发电机监控系统全面解决方案

产品应用 汽轮发电机运行中定子铁心和
绕组长期承受及其严酷的振动影响， 铁心叠片之间的紧固件出现松动形 成了铁心松弛和叠片的自由振动，导 致槽齿断裂或叠片间绝缘损坏故障， 槽楔的松动加上倍频的影响会导致 绕组线棒的磨损和绝缘损坏。
W-PD6 系 统 SVM （ Stator Vibration Monitoring）定子绕组及 铁心振动监测手段是在发电机正常 运行和振动条件下实现的监测，此手 段有效弥补停电试验不能真实反映 铁心和绕组线棒振动程度的不足。
匝间短路发生的主要原因是 部件在设备运行过程中承受较大 的电流及离心力，在超过部件极限 强度的情况下引起线匝绝缘的移 动，转子端部的热变形，线圈端部 垫块的松动或护环绝缘衬垫的老 化，小的导电粒子或碎渣进入线圈 端部及通风沟。
产品描述
匝间短路能引起转子热不平 衡，导致转子振动增大和在励磁系 统能耗增加等问题
W-PD 局 放 监 测 手 段 采 用 IEEE 推荐的电容耦合、线棒耦合
和测温电阻耦合方式对各种高压 旋转电机进行在线监测，有效弥 补停电试验不能反映实际运行状
图 1.4 发电机现场局放监测最大
态时真实绝缘缺陷的不足。W-PD 除提供预警和报警功能外，还能
的挑战在于多种复杂的噪声波形 的有效消除工作。
传感器尺寸（高×宽×厚度）
152.4×30.5×4mm
图 2.1 ROM 磁通传感器安装在定子 槽第二个通风孔铁心处，采用支撑 板粘贴工艺安装，对机组电路、磁 路和转子的安装和抽取维护工作 无影响。
尺寸
CAT GEN 610-B
3 定子绕组及铁心振动监测装置说明
SVM 发电机绕组及铁心振动监测装置
ROM 转子监测装置提供多种报警和信号输出接 口，可接入 W-PD 发电机在线监测系统后台工程师站， 实现连续的转子运行状况在线监测。
产品参数
监测对象
磁通密度
监测电磁场
至 1.5 特斯拉
信号输出
4－20mA/±5V
电源要求
24VDC
通讯电缆
10m 三芯同轴电缆
环境温度
0－120℃
产品参数
电气绝缘强度
>28kV（有效值）
频率范围
30 Hz～350Hz±5%
动态测量范围
峰－峰 0~1mm
传感器重量
30g
最大冲击加速度
600g 半正弦/ 1ms
传感器谐振频率
500Hz 以上
横向灵敏度
相对轴向值的 5%
残余噪声
30Hz－350Hz 之间总 噪声<3mV（RMS）
机、高压旋转电动机定子绝缘程 度连续、周期性在线监测。
产品概述
线棒耦合器
耦合 300MHz 发电机内 部局放信号
预埋在线棒内侧，使 用于新建发电机组
每相安装 2 组
下图的 170mV 局放波形，噪声得以 充分消除，W-PD 局放消噪技术来源 于数十年来对放电波形的分析和 现场诊断经验的积累。
产品描述 EWM 光电位移传感器有多模
光缆和光电转换接头组成，监测 每相端部绕组的径向和切向振动 幅度，每台发电机共配套 12 枚光 纤探头（励侧、汽侧各 6 枚）。探 头利用光偏振原理实时反映端部 切向和径向振动的峰－峰值之间 的距离。由于使用光纤传感技术， 传感器可应用于各种电压等级的 发电机组；在信号的引出方面， 传感器采用可靠的光电耦合方式 从发电机承压密封盒输出至机组 外的现场信号处理单元和 W-PD6 后台工程师站实现诊断功能。
昊致电气监测工程服务部 成熟完整的发电机在线监测解决方案
W-PD
ROM
SVM
EWM
定子局放监测
转子匝间短路监测 绕组及铁心振动监测 绕组端部振动监测
W-PD 定子局放在线监 测装置采用多种灵活 的传感手段监测发电 机端部及内部线棒的 绝缘程度，系统抗干扰 能力强，安装灵活方 便，多次成功捕捉Hale Waihona Puke Baidu电 机绝缘问题重大潜在 故障。
汽轮发电机在封母转接箱内 安装，无需考虑正压影响
水轮发电机及发电电动机在 定子环形线圈安装
大爬距，满足国内凝露爬电 标准要求
每相只需安装一个传感器
电气噪声 W-PD 采用独特的噪声
信道＋专家软件消噪技 术，有效消除现场的无线 电、电弧、高压电晕和励 磁触发信号的干扰，有效 避免误判和误报。
多种局放传感器的应用
测温电阻
利用原有的 Pt100 测 温元件作为天线，电 机内部定位局放源。
频带 1－150MHz 每相使用 2 条通道
12－28kV 有效值
冲击耐压
42kV 峰值
爬电比距
22mm/kV
测量频段
1－350MHz
耦合电容
80pF/耦合端部 20MHz 局放 信号
信道数量
4/可成倍数扩展
报警参量
Qmax/PDI 绝对量及 变化率
软件主要界面
实时报警及数据量、 各参量历史变化趋 势、相位特征图
CAT GEN 610-B
2 转子匝间短路监测装置说明
ROM 转子监测装置
转子匝间短路
转子故障主要分为转子支承 轴承故障、本体故障和转子绕组的 故障，前两项为机械故障，检测手 段较为成熟，后者为电气故障，通 过停电测量直流电阻的手段很难 发现潜在的转子绕组断线、接地故 障、匝间短路等问题。
