避雷器在线监测与故障诊断技术综述

第一篇：避雷器在线监测与故障诊断技术综述

避雷器的在线监测与故障诊断技术

前言：电力系统设备的状态监测和故障诊断是近

10年来发展较快的新技术，具有良好的发展和应用前景。但是，目前状态监测与故障诊断的应用还不普遍，还存在种种问题，包括一些认识上的误区。在实际应用中，有故障预报、故障诊断和状态监测等几个在内容上相近但存在差别的概念。一般来说，他们在内容上没有严格的界限，采用的方法很多都是一样的，都要进行在线检测盒数据分析，而且最终目标也是一致的，即防范于未然。本文主要讲述避雷器的在线监测和故障诊断技术。根据国家电网公司的规划，我国交、直流特高压输电工程的建设步伐将逐步加快。随着电压等级和杆塔高度的提高以及电网规模进一步扩大，电网结构更加复杂，加之近年来我国气候环境变化异常、雷电活动日益频繁，防电问题必将更加突出。

1、避雷器在线监测与故障诊断原理

金属氧化物避雷器在线监测和故障诊断的方法主要有全电流法，阻性电流分量法，功率损耗和元件温度，在参考文献中主要用到全电流法，监测避雷器的泄露电流，在一定程度上判断阻性电流的变化。这种方法简单方便，但在正常情况下，总泄露电流的阻性分量只占容性分量的10%左右，这使得监测到的总泄露电流的有效值或平均值主要取决于容性电流分量。

泄露电流是评估10kV配电网MOA运行状态的有效特征量，可通过监测正在运行的MOA泄露电流有没有发生畸变来评估MOA的运行状态。当10kV配电网的MOA正常运行时，其全泄露电流较小，只有微安级，且为工频正弦波；老化后的MOA的泄露电流幅值增大，且波形发生严重畸变，不再是标准的工频正弦波。10kV配电网中氧化锌的泄露电流及其微弱，很容易被噪声淹没，单纯从没有处理过的原始波形上无法区别正常避雷器和老化避雷器。消噪后的泄露电流可以为氧化锌避雷器运行状态的在线评估提供幅值和波形两个有效数据。

2、在线监测与故障诊断基本方法

通过改进阈值的小波消噪算法对10kV配电网避雷器的泄露电流信号进行消噪处理，并验证了本文所提出的算法在消噪效果上的优势，为配电网避雷器在线监测的工程实际应用提供了指导。改进阈值的平移不变量小波消噪算法原理，阈值的选取是利用小波阈值去噪的关键步骤，通常采用硬阈值法和软阈值法。近年来，有人提出采用软硬阈值法相结合的思路，本文中姑且称为软硬折中阈值法，其计算式见文献。另外，在一些特殊的情况下，10kV配电网氧化锌避雷器的泄露电流信号的不连续邻域中，采用阈值方法时其信号会再某一目标水平内上下浮动，这种现象称为伪吉布斯现象。此外，由于传统的阈值法缺乏平移不变性，因此极易在去噪后产生振铃效应。利用平移不变量小波去噪的方法能够很好的抑制伪吉布斯现象，其具体算法为：先把包含噪声的待处理信号循环平移n次，采用阈值法进行去噪处理，再对去噪结果取平均值，即“平移-去噪-平均”。改进后的阈值函数，采用硬阈值法得到的小波系数会出现不连续点，产生伪吉布斯现象，重构后的信号震荡较大，采用软阈值法得到的函数连续性好，但小波系数始终存在一定的偏差，导致重构信号的误差较大，软硬折中阈值法虽然可以结合二者的优点，但其阈值函数仍存在不连续点。阈值的选择既不能过大，也不能过小。若阈值过大，则会过滤掉原来不该被消除的有用信号，使信号严重失真；若阈值过小，则不能达到消噪的根本目的。在小波变换中，原始信号与污染噪声的传播特性有本质区别，每层小波系数所对应的阈值与污染噪声的小波系数传播特性应该是一致的。

由于我国6-10kV系统为中性点不接地系统，地电位升无法通过变压器中性点耦合到母线上，电网GPR过高可能会反击到低压避雷器上。而避雷器额定电压选取的原则是参考系统的最大工频过电压，通常不会考虑到地电位升高的问题。这样，当地网GPR过高导致反击到避雷器两端的电压超过其工频耐受电压时，就可能导致其被击穿而放电，发生避雷器爆炸事故。对于位于高电阻率地区的发变电站，如果放宽对接地电阻的要求时，需要按照站内低压避雷器所能承受的反击过电压来决定。但目前国内外尚未有文献对低压避雷器所能承受的最大地网反击过电压做系统的研究工作，通常只是根据避雷器的工频耐受特性，简单的套用解析公式进行估算。

3、案例分析

以发、变电站10kV系统额定电压为17kV的电站型避雷器为例，其1s工频耐受电压约为额定电压的1.25倍，即21.25kV，由于10kV系统的相电压为5.8kV，则通过公式可以计算出其最大允许的稳态地电位升为8.58kV。然而，一般入地短路电流直流分量衰减的时间常数为0.05s左右，在4个周期即0.2s以后就基本衰减为0，如果避雷器1s的工频耐压仍然采用暂态的最大值来校验显然是不合适的。而且从继电保护的角度来看即使考虑后备保护，故障也一般可以在0.5s以内切除，耐受时间取为1s也稍偏严格。另外在避雷器被击穿后，地网通过击穿的避雷器向线路对地电容充电，导致母线电压迅速上升，作用在避雷器两端的电压将急剧下降。

