发电机绝缘监测装置原理及应用

西安交通大学网络教育学院

毕业论文

论文题目发电机绝缘监测装置的原理及应用

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随着电子信息技术的飞速发展，从20世纪80年代初开始，各种各样的在线监测装置在汽轮发电机上得到了推广和应用。以往，我国发电设备长期以来实施“计划维修”，缺乏针对性，容易造成设备的“过度维修”。现在，先进的工业国家都转至状态维修也就是“需修时修”。

设备状态监测和诊断是实施状态维修、预知维修的重要基础，而状态维修必须扎根于状态监测仪器的实用性、可靠性及对测试结果的解读能力上。发电机容量的大小、已运行时间的长短、不同冷却方式、在线监测装置的可靠性等都会影响到在线监测装置的配置。因此，如何合理应用和配置在线监测装置是一项比较复杂的策略性选择，尤其在广泛推广使用时更要慎之。

本文针对国内外300MW及以上机组汽轮发电机绝缘在线监测使用情况的应用研究，做出综合分析，对发电机绝缘在线监测设备的选择和配置提出建议。

关键词发电机；绝缘监测；局部放电

摘要 (1)

1 前言 (3)

2 国内外研究动态 (4)

2.1发电机局部放电监测方法国内外研究现状 (4)

2.2 发电机局部放电监测方法现状 (4)

2.3 国内外主流发电机绝缘在线监测主要测量方法及原理 (4)

3 国内某600MW机组发电机绝缘在线检测装置参数 (11)

3.1 FJR―ⅡA型发电机绝缘过热监测装置工作条件 (11)

3.2 FJR―ⅡA型发电机绝缘过热监测装置主要技术指标 (11)

3.3 FJR―ⅡA型发电机绝缘过热监测装置性能及特点 (11)

3.4 FJR―ⅡA型发电机绝缘过热监测装置外型尺寸和重量 (12)

3.5 FJR―ⅡA型发电机绝缘过热监测装置工作原理 (12)

4 结论 (15)

4.1发电机在线监测装置测量原理总结 (15)

4.2发电机绝缘在线监测装置的改进建议 (16)

4.3发电机绝缘在线监测装置的应用选择 (16)

4.4发电机绝缘在线监测装置的管理建议 (17)

参考文献 (18)

致谢 (19)

1 前言

大型发电机是电力工业生产的重要设备。随着电力工业的发展和技术进步，发电机正朝着大容量，高电压的方向发展。发电机单机容量的提高，为提高发电机效率、降低成本、减轻电能生产对环境的影响提供了可能。但同时也对发电机的安全、可靠运行提出了更高的要求。大容量的发电机一旦发生故障。将会造成停电事故，甚至危及电力系统的稳定运行。事故的涉及面大、修理周期长，费用高、经济损失巨大。因此，大型发电机的安全、可靠运行已成为电力系统的头等大事。

目前，国内外大型发电机的在线监测技术已经形成了从巡回测量到连续监测、从单参数监测到多参数监测的特点。其中局部放电的在线监测是非常重要的方向。这是因为局部放电与绝缘的劣化和击穿有密切的关系，局部放电是绝缘劣化的征兆，同时，局部放电又能对发电机绝缘起到加速劣化的作用。另外，局部放电的监测是发电机的在线监测的众多方法中灵敏度最高的一种方法，因此人们大量的工作都集中在发电机的局部放电的在线监测上。

因此，研究发电机绝缘监测装置的原理对发电机安全、经济运行具有重要意义。

2 国内外研究动态

2.1 发电机局部放电监测方法国内外研究现状

局部放电检测技术都是以放电所产生的各种现象为依据，通过能表述该现象的各种物理量来表征局部放电的状态。当绝缘介质内部发生局部放电时，伴随有许多现象，有些属于电的，例如电脉冲的产生、介质损耗的增大和电磁波辐射；有些属于非电的，例如光、热、超声波、气体压力的变化和化学变化。因此，检测方法可以分为电测法和非电测法两类。

