回来。仪器把两次低压脉冲的波形叠加起来, 分叉点的位置就是故障点的位置。

该方法的优点是可以避开故障点闪络时引起强烈的电磁干扰, 低压脉冲宽度可以调节, 较长线路也能记录到清晰的信号波形, 提高测量精度;缺点是使用仪器较多, 如果故障点受潮严重, 故障点击穿过程较长, 测试时间相应增加, 且故障点维持低阻状态的时间不确定, 施加二次脉冲的控制有难度[2,3]。

2.3 故障点精确定位的常用方法

(1) 声测法。其原理是用闪测仪等能使故障点产生规律放电的装置, 使故障点放电, 然后在粗测所得到的故障位置前后, 用接受故障点放电声音的装置来确定故障点的位置。这种方法测出的结果随意性很大, 误差也较大, 在电缆埋设较深时很难准确测量, 但设备要求低。

声磁同步法是声测法的改进方法, 声磁同步法是根据声音信号与磁场信号传播速度不同的原理, 利用仪器探头检测出声音信号和磁场信号的时间差来确定故障点。

(2) 感应法。其原理是当音频电流经过电缆线芯时, 在电缆周围有电磁波存在, 随身携带电磁感应接收器, 沿线路行走时, 可受到电磁波影响。音频电流流到故障点时, 电流突变, 电磁波的音频突变。该方法对寻找断线、相间低阻短路故障很方便, 但不宜于寻找高阻和单相接地故障。

2.4 故障点现场查找过程中的几点建议

(1) 为提高电力电缆故障点查找的效率, 建议运行部门必须完善电力电缆运行基础资料, 如电缆路径图、电缆电路电子地理分布图及其敷设方式、电缆中间接头分布图及其地理坐标图并做好现场标识。

(2) 在查找过程中, 无论使用哪种方法测试故障点波形, 若故障点距离测试端太近, 均会产生盲区, 使得测试波形难以判断识别, 此时可尝试到电缆的另一端进行测试, 建议每次查找电缆故障点时最好电缆两侧各测试一次以作对比, 这样的成功率较高。

(3) 在精确定点时, 设备应在距故障点近的一端, 这样能量沿电缆衰减较小, 便于声磁同步法的定点, 快速查出故障点。要充分利用各种试验设备与身体感官, 在粗测点的范围内反复进行查找, 要仔细分辨故障点处声音与金属屏蔽层上传输声音的差别, 不断比较, 才能发现故障点。

(4) 在使用二次脉冲法粗测时, 若波形不明显, 应该用高压脉冲进行多次充放电, 一般为5~10 min, 在听到清脆放电声后, 立即使用二次脉冲法, 此时的波形一般较为典型, 如还未出现典型波形, 可重复几次[3]。

3 结语

随着电力电缆在10 k V配电网络中应用越来越广泛, 当电力电缆发生故障后, 如何最快地确定故障类型, 迅速、准确定位, 在最短时间内查找出故障点, 及时排除故障, 保证安全可靠地供电就成为了一项必须完成的任务。虽然电力电缆的故障表现形式多种多样, 但万变不离其宗, 只要我们弄清电缆故障性质, 选择合适的故障点查找方法, 熟悉各种测试仪器的操作方法, 就能准确地查找出电缆故障点, 保证供电可靠性。

参考文献

[1]区家辉.10kV电力电缆常见故障处理[J].云南电力技术, 2008 (8) :64～65

[2]欧相林.浅谈10kV电力电缆故障检测[J].电力建设, 2009 (1) :136～137

网络故障类型分析 篇7

变压器是整个电力系统中最为重要的组成部分之一,其安全稳定运行直接关系到电力系统的正常运行。通过对大量电力变压器事故进行分析得知,常见的变压器故障大致可分为以下几种类型:绕组故障、铁芯故障、分接开关故障、绝缘故障等,下面就此展开详细论述。

1.1 变压器绕组故障

绕组是整个变压器的核心部件,其主要负责电能的传输和转换,构成了变压器输入/输出电能的电气回路。所谓绕组故障具体是指绕组中的故障,即出现在变压器线圈、纵绝缘中的故障,此类故障又可分为绕组短路、断路、松动、变形、位移、烧损等。