以氧化锌避雷器为研究对象，对地网电位升高时吸收能量进行系统的研究，并通过与避雷器的允许通流容量进行对比，从而得到避雷器对地电位升的反击耐受能力。通过建立仿真模型，对仿真结果进行分析，可以得出从短路时刻直至5s故障切除过程中通过A相避雷器的电流在初始阶段由于地网GPR的直流分量较大，避雷器中的放电电流也相对较大，最大值为61.94A，持续时间大约为4ms。随着直流分量的衰减，其后放电电流减小至<1A。在整个故障过程中B相和C相避雷器中的放电电流均只有mA数量级，远小于A相避雷器的放电电流，这主要是因为短路时刻地网GPR与A相母线电压相位相反，作用在A相避雷器上的电压远大于B相和C相避雷器上的电压。即使在进入了稳态阶段，避雷器中的放电电流和两端电压的正负半周方向产生了一定程度的偏移。从仿真图中可以看出，随着地网GPR的升高，避雷器产生的吸收能量先缓慢增加。当地网GPR上升到一定的区域后，吸收能量将急剧增加，这是因为此时虽然线路电容充电减小了稳态时避雷器两端的电压，但其值仍然大于避雷器的放电电压。也就是说，此时避雷器不仅在初始阶段会产生放电脉冲，而且在地网的GPR直流分量衰减后的稳态过程中仍然有强大的放电电流，从而导致整个故障期间积累的吸收能量急剧增加。

总结：国内外超特高压输电线路的进行统计表明，雷击事故在线路故障中占有很大的比例，也是特高压输电线路跳闸事故的主要原因。日本50%以上的超高压电力系统事故是由雷击引起的，统计到的54次特高压线路跳闸中，雷击引起的跳闸共53次；美国、俄罗斯等12个国家的275-500kV输电线路连续3a的运行资料表明，雷害事故占总事故的60%。国家电网公司的统计表明，由于雷击造成的线路跳闸数占总线路跳闸数的40.5%。可见避雷器发生故障的几率很大。金属氧化物避雷器的电阻阀片的主要成分为氧化锌，该物质有着非常优越的非线性特性，并具有响应快、通流容量大、性能稳定等特点，因此在发输配电网中得到了广泛应用。10kV配电网中的避雷器被击穿时会造成一点接地故障，当出现2个不同相的避雷器同时发生接地故障时，会引起开关保护发生动作进而造成大面积停电。特殊情况下，受损的避雷器发生爆炸，极易导致周围其他设备发生损坏。国内对避雷器的故障检测通常是每2a拆下避雷器进行预防性试验。但由于配电网避雷器数量太多，每次检测都要消耗大量的人力、财力并断电，且配电网避雷器常常采用复合绝缘材料外套，很难从外观上发现避雷器短路接地，因此传统的避雷器检测技术很难在第一时间检测到故障点所在位置，不利于配电网的安全运行。随着在线监测技术的迅猛发展，研究人员发现通过监测一些参数可以知道避雷器的运行状况，而通过泄露电流来反应避雷器运行情况的方法经过无数次的实践后被认为

是一个简便而又可靠的方法。准确获得完整清晰的泄露电流波形对判断避雷器运行状态起着决定性作用。因此避雷器的在线监测和故障诊断技术在当今智能变电站的重要的组成部分，同时也是智能电网建设的决定性因素。

参考文献：

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（2）张博宇，苏宁，吕雪斌，张翠霞，殷禹，陈立栋，带串联间隙1 000 kV特高压交流输电线路避雷器关键技术参数分析，高电压技术第39卷第3期2013年3月31日

（3）董莉娜，胡可，王微波，夏云峰，胡琴，胡建林，小波消噪在10 kV金属氧化物避雷器在线检测中的应用，高电压技术第40卷第3期2014年3月31日

（4）Daiana Antonio da Silva, Eduardo Coelho Marques da Costa, Jorge Luiz De Franco, Marcel Antonionni, Rodolfo Cardoso de Jesus, Sanderson Rocha Abreu, Kari Lahti, Lucia Helena Innocentini Mei, Jose Pissolat, Reliability of directly-molded polymer surge arresters: Degradation by immersion test versus electrical performance, Electrical Power and Energy Systems 53(2013)488-498(5)George R.S.Lira, Edson G.Costa, Tarso V.Ferreira, Metal-oxide surge arrester monitoring and diagnosis by self-organizing maps, Electric Power Systems Research, 2014, Vol.108(6)Maximilian Nikolaus Tuczek and Volker Hinrichsen, Recent Experimental Findings on the Single and Multi-Impulse Energy Handling Capability of Metal-Oxide Varistors for Use in

High-Voltage Surge Arresters, IEEE TRANSCATIONS ON POWER DELIVERY, VOL.23, NO.1, JANUARY 2013.