SVM 能有效监测振动发展的趋 势、定位故障的形成位置，传感器应 用成熟，是大中型机组理想的振动监 测手段。
监测对象 大中型汽轮发电机、水轮发电
机、发电电动机、大型高压电动机定 子绕组、槽楔、铁心振动监测。
图 3.1 振动传感器通过压板粘贴工艺安装在定子槽楔
产品参数
振幅测量范围
±500μm （气隙 19－31）
振动解决方案。
800 830 2760
CAT GEN 610-B
1 局部放电在线监测装置说明
W-PD 定子局放在线监测装置
图 1.1 局放耦合电容安装在封母转
接箱中，高效耦合高频放电信号，定
位故障发生的相位。
图 1.3 上图夹杂 7000mV 的放电信
号的波形经专家软件滤波后形成
产品应用 大型汽轮发电机、水轮发电
ROM 型转子匝间短路监测手段 是基于 IEEE 推荐的漏磁通监测理 论实现。通过永久性安装在定子槽 楔上的漏磁通传感器以及现场 A/D 转换单元连续采集、分析、储存来
自磁通探头的磁通密度变化趋势，并对历史数据进行 定期分析。
传感器采用非接触式电磁装置，探测因转子匝间 短路和其它突发情况引起的局部过热、热不平衡和振 动引起的电极间的磁通不平衡量，传感器厚度只有 4mm，适用于各种类型的发电机和同步电动机中安 装；信号输出可选：直接输出每个电极的最大磁通量 和跟踪磁通变化的实时趋势，满足各种报警和故障发 展跟踪的需要。
EWM 绕组端部振动监测系统 采用光纤探测和光电耦合等手段 直接监测定子绕组端部的振动幅 值，专家诊断系统能连续跟踪汽
图 4.2 W-PD 发电机振动传感器信号通过发电机厂氢气密封法兰传输至机房
轮发电机端部振动的发展变化和 故障位置。系统为模块化设计， 能接入昊致 W-PD 电站高压设备 诊断系统。
根据多年来积累的同类型设备的 绝缘局放波形对测量的局放信号 进行“指纹分析”，提供初步的诊
图 1.2 线棒耦合器宜于大修和新建 机组中预埋相应的耦合单元，可对发 电机进行全面的局放监测。
系统参数
传感器额定电压
断信息，使维护工作更有针对性， 提高的诊断的准确性和维护工作 的效率。系统符合 IEC60270 和 IEEE1434 等标准对局放测量和 在线诊断的要求。
产品概述 电容型位移传感器是应用在测量定子线棒
径向振动相对量的装置，通过对振动量的连续 监测，反映传感器附近线棒和铁心振动的程度。 其原理是使用电容型电量探测手段测量传感器 表面与线棒屏蔽涂层之间的电场变化量并计算 其距离的变化量。具体实现手段是汽轮发电机 汽侧及励侧两端第二片槽楔外安装 6 枚传感器 （基本配置），实现每侧每相绕组及其相对应的 槽楔、铁心全面的振动监测。
环境温度
0－135℃
传输距离
10m
灵敏度
2μm
测量电磁场
至 1.5 特斯拉
输出信号
4-20mA/0-10V
传感器尺寸
（长×宽×厚度） 220.50×33.25×1.77mm
连接方式
定子接线盒法兰/SMA 连接头
CAT GEN 610-B
4 光电式绕组端部振动监测装置说明
EWM 发电机绕组端部振动监测装置
绕组端部振动故障 绕组端部结构是发电机内部
最薄弱的环节，这是由于定子绕 组端部为类似“悬臂梁”的结构， 在正常的运行中不停的承受双倍 频交流电磁力的作用。在汽轮发 电机和大型水轮发电/电动机上， 由于定子线棒端部伸展较长和频 繁起停等不利因素的影响。长期 的振动造成定子端部紧固力结构 松动、线棒绝缘层磨损、股线机 械疲劳、断裂以及相间短路事故 等问题的产生。
分辨率
<1μm @100Hz
运行压力
氢气压力<0.5MPa
传感器连续最高工作环境温 度
90℃
光纤弯曲最小半径
80mm
图 4.3 光电位移传感器（含光电转换器）
CAT GEN 610-B
电能管理系统及在线监测集成商
昊致电气自动化有限公司 中国 广州
服务热线 800 830 2760
ROM 转子匝间短路在线 SVM 绕组及铁心振动在 EWM 绕组端部振动在线 监测装置采用电容型 线监测装置采用高精 监测装置采用光电耦 磁场传感器监测转子 度位移传感器监测相 合原理，有效避免了对 磁通的不平衡量，传感 应线棒及其铁心因松 高压元件监测的电气 器解决了目前磁通传 动振动的幅值，弥补停 安全距离问题，提供极 感器尺寸较大、安装不 电试验无法真实反映 高的监测灵敏度，有效 方便的缺点，具有高灵 实际振动量的不足。并 跟踪振动的形成和发 敏度，能可靠捕捉各电 能跟踪各相线棒及铁 展过程，是大型汽轮发 极磁通的微弱变化量。 心振动量的发展趋势。 电机理想的绕组端部
造成振动的电磁力是强大 的，其力矩与电机定子电流的平 方成正比。随着发电机容量的增 加，定子绕组端部振动的问题日 益突出。
图 4.1 发电机绕组悬臂梁结构式绕组端部是 发电机整体结构最脆弱的部位
EWM 弥补常规检测方式的不足 在停电检修的效果方面，由
于电机在交变电磁力和热应力的 长期作用下导致绝缘层的微缩、 磨损或紧固件的局部松动，使常 规的电气检测手段无法反映实际 的振动变化及一些严重的振动状 态：如固有频率和振型落入电磁 力谐振范围的重大振动问题。