8、转子本体故障（各类电机）
主要由巨大的转子离心力、大的负序暂态电流和转子不同 心引起
征兆：轴承处过量的振动
对不同故障进行相对应特征量的监测 1、放电监测 2、温度监测 3、热解产生的微粒监测 4、振动监测 5、气隙磁密监测
第一章 电机红外诊 断
第一章 电机红外诊断
一、红外诊断基础
1.红外线位置
3. 我国关于交流电动机绝缘电阻的测量要 求
（2）测量电动机轴承的绝缘电阻，当有油 管路连接时，应在油管安装后，采用 1000V兆欧表测量，绝缘电阻值不应低于 0.5MΩ。
4. 绝缘诊断的程序
6. 大型电机定子绕组绝缘诊断性试验纵览
测量绝缘系统整体性的直接方法是直流、交流和(或)冲 击耐压的击穿强度试验.
定时为止。 汽轮发电机 定子铁心轴向较大、直径较小，热像仪置于铁心两端，对着铁心
内圆扫描，记录整个铁心内圆的热像。 把这些热像拼接起来呈扇形状。
实例2. 定子铁心故障的红外诊断
图10-4-5 良好定子铁心热像图 图10-4-6有三处缺陷的定子铁心热像图
实例3.. 某发电机定子铁心热像图
笼型异步电动机因笼条断裂时，就会出现振动增加，起动时 间延长，定子电流摆动，电机滑差增加，转速转矩波动，温 升增高等故障征兆
一台直流电机运行中由于过载、机械振动、换向器变形、维 护不当、湿度过低等诸原因，造成换向恶化故障。
恶劣的环境和苛刻的运行条件，以及超过技术条件所规定的 允许范围运行，往往是直接导致电机故障的起因
实例1. 发电机定子线棒接头故障红个诊断
图10-4-3 实测一台50MW水轮发电机定子线棒接头温 度分布直方图
实例1. 发电机定子线棒接头故障红个 诊断
（2）判据 属于以下情况之一的线棒接头应该判为焊接
质量不合格（或已出现焊接故障） 1）热像不连续且温升超过平均温升10℃者；
或温升超过平均温升10℃，且在温度分布直方 图中远离温度连续分布区的接头。 2）当已知接头绝缘层内外表面温度降时，在 额定电流下，线棒接头表面温度推算到接头内 的温度值超过110℃者。
确诊出设备的故障性质、部位和程度，进而预 测故障发展趋势和设备的寿命。
红外诊断技术的构成
2. 红外热像仪的测温方法
1．模拟量测温方法 较早期的红外热像仪，利用热像仪输出的视频模拟信
号测量物体的温度，实质上就是测量物体视频信号的 幅度。 2．智能化测温方法 运用微处理机,摆脱模拟量的非线性校正和叠加的繁琐 过程。 通过多路模拟开关和A/D转换器分别获得被测物体图像 信号电压与参考黑体温度电压的数值; 然后根据各自的函数关系进行计算； 比模拟量方法精确 3．软件化测温方法
（3） 图10-4-4 发电机定子线棒接头焊接故障 热像图
实例2. 定子铁心故障的红外诊断
发电机定子铁心故障主要是铁心局部短 路，
这些短路点多数出现在定子齿部表面， 也有些在槽部，但很少发生在铁心内部 和轭背。
实例2. 定子铁心故障的红外诊断
（1）定子铁心故障的红外检测方法
在运行状态下，发电机定子铁心封闭在机壳内， 无法进行在线监测；
耐压试验中未发生故障，当其投入运行时绕组 应不会很快发生因绝缘老化而导致的故障。 由于交流耐压试验中绝缘系统的应力分布与运 行中相同，因此更易于找到在系统有相对地故 障时、非故障相过电压可能导致的定子故障。
三、电机红外诊断实例
1.电机故障的产生、特征与发展（以发电机为例）
实例1. 发电机定子线棒接头故 障红外诊断
（1）基本原理 绕组有电阻，通电发热 当发电机容量确定后，线棒固有电阻即为定值。 大型发电机，每相绕组线棒接头可达上千个，如果各接头接触电
阻彼此不等，其中焊接不良的接头必然接触电阻大、发热量多和 温升也高。 因此，定子线棒焊接质量的红外诊断，实质上就是在向定子某一 支路（或一相）绕组通入相同电流的条件下，用红外热像仪测量 和比较各接头温度（或温升）来进行判别的。
a)励磁机侧左侧 b)汽轮机侧左侧
其它
第二章 电机绝缘诊 断
一、电机绝缘老化
一、电机绝缘老化
电机在长期运行后绝缘性能渐趋 劣化，
绝缘结构的老化是各种劣化的综 合表征。
造成电机绝缘结构老化的因素很 多：
1. 电机绝缘劣化因素
表11-2-1 电机绝缘劣化因素及产生的劣化征象
劣化因 子
红外热像仪（热成像仪或红外热成像 仪）：是通过非接触探测红外能量（热 量），并将其转换为电信号，进而在显 示器上生成热图像和温度值，并可以对 温度值进行计算的一种检测设备。
红外热像仪能够将探测到的热量精确量 化，不仅能够观察热图像，还能够对发 热的故障区域进行准确识别和严格分析。
图10-2-8 红外热像仪基本原理框图
2. 高压交流电机绝缘劣化过程 图 112-2 高 压 交 流 电 机 绝 缘
二、 电机绝缘的特征量