(1)若线圈铜导线表面带有毛刺,当变压器在运行过程中受到电磁力作用时,导线上的毛刺会使绝缘损坏,从而引起线圈匝间短路。(2)若线圈绝缘因受潮等原因进入水分,变压器在运行时便很容易出现匝间短路故障。(3)若线圈接头位置处的焊接质量存在问题,或线圈引出线及套管导电杆连接不稳定,变压器在运行过程中会因为接头过热导致局部绝缘老化速度加快,一旦绝缘恶化到一定程度时,便会造成绕组断路。(4)变压器在正常运行时若遭受严重的外部短路故障,在电动力和机械力的双重作用下,绕组形状会发生不可逆的变化,这也是引起绕组变形的主要原因之一,一旦绕组变形必然会造成变压器无法稳定运行。(5)雷击时可能引起绕组薄弱处绝缘损坏或被击穿。

1.2 铁芯故障

铁芯是除绕组之外的又一重要部件,它与绕组共同负责电磁能量的传递和交换,要想确保变压器稳定运行,除了应当确保绕组质量外,铁芯的质量也起着决定性的作用。铁芯故障一般发生磁路当中,此类故障主要表现在以下几个方面:(1)若是铁芯叠片间的绝缘损坏,便会形成较大的循环电流,伴随该电流的产生会出现非常可观的热量,这样一来便会对铁芯和线圈的绝缘构成威胁,同时还会导致变压器铁耗增加。(2)铁芯在制作过程中,若叠片边缘出现较大的毛刺或叠片出现细微的弯折,都容易引起铁芯局部变形短路,由此产生的涡流会导致变压器损坏。(3)当变压器处于正常运行状态时,应当保证铁芯处于一点接地的状态,若出现多点接地的情况,便会引起变压器局部发热,严重时会造成变压器跳闸或损坏。

1.3 分接开关故障

分接开关内部的传动结构比较复杂,同时开关还需要经常进行切换操作,所以其故障发生率也相对较高,引起分接开关故障的主要原因是产品质量不合格,其故障形态如下:(1)选择开关接触不良,无法合到位,这样容易引起触头过热、断轴以及放电烧损。(2)切换开关触点接触不良会使绝缘件的机械强度降低,严重时便会损坏。同时油室密封不良会引起大、小油箱互相连通,从而造成变压器油箱内可燃性气体含量突增,造成误判断。(3)结构内的低压控制电器与辅助器件质量不合格,导致分接开关误动、拒动等。

1.4 绝缘故障

绝缘故障是变压器故障中最为常见的一类,具体如下:(1)采用小油路、薄绝缘设计出来的变压器使用寿命较短,这种变压器一般投入运行不久便会发生故障。(2)当变压器相间绝缘裕度不足时,会引起相间短路,该故障有可能是因为相间加入了绝缘隔板使电场强度的分布被破坏而造成的。(3)通常情况下,变压器对自身内部的清洁度有着非常高的要求,极少的金属杂质都会对爬电距离造成严重影响,由此引起的局部放电现象时有发生。(4)绝缘纸、绝缘板等器件在设计时由于表面或内部的导电介质被污染,便会在运行过程中发生绝缘件放电,造成绝缘失效,进而引起变压器故障。(5)变压器长时间在过载条件下运行容易造成绝缘老化,并且油温过高会使油泥、水分等物质的形成速度加快。

2 继电保护设计

当电力系统运行异常或发生故障时,继电保护装置应当能够实现最短时间、最小范围内自动切除故障,或向值守人员发出告警信号,以便减小故障的影响范围,这是电力系统对继电保护最基本的要求。

