发电机局部放电在线监测电测法有哪些主要方法?

发电机局部放电在线监测电测法有哪些主要方法?

文章出处：康明斯发电机来源：www.fdjhs.cn 人气：发表时间：2016-05-26

答：发电机局部放电在线监测，目前以电测法的脉冲电流法(ERA)为主流方法。根据检测装置响应带宽，发电机绝缘的局部放电装置可分为窄带检测装置和宽带检测装置，目前的检测设备普遍都采用宽带装置。

发电机在线局部放电监测的首要关键技术之一是如何取得故障信号，也即根据传感器而对应的检测技术。根据发电机的局部放电在线检测传感器的型式和布置，主要有以下几种监测方法：

(1)发电机中性点耦合射频监测法。

其理论原理是：当发电机内任何部位产生局部放电时，都会产生频率很宽的电磁波，而发电机内任何地方产生的相应的射频(Radio Frequency)电流会流过中性点接地线，因而局部放电的传感器可以选择在中性点接地线上，从而提取局部放电的电磁信号。发电机主绝缘上的局部放电可以看作是一个点信号源，由局部放电所引起的电磁扰动在空间内产生的电磁波，由于发电机不同槽间电磁耦合比较弱，所以可以用传输线理论来分析脉冲在绕组中的传播，即绕组中的放电脉冲以一定的速度沿绕组传播。根据这种理论，在发电机中性点处安装宽频电流互感器，就可以监测到局部放电高频放电波形，监测发电机内部放电量及放电量变化。

射频监测法利用宽频带的高频电流传感器从发电机定子绕组中性线上拾取高频放电信号，以反映定子线圈内部放电现象。这种监测法的优点是中性线对地电位低，高频CT传感器制作与安装相对容易；缺点是由于信号衰减利害，对信号处理技术要求较高。另外，不同大小的发电机，其槽间的电磁耦合差异较大，并不都是可以忽略的，故传输线理论分析有很大的误差，尤其对槽数多的大型水轮发电机。

(2)便携式电容耦合监测法。

20世纪70年代加拿大研制的一种局部放电在线监测装置。监测放电信号时，将3个电容(如每个375pF，25kV)搭接在发电机三相出线上，信号通过带通滤波器(如30kHz至1MHz)引入示波器，并显示出放电信号的时域波形。这种方法在加拿大的一些电厂目前仍在应用。它的缺点是要依靠有经验的操作人员来区分外部干扰信号和内部放电信号。

(3)发电机出口母线上耦合电容器法。

传感器采用固定安装形式，在发电机出口母线上的每相安装一个电容耦合器和在发电机中性点安装一个电容耦合器或高频电流传感器。其原理是安装于母线出口的电容耦合器用于测取来自发电机定子绕组内部的局部放电脉冲信号，安装在中性点上的电容耦合器用于监测现场的空间噪声，相应测试仪器为4通道的监测仪器。这种方法对应的测试仪，采用硬件和App等方法对现场主要影响局部放电测量的噪讯进行消除。如来自励磁的电刷产生的噪声是通过系统分析App进行消除；来自空间的噪讯通过天线接收，采用对比的方法进行消除。也有的未采用中性点部位的传感器，而采用App法消除噪声。其中一个缺点是耦合电容位于发

电机高压侧，其本身的可靠性影响到机组的可靠性。这是目前应用比较多的一种方法，水轮发电机和汽轮发电机均能使用，在欧洲应用较多。

(4)发电机出口母线上成对耦合电容器法。

这种方法的局部放电信号是通过安装在发电机定子绕组上各相汇流环或发电机出口母线上的高压耦合电容器获取的，每相各有一对耦合电容器，每对耦合器的安装位置有一定的空间距离，以便消除来自电机外部的干扰。

由于每相安装有一定空间距离的双传感器，利用放电脉冲信号和外界干扰信号到达两个传感器的时延的不同，来消除随机脉冲型干扰信号，利用绕组内放电信号和外部噪声信号在绕组中传播时具有不同特点来抑制噪声，提取放电信号。同时，利用数字滤波、幅值鉴别、动态阀值等App处理方法滤除其他干扰。传感器耦合到的6路信号进入信号调理单元后，经由多路开关选通其中一相对应的两路信号进行放大处理，然后进入采集卡，再由采集卡转化为数字信号实施监控和数据处理。

这种监测法适用于水轮发电机，因水轮发电机相对体积大，便于耦合器安装。此法是以成对耦合器上的两并联支路完全对称来消除干扰的，实际上使两支路参数完全对称是很难的，因此应尽可能减少这种不对称或采用延时线进行补偿，以提高抑制干扰的能力。另一缺点同上，即耦合电容的可靠性影响到机组的可靠性。北美的企业较多的采用了这种监测法。

(5)发电机定子槽耦合器法。

这种方法是直接在定子槽内安装耦合传感器SSC(Stator SlotCoupler)，这种定子槽耦合器是一种用于检测局放信号的“天线”，它装在靠近出口端的定子槽的槽楔下面。每个SSC约50cm长、1．7mm厚，与定子槽等宽。定子槽耦合器在频率从10～1000MHz范围内有相当好的频率响应，因此它能检测到沿定子槽的高频信号比较真实的脉冲波形。

定子槽耦合器最先是为了能在大型汽轮发电机有效地检测到局部放电脉冲而提出的，它的重要特点是对局部放电和电噪声能产生不同的脉冲响应。理论研究与实际测量表明，定子绕组产生的局部放电脉冲约以1～5ns宽的脉冲能被SSC检测出来，而所有的各种内部与外部噪声则以大于20ns宽的脉冲形式被检测出来，这是因为噪声经绕组传播时，定子绕组起了自然滤波的作用。脉冲宽度的这种明显差别使得它能很容易把定子局部放电和其他干扰噪声区别开来。

这种方法适用于大型汽轮发电机使用，其优点是局部放电信号和噪声信号的区别能力强，灵敏度在这几种方法中也最高；但此法要求在发电机绕组的槽楔下面埋设特制的SCC，故在耦合器的制作与埋置方面成本很高，在多支路多槽数的水轮发电机的应用中受到限制。

(6)以埋置在定子槽里的电阻式测温元件导线作传感器的监测法。

这种方法是把埋置在定子槽里的某些电阻式测温元件(RTD)导线作为局部放电传感器，而不需另装其他传感器。这种方法理论上与SSC法有相似之处，且利用预先埋置在定子某些

槽里的电阻式测温元件(RTD)导线作为放电传感器测量局部放电脉冲，对发电机回路不会带来任何影响，附加成本低。这种局放传感器频率特性也较宽(约3～30MHz)，便于将局放脉冲与噪声脉冲区别开来。这种方法目前还处在探索实验阶段，应该说这是一个很有发展前景的监测方式。

我国目前还没有颁布发电机局放在线检测的相关标准，IEEE在其2000年颁布的关于电机局部放电监测的试用标准(IEEE Trial—Use Guide t0 the Measurement of Partial Discharges in RotatingMachinery)中主要推荐了采用电容耦合法与定子槽耦合法进行发电机局部放电在线监测。

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