1. 绝缘的特征量
1．局部放电量、放电位置 设备内部绝缘(油、纸)若存在杂质、气泡，它
会导致其内部放电，日长月久就可能导致放 电部位扩大，最后击穿。因此及早的监测其 放电量和放电位置，并及时维修处理，可避 免大事故发生。tg但开始发生放电时，其放电 量很小，难tg以测量及定位。 2．介质损耗因数 介质损耗因数 是表明设备绝缘状态的重要 参数之一，当测得设备的大时，说明设备绝
（1）测温设备与被测物间良好 接触 （2）接触测温时，被测物温度 不应有显著变化 （1）可测物体内部温度 （2）要求精度高时，测温要求 较简单
（1）对小目标的温度不能测 （2）不能测运动中的目标 （3）不适于测瞬态温度 （4）测温范围不够宽 （5）在生产过程中，不便于同 时测多个目标
4.红外热像仪
在磁通密度1.0T下持续试验时间为90min， 如果故障点不能明显暴露出来，试验磁通密度可增
实例2. 定子铁心故障的红外诊断
（1）定子铁心故障的红外检测方法 水轮发电机： 定子铁心轴向较短，直径很大， 可把红外热像仪置于铁心中央，沿铁心内圆的圆周方向扫描，并
记录扫描热像。 把这些热像连接起来，相当于定子铁心内圆展开 从施加励磁时开始测试，每隔30min测量一次，直至温升接近稳
杂质(油污、绝缘表面受潮的粉尘、防晕 层等)、湿度、温度、试验电压幅值、剩 余电荷。
该试验对于发现绕组脏污和吸潮是非常 好的方法，当然也能够发现绝缘裂缝或 穿透性绝缘故障。
6. 大型电机定子绕组绝缘诊断性试验
（2）交流耐压试验 交流耐压的试验目的是发现绕组中的贯穿性缺
陷。 其基本出发点是：如果绕组在高于运行电压的
1. 绝缘的特征量
3．泄漏电流 对于一些设备不能测量值时，也可用测量泄
漏电流方法确定设备绝缘受潮或损坏程度。 4．设备电容值
设备中若进水时，其电容值会增大，但漏油 时，其电容值会减少。规程规定当电容值的偏 差超出额定值-5％~10％范围，应停电检查。
上述4项特征参数中，局部放电是反映绝缘状态 最灵敏的量，其次值、电容值漏电流也可反映 绝缘状况。
目前对新机和在役机组普遍采用的诊断性试验主要包 括：
绝缘电阻及极化指数、 直流耐压及泄漏电流试验、 交流耐压试验、 介损增量试验、 局部放电测量; 另外还有手包绝缘表面对地电位试验、槽放电试验、紫外光
检测电晕试验等。
6. 大型电机定子绕组绝缘诊断性试验
(1) 绝缘电阻及极化指数 影响绝缘电阻值的主要因素包括：表面
表现形式
劣化征象
连续 热
挥发、枯缩、化学变质、机械强度降低、散热性 能变差
冷热循环
离层、龟裂、变形
电压
运行电压 冲击电压
局部放电腐蚀、表面漏电灼痕 树枝状放电
振动
磨损
机械力 冲击
离层、龟裂
弯曲
离水
泄漏电流增大、形成表面漏电通道和炭化灼痕
导电物质污损
油、药品污损 浸蚀和化学变质
2. 红外测温具有下列特点
(1)测温范围广；-170℃～+3200℃。 (2)测温精度高：可分辨0.01K或更小。
(3) 反应速度快：可在几毫秒内测出物 体的温度。
(4)可测小目标：最小可测出直径为 7.5um的目标温度。
(5) 不接触被测物体，不破坏其温度场。 (6)测距可远可近。
3. 红外测温与接触测温性能比较
电机 状态监测与故障诊断
电机的故障特点与诊断内容
故障识别必须对诊断对象的各种性能、结构、各种参数 非常熟悉。
电机包含有以下几个独立相互关联的工作系统：电路系 统、磁路系统、绝缘系统、机械系统和通风散热系统。 电机组成部分：定子、转子、轴承装置、底板及一些附 属结构（如风扇、换向器等）。
一个故障在电机上常常表现出多种的故障征兆。也有几 个故障起因反映同一个故障征兆
2. 电机绝缘诊断内容
3. 我国关于交流电动机绝缘电阻的测量要
求
（1）测量绕组的绝缘电阻和吸收比，应符 合下列规定：
1）额定电压为1000V以下，常温下绝缘电 阻值不应低于0.5MΩ；额定电压为1000V 及以上，在运行温度时的绝缘电阻值， 定子绕组不应低于每千伏1MΩ，转子绕 组不应低于每千伏0.5MΩ。绝缘电阻温 度换算可按本标准附录二的规定进行。
电机的故障特点与诊断内容
电机典型故障归纳： 1、定子铁心故障 通常发生在大型汽轮机发电机上，主要是铁心深处的过热 问题 早期征兆是大的环路电流、高温和绝缘材料的热解 2、绕组绝缘故障 原因：绝缘老化，绝缘缺陷及引线套管受污染 主要症状：定子绕组局部放电量的增加
发电机中常用局部放电（PD）在线监测这类故障 感应电动机中常用定子电流信号分析确定定子绕组故障 3、定子绕组股线故障（发电机） 股线间短路产生电弧发电、可能发展接地故障或相间短路 故障 征兆：水冷电机的冷却水中有绝缘材料热解产生的气体