2.1 差动保护设计要点

对于变压器差动保护动作电流的设计原则是将变压器两侧的电流互感器二次侧按正常运行时的环流接线,变压器处于正常运行状态时,差动继电器内的电流等同于两侧电流互感器二次电流的差,由于该值非常接近于0,因此继电器不会动作,差动保护也不会发生动作。高性能微型计算机处理芯片的出现,给微机型继电保护装置的研究提供了强有力的技术支撑,目前已开发研制出了变压器一套保护中含主保护、后备保护两套微机保护的装置,并其已经在各大城市的电力系统得到推广应用。为了充分反映电力变压器套管、引出线以及内部短路等故障,对于高压侧电压在300 kV及以上的变压器,应当设置双重差动保护,这样便可以实现瞬时动作断开各侧断路器的目的,有助于降低变压器故障的发生几率。在双重差动保护装置中,电流互感器的二次绕组可按照以下方法进行设计:首先,将第一套保护电流回路与原差动保护电流互感器的二次绕组相连接,这样一来在旁代时便无需进行切换操作;然后,将第二套保护与原后备保护电流互感器的二次绕组相连接,即接主变套管电流互感器,这样虽然会使保护范围有所缩小,但却能够保障旁代时两套保护全部处于运行状态。也就是说,当变压器处于正常运行状态或外部故障时,差动保护不会发生动作,而当变压器内部出现故障时,继电器便会动作,并及时切除故障,起到了对变压器的有效保护作用,极大程度地降低了变压器故障发生的几率。

2.2 瓦斯保护设计要点

通常情况下,当变压器内部出现以下故障时差动保护不会动作,如匝间短路、铁芯局部烧损、绝缘劣化、线圈烧损等,而对于这些故障瓦斯保护却能够动作,这是因为瓦斯保护本身是由气体继电器来实现的。目前,较为常见的瓦斯保护主要有以下2种:(1)轻瓦斯保护动作于信号。这种保护形式主要是根据气体的化学成分、数量、颜色以及可燃性等条件来对保护原因及故障性质进行判断,值守人员可以及时发现变压器故障问题,并进行相应的处理。(2)重瓦斯保护动作于断路器跳闸。这种形式具体是对气体发生的速度进行监视,并对气体的各种成分及其特征进行分析,能够间接获得故障原因、程度和具体位置,并在变压器突发严重性故障时自动报警或切断电源,以确保变压器不会被损坏。

2.3 过负荷保护设计要点

正常情况下,变压器的过负荷一般都是三相对称的,所以保护装置仅需要采用一个电流继电器连接到一相上并经过一定的延时动作于信号即可。而对于双绕组变压器而言,过负荷保护应当安装在主电源侧;单侧电源三绕组降压型变压器,若绕组容量全部相同的话,可将过负荷保护安装在电源侧,若容量不同,可在电源侧和绕组容量最小的一侧加装过负荷保护;对于两侧电源的三绕组降压型变压器和联络变压器,应在三侧绕组上分别加装过负荷保护。

2.4 过电流保护设计要点

过电流保护一般是作为差动和瓦斯保护的后备保护之用,其主要是将变压器启动电流按照避开最大负荷电流进行整定。过流保护通常在各侧母线发生故障时对变压器起保护作用。

3 结语

近年来,随着我国经济的飞速发展,国民生活水平较之以往有了大幅度提高,与此同时,人们对供电可靠性的要求也越来越高。变压器作为电力系统中最为重要的组成部分之一,其直接影响着供电可靠性。然而,由于各种因素的作用,变压器常常会出现各种各样的故障,这不仅影响了电力系统的正常运行,还严重影响着电力用户的正常用电。继电保护在电力系统中的推广应用,进一步降低了变压器故障发生的几率,有效地确保了电力系统的安全、稳定、可靠运行,给电力企业带来了巨大的经济和社会效益。

摘要：对电力变压器故障类型进行了分析,并在此基础上提出了继电保护的设计思路。

关键词：电力系统,变压器,故障,继电保护

参考文献

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网络故障类型分析 篇8

关键词：CAN,故障原理,维修

1 CAN系统工作原理和特点

汽车传输CAN线一般由一根双绞线构成, 所有传输的数据信号通过此绞线导在连接的控制单元ECU和传感器之间传输。

汽车自动控制和舒适程度日益提高, 故障自诊断和自适应系统的功能也日益完善, 但随着传感器和执行器数量的增加, 汽车线束越来越多越来越复杂, 增加了汽车电源系统的负荷和故障诊断排除的复杂性, 随着CAN传输系统在汽车上的成熟运用, 解决了上述两个问题, 提高了汽车数据传输速度和可靠性, 实现了单传感器提供多个数据信号的能力, 减少了线束数量。