2.2 国内外主流发电机绝缘在线监测主要测量方法及原理

2.2.1电测法：

(1)中性点耦合监测法

局部放电现象必然在定子绕组中产生很多高频分量。电弧放电辐射的电磁波频谱很广，其中一部分将传入星形接线定子绕组的中性点接线中。因中性点的对地电位很低，电机内部任何地方的电弧放电将在中性点接地线内产生相应的射频电流，所以局部放电的监测点可选择中性点接地线上。

当发生局部放电时，放电电流信号由中性点接地线流向接地点，将高频电流互感器装在中性点和接地电抗器之间，它具有较高的响应频率，可将电流信号耦合到监测回路，监测设备所采用的射频监测器就可以监测到放电电流的强弱，从而探测到局部放电的强弱，同时记录仪记录监测电流的变化，当局部放电加剧超过报警设定值，报警装置将发出报警信号。

50年代美国西屋公司的Johnson研制出了用于发电机局部放电在线监测的槽放电探测器(SlotDischargeDetector)。工作原理是由中性点弓i出放电信号，通过一带通滤波器送入示波器，在示被器荧光屏上显示出信号的时域波形。利用这种新方法检测到了一些发电机线槽内的线圈松动现象。但实际应用中出于噪声信号的影响，需要有经验的操作人员才能识别局部放电信号，因此难以推广使用。

(2)无线电干扰电压法(RIV)

无线电干扰电压法，包括射频检测法(RFM)，Schwarger发现电晕放电会发射电磁波，通过无线电干扰电压表可以检测到局部放电的发生，实际上是对中性点耦合法的改进。国外目前仍有采用无线电干扰电压表检测局部放电的运用，在

国内，常用射频传感器检测放电，故又叫射频检测法。较常用射频传感器有电容传感器、罗柯夫斯基(Rogowski)线圈电流传感器和射频天线传感器等。美国西屋公司开发的RFM系统御。美国AEP公司开发的CSR。200系统，ABB公司歼发的PRPDA系统、PAMOS系统都是基于此种方法。

RIV是通过高频电流传感器、罗柯夫斯基线圈或RC阻容高通滤波器来监侧发电机中性点上电弧的高频信号，以发现定子线圈内部放电现象。目前已在很多发电机和大型高速交流电动机上采用，取得了较好的效果。由于这些大型交流电机运行时具有褶当强的背景噪声，而且其励磁绕组滑环上、轴承接地电刷或电机高压母线上也会产生电弧，通过电磁干扰产生假信号，使得RFM往往会发出假报警，减少了RFM的置信度，甚至真的信号也被忽略。所以必须采用较高精度的消除或抑制干扰信号技术。

采用罗柯夫斯基线圈电流互感器是以一个直接绕在绕组中性点接地线上的空心螺管式感应线圈代替高频电流互感器，这种线圈测高频时响应频率很宽，称罗柯夫斯基(Rokowskl)线圈。使用时。可根据电机绕组结构型式、定子尺寸以及背景射频噪声来选择射频监测器中心频率和频带宽度。实际应用表明，此种线圈频带较宽，适用于宽带捡测。该方法的优点是传感器安装在低压点上，对系统的影响少，同时由于所有的局放信号都会经过中线，所以可以监测到发电机整个范围内的局部放电。缺点是信号的灵敏度比较低，局放信号从局放点传播到中线时已经有了很大的衰减和变形，使信号处理的难度增加。

(3)PDA监测法

在电机供电电缆上夹装高(射)频电流传感器(RFCT)，采用汇流条式系统的电机，传感装置更为复杂。采用局部放电分析仪PDA(RadioDischargeAnalyzer)，它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的不同特点来抑制噪声。其原理是：若水轮发电机定子每相为双支路(或耦数支数)对称绕组，则在每条支路(在水轮机端部的环形母线上)永久性地安装两个耦合电容器，将两对称耦合电容器的输出信号利用相同长度的电缆引至PDA的差分输入放大器。对于外部噪声信号，每相绕组的两个信号耦合电容将产生相同的响应，因而PDA的差分放大器无输出，噪声被抑制。对于内部放电信号，由于信号传播距离不同，在到达每相绕组的两个耦台电容器时将出现时延和幅值的差异，差分放大器的输出就