第二篇：电力设备在线监测与故障诊断

电力设备预防性维修的特点：根据检修的技术条件、目标的不同分为7个分支。对电力企业影响较大的主要有以时间为依据，预先设定检修内容与周期的定期检修（TBM,TimeBasedMaintenance）,或称计划检修（SM,ScheduleMaintenance

单纯按规定的时间间隔对设备进行相当程度解体的维修方法，不可避免地会产生“过剩维修”，不但造成设备有效利用时间的损失和人力、物力、财力的浪费，存在“小病大治，无病也治”的盲目现象，甚至会引发维修故障。缺乏针对性，具有盲目性。

状态维修的特点：以设备健康状况为基础的状态维修应运而生，被引入电力行业，状态维修是当前技术最先进的维修制度，它为设备安全、稳定、长周期、全性能、优质运行提供了可靠的技术和管理保障。真正做到适时而修，最大限度地提高发电设备的利用率，降低维修人、财、物的浪费和检修磨损，提高企业经济效益。

发展趋势：但依当前的整体技术和经济条件，要想把全部设备改为状态维修，对国内大部分的电力企业来说，还有很多困难。因此在大部分电力企业目前仍沿用预防性维修为主体，辅以事后维修、状态维修的检修模式。

2电容型设备绝缘特性参数：介质损耗角正切值

3对电力设备进行局部放电监测，采用高频和特高频监测频段

5、在线监测电力变压器油中溶解气体组分的方法：

气相色谱法的优点是能够对油中溶解的各种气体含量进行定量分析。它的缺点是环节多，操作复杂，技术要求高，试验周期长等。因此这种方法通常用于主要设备的定期检查(例如半年一次)，由熟练的专业人员在试验室里操作。而在两次定期分析的间隔期内，变压器内部状况的变化就不能被检测到。

采用膜渗透法在线监测油中气体采用红外线光谱分析技术的油中气体在线监测

第三篇：在线监测应用于设备管理提高故障诊断水平

在线监测应用于设备管理提高故障诊断水平

在线监测应用于设备管理提高故障诊断水平

提要：介绍在线监测系统的构成、主要功能及其在电厂设备管理中的应用情况和取得的成效，提出在线监测应用于设备管理对提高故障诊断水平、促进维修制度改革具有一定的现实意义。

在线监测系统在设备管理中的应用

徐兴科孔令先赵以万田保忠任华玉

胜利石油管理局胜利发电厂技监中心

摘要：介绍在线监测系统的构成、主要功能及其在电厂设备管理中的应用情况和取得的成效，提出在线监测应用于设备管理对提高故障诊断水平、促进维修制度改革具有一定的现实意义。

关键词：设备管理 在线监测 旋转机械

一、前言

旋转机械是在工业中应用最广泛的机械，也是电厂设备的重要组成部分，一旦故障停机，不但影响电厂的安全生产，而且会造成巨大的经济损失和社会影响。旋转机械在运行中与其状态有关的特征有振动、温度、噪声、润滑油中的磨粒和形态、转矩等，每个量都从不同的角度反映运行的状态。但由于现场条件和测试手段的限制，有些特征的提取和分析不易实现，有些特征反映的情况不敏感。而旋转机械的振动信号中含有设备运行工况的丰富信息，这些信息在振动的相位和谱图中有所体现，从而可以推断出振动的原因和故障类型。

对旋转机械进行在线监测，及时取得振动信息进行处理和综合分析，根据其数值及变化趋势，可对设备可靠性随时作出判断，发现故障隐患，提供预警，还可预测设备剩余寿命。在线监测诊断的特点是可以对运行中的设备进行连续或随时的判断，使预防性维修向预知性维修即状态维修过渡。

二、系统选择

典型的状态监测方式包括：离线定期监测方式、在线监测离线分析的监测方式、自动在线监测方式。

国内的振动状态监测系统主要有：哈尔滨工业大学等单位联合研制的3MD-I、3MD-II、3MD-Ⅲ系统；西安交通大学机械监测与诊断研究室的RMMDS系统；西安交通大学润滑理论及轴承研究室的RB20-1系统；郑州工学院的RMMDS系统；重庆太笛公司的CDMS系统；浙江大学的CMD-Ⅰ型及Ⅱ型系统；西北工业大学的MD3905系统；北京机械工业学院的BJD-ZⅠ、BJ D-ZⅡ , BJD-ZⅢ系统。这些系统的主要功能有轴振动监测，包括轴心轨迹分析、轴向串动、轴振动位移峰一峰值计算；壳体振动监测；频谱分析，包括频率细化、阶比潜分析、阶跟踪谱、三维功率谱分析；自动预、报警；故障特征提取及诊断。

国外的振动状态监测系统主要有丹麦B&K公司的2520型振动监测系统、美国BENTLY公司的3300系列振动监测系统、美国亚特兰大公司的M6000系统、美国IRD公司的IQ2000系统、美国恩泰克（Entek）公司的预测维修系统（Preventive Maintenance System）等其中，美国恩泰克公司的预测维修系统最具有代表性，其主要功能有：幅值趋势图显示；时域波形显示，频谱显示；两频谱幅值比显示，两频谱幅值差显示；三维谱图显示；用旋转机械故障诊断专家系统进行离线故障诊断；支持铁谱分析；支持局域网。该预测系统能对频谱进