CAN数据传输以数据以数字形式作为“0”与“1”信号序列进行传输。这时“0”与“1”分别对应于一个在标准或程序设定中定义的电压信号。无中间值的处理。

通过CAN系统传递的信号包含非常广泛复杂的数据信息, 由“0”和“1”数据信号形式排列和组合。进行CAN系统诊断和系统故障处理分析时, 核心不是传递的信息内容, 而是要检查总线上的信号电压满足额定值和总线上的信号数值关系的正确性。

总线系统传送数据信息有很多优势, 实现了一条双绞线下可以传输多个传感器取得的参数的功能, 方便了进行故障维修和检测, 对于汽车线束做到了简化和统一性的配置, 各个系统之间实现了模块数据的共享和互通, 传输速率有了大幅的提高, 传输效率更高, 数据的线路损失降到了最低, 对于传输的数据更加准确, 控制和响应的的时效性大大提高, 使得车辆的控制更加精准和高效。提升了汽车的动力性和经济性。方便了驾驶操控, 提高了乘坐的舒适性。在数据传输时为了防止干扰数据的传输, 数据两条总线的被相互绞合, 数据的传递方式为, 在两根导线上相应的电压方向反向。

车辆中的典型干扰源是在车辆运行过程中或者在通过开关断开与接通电路时产生火花的部件。在一根数据总线上的电压约为0伏, 则在另一根导线上的电压设定为大约5伏, 保持一个电压差。一般CAN绞线的传输率在100k Bit/s到1MBit/s之间。

对于不同的控制系统, 传输数据信号时有不同的优先级, 安全系统的的传输处于最高的优先级, 娱乐和舒适系统的传输处于较低级别的优先级。

2 CAN系统故障特点分析

汽车用CAN数据传输线一般构造坚固和具有较强的抗短路能力。车用CAN系统如果存在对地短路现象。

汽车双绞线的使用, 可以提高汽车零部件的安全性和提高使用时的经济性, 当双绞线电压超差时, 不会损坏两端的传感器和控制单元。仅仅是没有数据传输, 失去数据输送的作用。在最坏的情况下有故障的总线传输系统失灵无数据信号传输。

在实际工作中, 即使在本不该出现这种故障时, 这种情况也可能出现。在动力CAN数据总线上可以用万用表/欧姆档来准确判断。

3 CAN系统故障诊断的方法

当发动机控制单元的CAN系统出现故障时通过诊断仪来读出故障存储器的内容和检测数据块, 拔下相应控制单元ECU的插头, 检查端子处触点是否存在变形和弯曲, 插上插头, 查询故障存储器读取故障代码, 数据总线上的电压约为0伏, 则在另一根导线上的电压设定为大约5伏, 保持一个电压差进行测试和验证。

如果汽车用双绞线是CAN-High-高位线存在断路的现象, 那么相应地就得先进行CAN-High-线的检查和诊断, 对于双绞线中的CAN-Low-低位线来说, 检查插头内针脚之间的连接是否存在断路或者阻值增大的状况, 检查一下, 电源接线柱30号线和15号线的导线连接处是否有短路现象存在, 进行目视检查, 看是否有短路处存在。分别拔下各个控制单元, 看看短路是否仍然存在。尽可能将数据总线分成很多段, 方便维修时能尽快的找到短路点, 方便维修和更换。

汽车数据采集和传输线束的发展方向是越来越向集成式、智能型发展, 线束的数量和长度将会大幅减少, 传输速率和准确性会越来越高, 控制方式的响应时间会更快, 汽车的安全性和智能性会随着汽车CAN系统的成熟运用会让人越来越放心, 汽车的维修和维护会越来越方便。

参考文献

[1]季杰, 吴敬静主编.轻松看懂汽车电路图.化学工业出版社.