电力系统中电气设备的运行状态监测与维护

摘要：文章聚焦电力系统中电气设备运行状态监测与维护，剖析传感器监测、在线监测及智能监测等技术原理与应用，深入分析变压器、断路器、电机等常见故障类型及成因。结合预防性维护、状态检修与故障维修策略，提出系统性维护方案。研究表明，多技术融合的监测体系与科学维护策略，可显著提升设备可靠性，降低故障风险，为保障电力系统安全稳定运行提供理论与实践参考。

关键词：电气设备运行；监测技术；维护策略

引言

在现代电力系统中，电气设备的稳定运行是保障供电可靠性的基石。随着电网规模不断扩大与智能化水平提升，设备故障带来的经济损失和社会影响愈发显著。运行状态监测与维护作为预防设备故障、延长使用寿命的关键手段，其重要性日益凸显。本文深入研究电气设备运行状态监测技术，分析常见故障类型，探讨科学维护策略，提升电力系统运行安全性与可靠性提供有效路径。

一、电气设备运行状态监测技术

1.1 传感器监测技术​

传感器监测技术作为电气设备运行状态监测的基础，通过将物理量转化为电信号，实现对设备关键参数的实时采集。温度传感器是应用最广泛的类型之一，在变压器中，通过预埋光纤温度传感器，可精确测量绕组、铁芯等部位的温度，一旦温度超过阈值，立即发出预警，有效预防因过热导致的绝缘老化和火灾事故。振动传感器则常用于旋转设备监测，如电机、风机等，通过捕捉设备运行时的振动信号，分析振动频率、幅值等特征，判断轴承磨损、转子不平衡等故障隐患。1.2 在线监测系统​

在线监测系统是以数据采集、传输、处理和分析为主的一整套智能化系统。由分布在各电气设备的在线监测终端、通信网络与监控中心构成。监测终端实时采集电气设备的运行状态数据，通过光纤、4G/5G等通信方式进行数据传输至监控中心。在高压输电线路的在线监测中，在线监测系统实时获取线路上的电流、电压、弧垂等参数信息，通过后台软件的数据分析，能够及时发现线路过载、覆冰等异常情况，同时通过多台设备的数据关联分析，构建设备的运行状态全景视图，对运维人员决策进行提供辅助，实现从被动维修转变成主动运维。

1.3 智能监测技术​

信息化监测则指融合人工智能、大数据等先进技术，使监测系统具有自动分析、判断功能，通过对大量的监测数据进行深度学习，可建立故障诊断的高精度分析模型。采用智能监测系统，对变压器开展绕组短路、铁心故障等类型的故障诊断，通过学习历史故障数据和实际运行的正常数据，可实现对各种故障类型的快速诊断，准确度高。大数据技术可为设备的运行规律及运行态势的变化提供支撑，在对设备多年运行的大量数据和环境因素进行分析后，智能监测系统能够提前预判设备状态发生绩效衰减的情况，实现制定科学的设备维修保养计划，提高设备可靠性，延长设备寿命。

二、电气设备常见故障分析

2.1 变压器故障​

在电力系统运行中，变压器运行失常会对电力系统的安全稳定运行造成较大影响。绕组故障是变压器发生故障的概率较高的故障，因为变压器过载运行一段时间、遭受短路电流冲击、变压器绝缘老化等原因造成绕组绝缘损坏而发生故障，导致绕组绕组匝间短路、绕组相间短路等问题。变压器铁芯故障也具有较强的普遍性，因为铁芯多点接地，造成铁芯涡流损耗增加，会使铁芯局部热损耗过度，最终导致绝缘老化失效问题。分接开关故障比较集中的体现为触头接触不良，变压器分接头切换时，触头因氧化、弹簧压力小而易出现分接头烧毁等失常问题，导致严重的火灾事故。

2.2 断路器故障​

断路器是控制和保护电气设备的核心元件，断路器故障将降低系统保护水平。断路器操作机构故障主要有液压机构漏油、弹簧机构的弹簧未储能等，可能会导致断路器拒合、拒跳。断路器灭弧室故障影响断路器的正常动作，灭弧室漏气、喷口烧蚀时灭弧效果将变差，极有可能导致电弧重燃，烧损设备。断路器的绝缘故障将降低运行可靠性，长期潮湿、局部放电都将造成断路器的绝缘水平降低，甚至导致绝缘的损坏，给运维人员带来危险，给系统安全运行造成影响。

2.3 电机故障​

工业生产及电力系统中广泛使用电机，各类电机故障降低生产效能及供电可靠。定子故障方面，电机定子故障以绕组故障、断路故障为主，主要是绕组出现绝缘不良、机械破坏。转子故障方面，鼠笼转子转子断条是常见类型，使得电机启动困难、转矩降低、运行时产生异常声响、震动。轴承故障方面，电机轴承故障主要是磨损及润滑问题，使得电机温度升高，如处理不当将会导致轴承抱死，损坏电机轴，导致连锁故障。

三、电气设备维护策略

3.1 预防性维护​

预知性维修以预防为主，通过对设备的定期检查、定期预防性试验，提前发现、排除设备在运行过程中潜存的故障。定期检查是预知性维修的必要条件，巡检人员对设备定期进行直观检查、检查各项参数、对设备进行整体评估。定期性检查是预知性维修的主要手段之一，通过对设备进行科学地测试，运用专门的检测工具，如对高压电缆进行直流高压耐压试验，对避雷器进行避雷器泄漏电流检测，目的是查找绝缘降低、参数发生变化等隐性故障。预知性维修就是对于电力设备建立专门的维护检修计划，结合设备状况和不同的环境设定检修时限，从而达到减少设备故障的目的。

3.2 状态检修​

按需保养即状态检修是指基于运行状态检测及数据分析的因材施教，以传感器实测设备运行数据，通过大数据、人工智能等算法，以预测设备运行健康状态为基础，为确定是否需要、何时检修提供决策支持。状态检测系统对油中气体浓度、绕组温度、局部放电等数值持续监测，采用神经网络算法评估设备故障程度预测设备健康状态，在设备健康值接近预警值时，形成设备检修计划，防止因为预防性的维护检查使得停机检修次数较多，增大运维成本，对设备正常运行造成影响。

3.3 故障维修​

维修是应对设备突发故障后进行的紧急故障处理方式，目的是快速恢复设备功能。电气设备故障发生后，维修工作人员运用故障诊断技术进行设备故障诊断，针对故障现象进行直观检查、仪器检测、逻辑分析等，结合以往的设备运行记录及故障现象来判断故障类型，进而及时找到故障原因。当电机发生故障时，运维人员需要考虑轴承、转子平衡度、电源电压是否正常等因素来判断导致电机出现故障的实际根源。故障原因确定后，维修人员会基于设备本身的结构和损失程度进行维修，这可能是将损坏或功能异常的部件拆除更换，也可能是重新修复损坏的绝缘体、调整错误参数等。

结语

监测与维护对于保证电网的安全稳定运行是非常关键的。结合传感器、在线监测技术、智能技术，从而形成电力系统电气设备监测的整体计划，并且采用预防性维护、状态检修等方法，能进一步减小电力设备出现故障的几率，但新型设备与更加复杂工况仍然需要通过进一步研究监测技术与优化维护方法。基于人工智能和物联网技术下，电气设备的运维工作会更加智能化、高效和精确，能够为电力系统的高质量运行提供技术保障。

参考文献

[1]马超.电力设备运行状态监测及安全管理技术研究[J].自动化应用，2024，65（S1）：363-365+369.

[2]罗捷.电力设备状态在线监测系统的设计和实现[J].集成电路应用，2022，39（12）：156-157.