行自动比较，能识别由于旋转机械转速变化所引起的频率漂移，并提供报警信号。胜利石油管理局胜利发电厂综合考虑供货渠道、价格、业绩、技术服务等因素，选择了美国恩泰克公司集振动监测与预测维修于一体的在线监测系统其中振动传感器为9200型加速度计，共购置40只，分别安装在2＃机组的2台送风机、2台吸风机、2台排粉机、2台给水泵、2台凝结水泵的主要支承轴承处，共计40个测点。

三、系统构成1．硬件系统

(1)加速度传感器

加速度传感器是把被测设备的机械振动量（加速度）准确无误地接受下来，并将此机械量转换成电信号（电压）输出，实现机械能到电能的转换。

(2)Enwatch数据采集模块

Enwatch数据采集模块是16通道网络化在线采集模块，每个采集模块均配有标准的RJ-45以太网接口，它是分布在设备现场的采集模块，其采集信息可通过以太网络传输到奥德赛系统数据库中，可直接安装在被监测设备附近，用于人员无法接近或危险区域的设备监测。

(3）端子排

端子排箱安装在现场

(4)信号线

①传感器到端子排的信号线：9200传感器输出端接有附带的4m长传感器电缆，各个传感器电缆联入端子排并由端子排输出多芯总屏电缆。若4m长传感器电缆长度不够，可采用双芯屏蔽电缆加以延长。

②端子排到Enwatch的信号线：由端子排输出的多芯总屏电缆直接接入Enwatch数据采集模块的相应通道，为了防信号衰减，该段电缆长度不足

300m，电缆走线时，尽量避免与强电电路平行，否则需距其1m以上或另加金属套管加强屏蔽。

2．软件系统

EMONITOR Odyssey软件是在线监测系统的核心，是一个全功能的窗门版预测维修软件，不仅能系统地管理预测维修和性能监测活动的数据，而且还提供一套完整的方法，将这些数据转换为设备的状态信息具体功能如下。

(1)系统管理

Odyssey软件的管理功能包括两个方面：文件管理和用户管理。文件管理是由备份检测数据和程序文件组成。随着时间的推移，数据库存储的设备信息会越来越庞大，这不仅影响软件运行的速度，而且在计算机出现故障时会丢失信息，使监测人员的工作付之东流，最基本、最有效的办法就是定期将数据和程序设置文件备份到另一台计算机或移动硬盘上，这正是Odyssey软件文件管理职责所在。除计算机出现故障而丢失信息外，操作人员在使用过程中的不当操作、非操作人员的非法操作也会造成数据丢失，Odyssey软件的用户管理职能解决了这个问题，Odyssey软件可以设定安全等级，将操作人员分为三种权限：一般操作人员可以建序列、将序列装入数采器、回放数据、修改数采器设置、修改自己的口令、打印报表和显示检测数据的图形；高级操作人员除了具有一般操作人员的权限外，还可以修改数据库、替换和删除操作、修改存储和删除视图、删除序列、建立和删除报表描述、生成报警统计；管理员除了具有高级操作人员的权限

外还可以增加删除和修改用户名和口令、设定进入软件必须登陆、设定不须登录用户的默认权限。

(2)数据的图形分析

在线监测系统除了对设备的检测（报警）之外，再就是分析诊断以确定故障的原因所在。借助于图形进行分析是一个主要方面。Odyssey软件提供的图形有：

①幅值趋势图(Trend)，观测设备振动的历史变化趋势。

②频谱图（Spectrum)，观测设备某测点振动的频率成分。

③时域波形（Time waveform)，观测设备某测点振动的时域波形。④谱阵图（Waterfall)，观测设备某测点振动频谱的变化趋势。

⑤频段趋势图（Frequency Band)，观测设备某测点振动各频段成分的变化趋势。

⑥自动显示图（Auto View)，观测设备某测点所有测量定义的相关图形，了解该测点的全面信息。

⑦振动分析图（Vib Analysis)，综合观测设备某测点的幅值趋势、相关频谱、谱阵图。

⑧HVA图，同时显示设备某测点水平（H)、垂直（V)、轴向(A)三个方向的频谱图。

⑨频谱差值图（Baseline diffe)，显示当前时间频谱和Baseline频谱相间的结果。

为了方便分析诊断，这些图形可以单独显示，也可以根据需要进行组合，显示在同一个窗口。

图形操作具有改变图形坐标轴、颜色、光标形式及显示、字形、图中的数字格式、图形点和线的类型，显示设备状态注释及注释码、显示和隐藏频段幅值、在图中输入及编辑注视、拷贝图形和打印图形等功能。

(3)报表操作

报告报表是状态监测人员与设备科和检修人员的非常重要的沟通工具，Odyssey软件提供了42种标准报表格式，这些报表均可以打印、显示和拷贝，可以作为文件进行传送，报表中可以包含数据表、图形，或两者的组合，任何一个报表都可以制成ASCII文本文件，并可以送到如WORD、EXCEL等其他应用软件中。如果这42种格式都不能满足报表的要求，监测人员可以根据领导的要求和自己的需要，在Odyssey环境下建立自定义报表，而且可以作为标准的报告格式存储起来，以备调用。

(4)报警设置

报警方式和报警值的设定在预测维修工作中是非常重要的，一个有效的预测维修系统要处理成百上千个测点的测试数据，怎样从大量的数据提取出值得分析的反映设备状态变化的数据，怎样区分出有问题的设备和没问题的设备，什么样的设备还可以坚持运行，什么样的设备必须停机，这都依赖于软件的报警功能。Odyssey软件不但可以设置幅值、频谱、频段和时域波形报警，而且可以建立统计报警，统计值包括当前序列中所有测量定义及设备分类中的最小值、最大值、平均值和标准方差，这将有助于设备管理人员建立和探索设备检修的企业标准，在安全运行的条件下，使设备发挥最大的效能。

(5)辅助诊断

0dyssey软件具有辅助诊断功能，即在频谱图中或报告中自动识别特定故障

类型产生的频率。使用辅助诊断功能，诊断人员可以在采集得到的振动频谱中标注故障特征频率，迅速简便地识别故障类型。例如滚动轴承、电机等的故障。

四、系统使用效果

1．准确判断设备故障

在没有安装在线监测系统时，从频谱上一旦发现轴承的故障频率，就对其进行跟踪监测，如果故障频率的幅值增大，就认为轴承故障在恶化。安装在线监测系统后，由于振动信号的连续性，认识到过去的这一观点是错误的，在频谱图上发现轴承故障频率，只能说明轴承产生了早期故障，随着时间的推移，轴承故障频率的幅值有时增大、有时减小，经过一段时间的运行，轴承故障频率甚至在频谱图中消失。

振动的测试参数有位移、速度、加速度，因此判断振动故障的标准有三个，即振动位移标准、振动速度标准和振动加速度标准，人们一般习惯使用位移标准。使用在线监测系统后，发现在很多情况下使用速度和加速度标准更好一些。位移标准一般用于判定轴系问题，比如不平衡、不对中等故障；速度标准用于判定机器的整体状态；加速度标准用于判定轴承、齿轮的故障。

2004年1月9日，2＃机组乙送风机电机驱动端轴承位移、速度的振动趋势平稳，但振动尖峰能量值陡然增大。经检查发现该轴承缺油，造成润滑不良，加油后，振动尖峰能量值下降，趋势平缓。如果此时仅以振动位移或速度为依据，则不能发现轴承润滑不良的故障。

2．避免突发故障

3＃机组2A送风机驱动端轴承保持架突然断裂，由于该设备未安装在线监测系统，实行离线监测，监测周期为7天，比较监测数据，无论观察各参数的振动趋势图，还是观察各参数的频谱图，都没有发现异常现象，其原因就是该故障从产生、发展到损坏的整个过程极其短暂。如果该设备安装在线监测系统，由于振动监测的连续性（1小时测1次或1天测1次），这种发展迅速的故障就无法逃脱监视，在其萌芽状态被消除，使设备按计划进行修理，保证生产有序进行。

3．及时发现和处理常见故障

在线监测使用一年来，据不完全统计共发现常见故障13次。其中风机叶轮由于质量分布不均造成的不平衡振动8次，均在设备备用和计划停机期间实施了现场动平衡，将振动控制在标准范围内；基础或地脚螺栓松动故障3次，联轴器不对中故障2次，均在适当的时机进行了处理。

4．延长轴承的使用寿命

滚动轴承是旋转机械的重要支承部件，且价格昂贵，诊断人员利用在线监测的连续性，使已存在故障隐患的轴承安全运行至其极限，发挥滚动轴承的最大效能，对降低维修费用、节约成本具有重要的现实意义。

2004年2月初发现了轴承的异常频率，频率的幅值时大时小，进入10月份轴承故障明显恶化，但诊断人员充分发挥在线监测系统的特点和优势，跟踪轴承故障的发展变化，认为可以坚持运行，直至11月23日诊断人员才下达设备异常通知单，建议检查。经检修人员解体检查，发现轴承外圈滚道约有

60mm×170mm的剥落坑、多个滚子有麻点、轴承游隙严重超标，与故障诊断完全吻合。自发现轴承故障至停机检修，轴承的使用寿命延长了7032h，避免了直接经济损失2.3万元。

参考文献韩捷，张瑞林．旋转机械故障机理及诊断技术．北京：机械工业出版社2 [美]J.S米切尔．机器故障的分析与监测．北京：机械工业出版社

第四篇：列车在线故障诊断复习

列车在线故障诊断

一、转向架故障：转向架是车辆最重要的部件之一，它的技术状态好坏，直接影响列车的运行安全。转向架发生故障的主要部位是构架、车轴、车轮和齿轮箱悬挂装置。

1、构架上的裂纹大部分出现在焊接缝处，由于焊接中激热会造成局部应力集中，因此制造时必须采取各种措施来消除应力；构架裂纹出现几率较大的另一个地方就是在弯角处，因为在长期的交变载荷作用下容易形成疲劳裂纹。除此之外，构架在设计时，由于设计者对某些动态载荷部位估计不足，选择参数太低，也会导致强度不够产生疲劳裂纹。

上述裂纹有时肉眼能发现，有时必须用着色探伤办法才能确定。

2、车轴

车轴的典型故障是疲劳裂纹。车轴裂纹分为纵向裂纹与横向裂纹两种，若裂纹与中心线夹角大于45 度时，称为横裂纹，对车轴强度影响最大。

车轴裂纹必须通过退轮后对车轴的电磁探伤才能发现，其中湿式磁粉或荧光粉探伤最有效。如果不退轮，则可使用超声波探伤仪进行探伤，但工艺复杂，准确率也不高。

3、车轮故障集中在踏面和轮缘上，较典型的有：踏面裂纹、踏面剥离、踏面擦伤、踏面和轮缘非正常磨损等。

（1）踏面裂纹——踏面裂纹分为热裂纹（制动型裂纹）和疲劳裂纹两种。热裂纹是因为踏面的最表层由于制动、滑行或空转的摩擦热使之急速加热，接着又急速冷却产生的裂纹。而疲劳裂纹则是由于车轮转动时，踏面上有很高的接触压力，就在踏面内部受剪切应力振幅（变化的）作用最大的位置上（稍深入踏面内部）产生的裂纹。疲劳裂纹开始很细微，由于在运行中受到各种负荷条件的影响，发展成为内部呈月牙状或剥离状的疲劳裂纹。

（2）踏面剥离——踏面的剥离是表面金属成片状剥落，形成小凹坑。根据踏面剥离原因，可分为疲劳型剥离和热剥离。疲劳剥离是疲劳裂纹随着车轮的转动而向踏面内部扩展的结果。而热剥离则是热裂纹引起的，因此热剥离也称制动型剥离。（3）踏面擦伤——踏面擦伤是最常见的车轮故障，是由于车轮在钢轨上滑行，而把圆周形踏面磨成一块或数块平面的现象。它多数是由于制动力过大或缓解不良等原因造成的。踏面发生了擦伤的车轮由于不能圆滑地旋转，所以还会进一步引起滑行。擦伤和剥离都会使踏面局部凹陷，于是车轮在运行中会出现周期性的上下跳动，特别在低速时振动和冲击就更大，其结果不但加速了线路的破坏，而且使列车运行平稳性差，车辆零件也容易损坏，并且容易发生热轴事故。（4）踏面沟状磨损——车轮踏面除了正常磨耗外，还会出现一些非正常的磨耗，如沟状磨耗等。沟状磨耗主要是由于在制动频繁的区段使用合成闸瓦引起的。合成闸瓦在制动时，会使车轮踏面呈现局部过热，这是由于合成摩擦材料线膨胀系数较大，产生局部摩擦热膨胀引起的。这种踏面横向温度分布的不均匀，会导致踏面产生沟状磨耗。

（5）轮缘的非正常磨耗——在正常的工作条件下，轮缘的磨损并不严重，但如果踏面磨

损严重或转向架组装不正，使轮对与钢轨的相对位置不正常，则轮对容易偏于线路一侧，使轮缘产生偏磨。轮缘的非正常磨耗主要有三种：轮缘厚度快速减小、轮缘顶部形成锋芒、轮缘垂直磨损。对于轮缘的非正常磨损，应找出其原因，及 时采取措施：如检查和修理轮对、构架等。另外在线路的曲线段，对轮缘与外轨内侧经常进行涂油润滑，是减少非正常磨损的有效方法

齿轮箱悬挂装置

齿轮箱悬挂装置是用于齿轮箱非抱轴一端（活动端）的悬挂固定装置。为了使悬挂高度

位置有一定的调整量，悬挂装置一般都采用可调节双头螺纹锁紧装置，这种装置的最大缺点是在运行中受振动后螺纹与螺纹间会产生微动磨损。如果螺纹没锁紧，螺纹与螺纹间间隙较大，螺纹的磨损速度很快，最后导致螺纹连接失效。转向架经常发生的故障还有橡胶联轴节的撕裂、轴承发热等。电传动系统故障

1、变流元件损坏

2、控制线路板故障

3、主接触器故障

4、直流电机故障

5、其他有触点电器 制动系统故障

制动系统关系到乘客的生命安全，必须高度重视。司机每天出车前的检查，制动系统功能是主要内容之一。如果发现有故障或故障苗子，必须马上进行检修，否则不能投入运营。

制动系统在检查中经常发现的故障有：单元制动机扭簧断裂、防滑閥失效、速度传感器失效以及空气干燥塔排污閥失效等。

扭簧有裂纹、折损，都必须立即更换，不然将造成单元制动机不缓解，使列车滑行或出轨引起重大事故。

防滑阀故障的原因是电磁线圈烧损断路或短路，使电磁阀控制失效。防滑閥的失效会引起车轮被制动闸瓦“抱死”，从而使车轮滑行造成踏面擦伤。速度传感器的失效原因主要是轴箱内的磁轮被润滑脂粘堵或减速，使速度值有很大误差。

另外，连接线的断线或接触不良也会导致速度参数传输失败。空气干燥塔排污閥是个较复杂的机械控制机构，一旦失效，不是使其处于关闭状态就是使其处于常开状态。关闭状态使空气干燥塔失去干燥功能；常开状态会引起压缩空气大量泄漏，造成列车空气制动总管压力下降，从而无法继续运营。辅助电气系统故障

辅助电气系统的主要故障有蓄电池低电位、应急电池失效、空气开关失效等

引起蓄电池低电位的原因有很多，最主要的原因是充电线路故障。充电电流过大、整流器过热以及接触器烧损都会引起充电线路故障。蓄电池组连接板接触不良和个别蓄电池因污染漏电造成蓄电池低电位，也是主要原因之一。

应急电池是用于辅助逆变器失电后紧急启动的电源。由于电池的寿命有限，往往会在紧急使用时发生电力不足而失效。因此必须经常检查应急电池，测量其电压，保证紧急使用时有效。

空气开关是有触点电器，触点烧熔是失效的主要原因。控制系统故障

控制系统的故障主要集中在电子线路板的接插件、元器件和连线。车门系统故障

客室车门的形式多种多样，如现在上海地铁列车的客室车门就有内藏门、塞拉门和外挂

门三种。内藏门的驱动装置还可以分成气动和电动式两种。由于结构不同，故障也不同

气动式内藏门的故障主要集中在解锁气缸和 S 形锁钩、驱动气缸、限位开关、门槛条等部位。塞拉门的主要故障集中在门控单元、继电器、手动解锁开关、限位开关上。两扇门叶之间的护指橡胶条由于产品质量有问题，或者长期使用后老化，护指橡胶条的硬度和刚度会下降，以至经常从门上滑落。空调系统故障

空调系统故障主要表现在不制冷，或者压缩机持续工作，原因有压缩机故障、制冷剂泄

漏、控制閥或控制板故障等。

运行列车的故障处理和维修

第一、快速确定方法

大部分故障会通过司机室的显示屏或指示灯显示出来，有的故障显示能显示出故障的相关设备或部位，能很方便地找到故障点

2、部件切除方法

进行部件切除处理必须有两个先决条件。第一，该部件故障影响面是局部的，而不是整列车的。第二，该部件切除后，列车可以继续运行，没有连锁关系使列车停止运行.3、线路旁路方法

为了使故障列车尽快驶离现场，尽快恢复运营秩序，司机可以尝试采用对已经确定有故障的线路进行旁路处理。

线路旁路方法与部件切除方法一样，并不是已经将故障真正排除，而是暂时绕过或避开故障点，使列车能在缺少保护的条件下尽快驶离故障现场，因此这两种方法都是有风险的。

4、重新启动方法

现在城市轨道车辆的控制系统大多采用微机控制，由于信号出错或其他电磁信号干扰会造成信息显示紊乱，甚至造成控制系统“死机”现象。运行列车也会因为这种死机停运。在这种情况下，可以采用重新启动列车或重新启动控制系统设备的方法，激活故障设备，恢复列车控制功能。

5、临时处置方法

有时故障部件因为折损、断裂会掉下来，阻挡列车运行。采取临时处置方法的目的只是让故障列车尽快离开，而不需要其他列车进行救援。

6、紧急救援方法

当上述方法都不能使故障列车离开现场，最后只能采取救援方法。列车故障的排查和维修

1、查故障代码方法

2、逐级排除方法

3、更换部件或线路板方法

4、经验排查方法

第五篇：避雷器在线检测仪器考察报告

避雷器在线检测仪器制造厂考察报告

在供水安全日益重要的今天，针对我司很多配电柜分布在雷区范围内，夏季雷击频繁的特点，避雷器作为水厂电气设备中雷电保护的重要元件，在生产运行中起着非常重要的作用。我司目前还没有专门设备对我司避雷器进行检测，不能判断避雷器在运行中的工作状态是否完好。采用避雷器在线监测仪器能够在日常运行中对避雷器的工作状态进行定性分析，能够判断避雷器是否完好。因此电气专业委员会认为，我司可以考虑对原有高压开关柜加装避雷器测试仪器，用来对避雷器进行在线检测非常必要。

为了对避雷器在线检测仪器的制造和使用情况有更清楚的认识，按照公司安排，工程师**、技师**和工程师**一行三人，于2008年*月9日至*月17日，对生产避雷器在线检测仪器的多家企业进行了实地考察。

1基本概况

生产避雷器在线检测仪器的厂家很多，绝大多数集中在江苏、西安、北京等地。在众多的企业生产的产品目录中，目前普遍生产和使用的避雷器在线检测仪器是指针式的，动作机构和雷击次数均为机械形式，对于现有高压开关柜，该产品只能安装在开关柜后侧下部高压电缆室内，安装位置特殊，加装不易施工，日常运行观测和记录不方便；开发制造的数字式避雷器在线检测仪器，相对指针式而言，数字式更直观、更准确，便于读书和操作。因此本作“技术可靠、适度靠前”的技术选型原则，对避雷器在线检测仪器中数字式生产厂家较多的江苏省常州市、南京市等相关企业进行了实地考察。

2各企业具体情况

①常州帕斯菲克自动化技术有限公司：公司位于常州高新技术开发区，原名叫常州市常工电子仪器有限公司，是常州工学院于1992年创办的企业，现已民营化。该公司从事电力行业的继电保护、测量仪器的研究、开发和生产。属于小型企业，由于处于半生产状态，车间没有生产，未能看到该企业的实际情况；

该企业优势：该企业规模不小，生产电子产品时间较长，有一定的核心技术，主要生产继电产品，生产电气产品时间长，产品质量可靠。

该企业不足：避雷器在线监测器是指针式的，主要集中在户外式，柜内使用的没有。不适合我司开关柜内安装使用和日常运行维护要求。

②常州顺创电气科技有限公司，又叫常州埃依琦科技有限公司，民营小型企业，主要生产SF6在线监测产品，也生产避雷器在线检测仪器。

该企业优势：该公司主要SF6在线监测仪器，对SF6在线监测仪器有自己的专利技术。该企业不足：生产避雷器在线检测仪器，主要是室外使用的，且是指针式，不生产柜内用检测器，安装使用不方便。

③常州利德伏安电气有限公司(原南京伏安电气有限公司武进伏安电力电器厂)：是一家专业从事高压电器部件开发生产的制造公司，主要以生产的避雷器在线检测仪，消谐电阻器等产品为主。该公司为个体乡镇企业，从事避雷器产品多年，但是只生产指针式避雷器在线检测仪器。

该企业优势：多年从事指针式避雷器在线检测产品生产。

该企业不足：产品全部是为指针式避雷器在线检测仪器，不便于柜内安装和使用。

④常州市新创电器有限公司：民营小型企业，规模较小，从事避雷器产品有2年左右，产品有数字式和指针式，产品销往东北，未看到用户使用情况；JSH-806型是专门设计用于在线监测 6~35KV 氧化锌避雷器的一种先进装置。穿心式无残压的雷击电流取样计数器的方式，避免了原阀片式计数器残压过高对于避雷器保护作用的不良影响，提高了避雷器对线路过电压保护的准确性，也大大提高了计数可靠性和使用寿命。

该企业优势：专业从事避雷器在线监测仪器开发，技术先进，开发有指针式和数字式两种设备，能够在开关柜内安装和使用。

该企业不足：企业规模很小，抗风险能力较弱，且开发该产品时间不长，未看到用户使用情况，不了解产品实际工作质量。

⑤无锡东瑞电力科技有限公司：是一家电力自动化系统专业制造企业。公司主要生产六氟化硫、氧气在线监测系统，及电力自动化系统、热工测控系统的应用开发。该公司生产避雷器及在线监测产品，不单出售监测产品，未能看到用户使用情况；

该企业优势：专业SF6在线监测仪器开发，有指针式避雷器在线监测仪器。

该企业不足：生产的指针式仪器不便于安装和使用，且该公司避雷器在线监测仪器需要与避雷器一并购买使用，不符合我司实际要求。

⑥南京世都科技有限公司：从事电力自动化系统、测试仪器仪表、高压试验设备的研发、生产与销售等。属于民营小型企业，从事避雷器产品只有2年左右，产品只有指针式产品，未看到用户使用情况；

该企业优势：主要从事自控仪表和变电站电气监测产品，各型测试装置等。

该企业不足：生产指针式避雷器在线监测，没有数字式仪器，产品个体较大，不便于安装和使用。

⑦南京创迪电气有限公司：公司主要从事保护测量用电力设备及仪器仪表的开发、生产、和销售。民营小型企业，位于南京高新区，规模较小，从事避雷器产品只有2年左右，产品只有指针式产品，未看到用户使用情况；

该企业优势：主要从事自控仪表、开关柜触头测温仪器和各型测试装置等。

该企业不足：生产指针式避雷器在线监测，没有数字式仪器，不便于安装和使用。

⑧南京伏安电力设备有限公司：民营中小型企业，位于南京市开发区，从事避雷器产品只有10多年，产品型号齐全，有指针式和数字式产品，未看到用户使用情况；公司拥有规模厂房，还建有220kV避雷器户外试验场、高压试验室等。公司专门从事电力系统高压避雷器的带电测量仪及在线监测设备的开发和生产，每年销售JCQ系列各类避雷器用监测器约1万多只，同时生产、调试、安装（在电脑终端能收到避雷器运行参数的）避雷器运行参数远方在线智能测量装置约20多套。

该企业优势：相对行业其它企业，该企业规模中等，且从事避雷器在线监测仪生产较长，产品型号齐全，有指针式和数字式两种

该企业不足：数字式避雷器在线监测仪刚开发不久，还没有实际用户使用，且主要元件为铝质制造，使用效果有待验证。

3考察意见

通过相关企业考察，发现常规指针式在线检测仪器生产厂家规模都不大，产品外形、功能等大同小异。目前使用广泛避雷器在线检测器的主要是室外型指针式，该产品技术成熟、运行可靠，但不适合在我司开关柜内安装。数字式避雷器在线监测仪器，能够安装在高压柜内，便于安装和运行，但由于是开发不久的新产品，生产厂家较少（我们考察中只有两家企业生产），产品升级换代快，产品形式单一，由于未能考察到该产品用户的使用情况，产品质量有待验证。

因此我们建议对我司需要的数字式避雷器在线检测仪器，目前不宜大规模安装使用，待该技术成熟、产品功能提升和完善后再大面积推广。现在可选择几套在线监测产品进行实验性使用，既可以检验产品质量，又可以对在线检测器的实际效果进行检验。结合我司的具体情况，可以对于水厂部分高压开关柜（主要是水厂进出线高压开关柜尤其是进出线为架空线的开关柜）进行试点安装使用。对于产品厂家选择，在进行综合比较的基础上，建议选用***或***的避雷器在线监测数字式产品。

考察人：****

2008年*月*日